DE10205024C1 - Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit (5) eines Fahrzeugs vorgeschlagen, die den Fahrkomfort erhöht. Die Vorrichtung (1) umfasst erste Mittel (10), die einen Sollwert für das von der Antriebseinheit (5) abzugebende Drehmoment ermitteln. Es sind weiterhin zweite Mittel (15) vorgesehen, die den Sollwert unter Berücksichtigung von Belastungen der Antriebseinheit (5) einstellen, wobei diese zweiten Mittel (15) das einzustellende Drehmoment in Abhängigkeit von den Verlustmomenten der Antriebseinheit (5) und/oder vom Drehmomentenbedarf zusätzlicher, die Antriebseinheit (5) belastender Verbraucher korrigieren. Die zweiten Mittel (15) gewichten erste Verlustmomente der Antriebseinheit (5) und/oder einen ersten Drehmomentenbedarf der zusätzlichen, die Antriebseinheit (5) belastenden Verbraucher in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (20) und eines Leerlaufdrehzahlsollwertes einer Leerlaufdrehzahlregelung (25) zur Korrektur des einzustellenden Drehmoments, und zwar nur dann, wenn deren zeitlicher Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit (5) bzw. der Verbraucher frei von Sprüngen ist.

Description

Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments einer An­ triebseinheit eines Fahrzeugs nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.

Aus der DE 43 04 779 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt. Diese umfasst Mittel, die einen Sollwert für das von der Antriebseinheit abzugebende Drehmoment ermitteln. Sie umfasst weiterhin Mit­ tel, die den vorgegebenen Sollwert unter Berücksichtigung von Belastungen der An­ triebseinheit einstellen. Ferner sind Korrekturmittel vorgesehen, die den Sollwert für das abzugebende Drehmoment wenigstens in Abhängigkeit von den Verlustmomenten der Antriebseinheit und/oder vom Drehmomentenbedarf zusätzlicher, die Antriebseinheit belastender Verbraucher korrigieren.

Aus der DE 199 19 682 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs bekannt, bei welchem eine Ausgangsgröße der Antriebs­ einheit abhängig von einem Vorgabewert gesteuert wird. Der Bedarf von Verbrauchern an dieser Ausgangsgröße wird bei der Steuerung der Antriebseinheit berücksichtigt. Zur Bestimmung des Bedarfs einer Lenkhilfe an der Ausgangsgröße ist ein Modell vorgese­ hen, welches den Bedarf wenigstens auf der Basis des Lenkwinkels und seines zeitli­ chen Gradienten repräsentierenden Größen ermittelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebsein­ heit eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die zweiten Mittel erste Verlustmomente der Antriebseinheit und/oder einen Drehmomentenbedarf der zusätzlichen, die An­ triebseinheit belastenden Verbraucher in Abhängigkeit einer Motordrehzahl und eines Leerlauf-Drehzahlsollwertes einer Leerlaufdrehzahlregelung zur Korrektur des einzustellenden Drehmomentes gewichten, und zwar nur dann, wenn der zeitli­ che Verlauf der ersten Verlustmomente und/oder des ersten Drehmomentenbedarfs beim Betrieb der Antriebseinheit bzw. der Verbraucher frei von Sprüngen ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich solche Verlustmomente oder solcher Drehmomentenbedarf, deren zeitlicher Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit bzw. der Verbraucher sprungbehaftet ist, bei einem solchen Sprung über- oder unterproportional auf die Korrektur des einzustellenden Drehmomentes auswirken. Somit werden Komforteinbußen für den Fahrer weitgehend ver­ mieden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zweiten Mittel die Gewichtung mittels eines Quotienten aus dem Leerlauf- Drehzahlsollwert und der Motordrehzahl durchführen. Auf die­ se Weise wird ein Über- oder Unterschwingen der Antriebsein­ heit weitestgehend vermieden, ohne dass die Leerlaufdreh­ zahlregelung aktiviert werden muss.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die zweiten Mittel aus dem Quotienten mittels einer Kennlinie einen Wichtungs­ faktor für die Gewichtung ableiten. Auf diese Weise lassen sich indirekt auch solche Verlustmomente und/oder solcher Drehmomentenbedarf bei der Verhinderung von Über- oder Un­ terschwingen der Antriebseinheit berücksichtigen, deren zeitlicher Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit bzw. der Verbraucher sprungbehaftet ist.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die zweiten Mittel zweite Verlustmomente der Antriebseinheit und/oder einen zweiten Drehmomentenbedarf der zusätzlichen, die Antriebseinheit be­ lastenden Verbraucher nur additiv zur Korrektur des einzu­ stellenden Drehmomentes berücksichtigen, wenn deren zeitli­ cher Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit bzw. der Ver­ braucher sprungbehaftet ist, insbesondere bei Schaltvorgän­ gen. Auf diese Weise werden die zweiten Verlustmomente und/oder der zweite Drehmomentenbedarf mit dem Faktor 1 ge­ wichtet berücksichtigt, so dass Sprünge im zeitlichen Ver­ lauf der zweiten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmo­ mentenbedarfs sich nicht über- oder unterproportional auf die Korrektur des einzustellenden Drehmoments auswirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahr­ zeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit und Fig. 2 ein Block­ schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 kennzeichnet 35 ein Fahrzeug, von dem der Über­ sichtlichkeit halber nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt sind. Das Fahrzeug 35 um­ fasst dabei eine Antriebseinheit 5, insbesondere einen Mo­ tor. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Brennkraft­ maschine, in anderen vorteilhaften Ausführungsformen kann diese Antriebseinheit 5 auch auf der Basis alternativer An­ triebskonzepte arbeiten und beispielsweise einen Elektromo­ tor darstellen. Die Antriebseinheit 5 ist über eine erste Welle 40 mit einem Wandler 20 einer Getriebeeinheit 45 ver­ knüpft. Die erste Welle 40 ist dabei prinzipiell mit einem ersten Turbinenrad 50 verbunden, während ein zweites Turbi­ nenrad 55 des Wandlers 20 mit einer zweiten Welle 60 ver­ knüpft ist. Die zweite Welle 60 führt auf das Getriebe 65, dessen Ausgangswelle 70 die Abtriebswelle des Antriebsstran­ ges des Fahrzeugs 35 darstellt. Der Antriebsstrang des Fahr­ zeugs 35 umfasst dabei im wesentlichen die Antriebseinheit 5, die Getriebeeinheit 45 und die Wellen 40, 60, 70. Zur Messung von Drehzahlen sind folgende Messeinrichtungen vor­ gesehen. Eine erste Messeinrichtung 75 erfasst die Drehzahl der ersten Welle 40 und damit die Drehzahl n_mot der An­ triebseinheit 5. Eine erste Verbindungsleitung 76 führt von der ersten Messeinrichtung 75 zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die im folgenden beispielhaft als elektroni­ sche Steuereinheit ausgebildet sein soll. Eine zweite Mes­ seinrichtung 80 erfasst die Drehzahl der zweiten Welle 60 und damit die sogenannte Turbinendrehzahl n_turb des Wand­ lers 20. Eine zweite Verbindungsleitung 81 verknüpft die zweite Messeinrichtung 80 mit der elektronischen Steuerein­ heit 1. Eine dritte Messeinrichtung 85 erfasst die Drehzahl der Ausgangswelle 70 und damit die Abtriebsdrehzahl n_ab des Antriebsstranges. Eine dritte Verbindungsleitung 86 verbin­ det die dritte Messeinrichtung 85 mit der elektronischen Steuereinheit 1. Ferner führt vom Getriebe 65 eine vierte Verbindungsleitung 87 zur elektronischen Steuereinheit 1. Über die vierte Verbindungsleitung 87 wird gegebenenfalls ein die Getriebestellung repräsentierendes Signal Ü übertra­ gen.

Eine fünfte Verbindungsleitung 88 verbindet die elektroni­ sche Steuereinheit 1 mit einem vom Fahrer des Fahrzeugs 35 betätigbaren Bedienelement 90, das beispielsweise als Fahr­ pedal ausgebildet sein kann. Ferner sind Eingangsleitungen 91 bis 93 vorgesehen, welche die elektronische Steuereinheit 1 mit Messeinrichtungen 95 bis 97 für Betriebsgrößen der An­ triebseinheit 5, des Antriebsstranges und/oder des Fahrzeugs 35 verbinden. Eine Leitung 100 stellt symbolisch die Aus­ gangsleitungen der elektronischen Steuereinheit 1 dar, die auf eine oder mehrere Stelleinrichtungen 105 geführt sind. Diese stellen die Leistungsparameter der Antriebseinheit 5 ein, was durch die sechste Verbindungsleitung 89 symboli­ siert ist.

Ist die Getriebeeinheit 45 ein elektronisch steuerbares Ge­ triebe mit elektronisch steuerbarem Wandler 20, so können weiter Ausgangsleitungen 101 und 102 der elektronischen Steuereinheit 1 vorgesehen sein, die die elektronische Steu­ ereinheit 1 zu Steuerzwecken mit dem Getriebe 65 bzw. dem Wandler 20 verbinden.

Aus dem über die fünfte Verbindungsleitung 88 vom Bedienele­ ment 90 übermittelten Fahrerwunsch bildet die elektronische Steuereinheit 1 einen Sollwert für das vom Antriebsstrang zur Erfüllung des Fahrerwunsches abzugebende Abtriebsmoment. Dieser Sollwert des Abtriebsmomentes wird von der elektroni­ schen Steuereinheit 1 durch eine im Hinblick auf minimalen Kraftstoffverbrauch oder maximale Beschleunigung, und so weiter gewählte Kombination einer Einstellung der Getriebe­ einheit 45 sowie eines bei dieser Einstellung der Getriebe­ einheit 45 zur Bereitstellung des Abtriebssollmomentenwertes erforderliches, von der Antriebseinheit 5 an die erste Welle 40 abzugebende Drehmoment umgesetzt.

Dabei wird je nach Ausführung der Getriebeeinheit 45 die ge­ wünschte Einstellung durch Einlegen eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 65 über die Aus­ gangsleitung 101 und gegebenenfalls eine Steuerung des Wand­ lers 20 über die Ausgangsleitung 102 vorgenommen. Zur Be­ reitstellung des im Ausgang der Antriebseinheit 5 erforder­ lichen Drehmoments berechnet die elektronische Steuereinheit 1 unter Berücksichtigung der erfassten Drehzahlwerte sowie weiterer, von den Messeinrichtungen 95 bis 97 erfassten Be­ triebsgrößen der Antriebseinheit 5 bzw. des Antriebsstranges und/oder des Fahrzeugs 35 einen Wert zur Einstellung der Leistungsparameter der Antriebseinheit 5. Dieser Wert bzw. diese Werte werden über die Ausgangsleitung 100 an die Stel­ leinrichtung 105 übermittelt, welche über die symbolisierte sechste Verbindungsleitung 89 die vorgegebenen Leistungspa­ rameterwerte einstellt. Bei Brennkraftmaschinen wird zur Leistungseinstellung die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine reguliert sowie die einzuspritzende Kraftstoffmenge bzw. der einzustellende Zündwinkel bestimmt. In anderen Ausführungs­ beispielen, beispielsweise im Falle eines Elektroantriebs, bildet den Leistungsparameter der durch die Wicklung des Mo­ tors fließende Strom, wobei die Stelleinrichtung 105 in die­ sem Fall die entsprechenden Schaltungselemente zur Einstel­ lung des durch die Motorwicklung fließenden Stroms repräsen­ tieren.

Im Falle von Handschaltbetrieben bestimmt die elektronische Steuereinheit 1 das von der Antriebseinheit 5 abzugebende Drehmoment zur Einstellung des Abtriebsmomentensollwerts mittels eines Kennfelds abhängig vom Fahrerwunsch.

Wird diese erfindungsgemäße Vorgehensweise im Rahmen einer Leerlaufregelung angewendet, ohne dass der Fahrerwunsch er­ mittelt und in der oben beschriebenen Weise verarbeitet wird, erfolgt gegebenenfalls die Steuerung der Getriebeein­ heit 45 abhängig von Faktoren wie Drehzahl und Last, wobei im Leerlauf- und leerlaufnahen Betrieb (Fahrpedal losgelas­ sen, keine Schubabschaltung) eine Leerlaufregelung aktiv ist, bei der die Leistungsparameter des Motors im Sinne ei­ ner Annäherung der Ist-Drehzahl an eine Soll-Drehzahl ge­ steuert werden.

Alternativ kann der Sollwert für das vom Antriebsstrang ab­ zugebende Abtriebsmoment auch im Rahmen einer Fahrgeschwin­ digkeitsregelung, beispielsweise unter Verwendung eines Tem­ pomates, erfolgen. Für die Erfindung ist es letztlich uner­ heblich, von welcher Komponente oder Regelung der Sollwert für das vom Antriebsstrang abzugebende Abtriebsmoment vorge­ geben wird. Die diesbezüglich gemachten Angaben haben ledig­ lich beispielhaften Charakter, die andere möglichen Anwen­ dungen nicht ausgrenzen sollen.

Fig. 2 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild der elektroni­ schen Steuereinheit 1 mit Blick auf die nachstehend be­ schriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise, welche anhand des Ausführungsbeispiels für eine Brennkraftmaschine be­ schrieben wird, ohne andere mögliche Anwendungen auszugren­ zen. Dabei werden die Elemente, die bereits anhand von Fig. 1 beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen bezeich­ net.

Die elektronische Steuereinheit 1 umfasst dabei erste Mittel 10, die den Sollwert für das von der Antriebseinheit 5 abzu­ gebende Drehmoment ermitteln. Die ersten Mittel 10 sind da­ bei in diesem Ausführungsbeispiel eingangsseitig über die fünfte Verbindungsleitung 88 mit dem Bedienelement 90 ver­ bunden, das den Fahrerwunsch erfasst. Ausgangsleitungen der ersten Mittel 10 stellen die Leitungen 101 und 102 zur Steuerung des Getriebes 65 und des Wandlers 20 der Getriebe­ einheit 45 sowie eine Leitung 110 dar, die auf einen ersten Verknüpfungspunkt 115 führt. Ausgangsseitig ist der erste Verknüpfungspunkt 115 über die Ausgangsleitung 100 mit der Stelleinrichtung 105 verbunden.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise beruht auf den nachfol­ gend dargestellten allgemeinen physikalischen Überlegungen. Der auf der Leitung 110 übermittelte Sollwert für das von der Antriebseinheit 5 abzugebende Drehmoment stellt im Falle einer Brennkraftmaschine einen Sollwert für das sogenannte indizierte Motordrehmoment dar, mit anderen Worten, für das aufgrund des Verbrennungsvorgangs der Brennkraftmaschine er­ zeugte Motordrehmoment. Das zur Bereitstellung des gewünsch­ ten Abtriebsmomentes erforderliche Motordrehmoment erhöht sich dadurch, dass ein Teil dieses Motordrehmomentes nicht zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht, sondern zum Betrieb von Nebenaggregaten sowie zur Kompensation von Ver­ lusten aufzuwenden ist. Daher ergibt sich im ersten Verknüp­ fungspunkt 115 eine Addition des Sollwertes für das Mo­ tordrehmoment mit den aufgrund von Kennfeldern ermittelten, aktuellen Anteilen des Verlustmomentes und des Drehmomenten­ bedarfs der Nebenaggregate. Die Ermittlung der Verlustmomen­ te der Antriebseinheit 5 und des Drehmomentenbedarfs der Ne­ benaggregate, die zusätzliche, die Antriebseinheit 5 bela­ stende Verbraucher darstellen, kann beispielsweise wie in der DE 43 04 779 A1 beschrieben erfolgen, die bezüglich der Ermittlung der Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und des Drehmomentenbedarfs der Nebenaggregate Teil der Offenbarung ist.

Der erste Verknüpfungspunkt 115 ist somit Teil von zweiten Mitteln 15, die den Sollwert für das von der Antriebseinheit 5 abzugebende Drehmoment unter Berücksichtigung von Bela­ stungen der Antriebseinheit 5 einstellen, wobei diese zwei­ ten Mittel 15 das einzustellende Drehmoment in Abhängigkeit von den Verlustmomenten der Antriebseinheit 5 und/oder vom Drehmomentenbedarf der zusätzlichen, die Antriebseinheit 5 belastenden Verbraucher korrigieren. Die zweiten Mittel 15 umfassen dazu zusätzlich Momentenerfassungs- und -auswer­ temittel 120, die eingangsseitig über die Verbindungs- und Eingangsleitungen 76 bis 93 mit den Messeinrichtungen 75 bis 97 verbunden sind. In der grundsätzlich aus der DE 43 04 779 A1 bekannten Weise ermitteln die Momentenerfassungs- und - auswertemittel 120 aus den zugeführten Messergebnissen der Messeinrichtungen 75 bis 97 beispielsweise anhand von Kenn­ feldern, die Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder den Drehmomentenbedarf der Nebenaggregate. Erfindungsgemäß unterscheiden die Momentenerfassungs- und -auswertemittel 120 die ermittelten Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder den ermittelten Drehmomentenbedarf der Nebenaggre­ gate in erste Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder ersten Drehmomentenbedarf der zusätzlichen, die Antriebsein­ heit 5 belastenden Verbraucher, deren zeitlicher Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit 5 bzw. der Verbraucher frei von Sprüngen ist, und in zweite Verlustmomente der Antriebs­ einheit 5 und/oder zweiten Drehmomentenbedarf der zusätzli­ chen, die Antriebseinheit 5 belastenden Verbraucher, deren zeitlicher Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit 5 bzw. der Verbraucher sprungbehaftet ist, insbesondere bei Schalt­ vorgängen. Die zweiten Verlustmomente und/oder der zweite Drehmomentenbedarf werden über eine Leitung 125 einem zwei­ ten Verknüpfungspunkt 130 zugeführt. Der zweite Verknüp­ fungspunkt 130 ist ausgangsseitig über eine Leitung 135 mit dem ersten Verknüpfungspunkt 115 verbunden. Die ersten Ver­ lustmomente und/oder der erste Drehmomentenbedarf sind über eine Leitung 140 einem dritten Verknüpfungspunkt 145 zuge­ führt, der ausgangsseitig über eine Leitung 150 mit dem zweiten Verknüpfungspunkt 130 verbunden ist.

Ferner ist ein Leerlaufdrehzahlregler 25 vorgesehen, dem über die erste Verbindungsleitung 76 die Drehzahl der An­ triebseinheit 5 und über eine Leitung 155 ein Leerlaufdreh­ zahlsollwert n_soll zugeführt wird, welcher in einer Berech­ nungseinheit 160 aus Betriebsgrößen der Antriebseinheit 5 und/oder des Fahrzeugs 35, die über die Leitungen 91 bis 93 zugeführt werden und von den Messeinrichtungen 95 bis 97 er­ fasst werden, gebildet wird. Eine Ausgangsleitung 165 des Leerlaufdrehzahlreglers 25 ist ebenfalls dem zweiten Ver­ knüpfungspunkt 130 zugeführt. Die Ermittlung des Leerlauf­ drehzahlsollwertes n_soll erfolgt dabei ebenfalls in der aus der DE 43 04 779 A1 bekannten Weise, die diesbezüglich eben­ falls Teil der Offenbarung ist.

Der Leerlaufdrehzahlsollwert n_soll wird von der Berech­ nungseinheit 160 auf einer weiteren Ausgangsleitung 170 auch einem vierten Verknüpfungspunkt 175 zugeführt. Dem vierten Verknüpfungspunkt 175 ist außerdem die Turbinendrehzahl über die zweite Verbindungsleitung 81 zugeführt. Dabei soll der Klarstellung halber bezüglich Fig. 2 erwähnt sein, dass die Verwendung gleicher Bezugszeichen für verschiedene Leitun­ gen, wie beispielsweise im Fall der ersten Verbindungslei­ tung 76, der zweiten Verbindungsleitung 81 und der Eingangs­ leitungen 91 bis 93 verdeutlichen sollen, dass im Falle be­ zugszeichengleicher Leitungen die gleiche Eingangsgröße von der zugehörigen Messeinrichtung zugeführt wird.

Vom vierten Verknüpfungspunkt 175 führt eine Ausgangsleitung 180 auf dritte Mittel 185 zur Realisierung einer Kennlinie 30. Ausgangsseitig sind die dritten Mittel 185 über eine Leitung 190 mit dem dritten Verknüpfungspunkt 145 verbunden.

Im ersten Verknüpfungspunkt 115 wird eine Addition der Ein­ gangsgrößen durchgeführt. Im dritten Verknüpfungspunkt 145 wird eine Multiplikation der Eingangsgrößen durchgeführt. Im vierten Verknüpfungspunkt 175 wird eine Division der Ein­ gangsgrößen durchgeführt. Dabei wird der Leerlaufdrehzahl­ sollwert n_soll durch die Motordrehzahl n_mot geteilt. Durch die zweiten Mittel 15 werden die Belastungen der Antriebs­ einheit 5 durch die Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder vom Drehmomentenbedarf zusätzlicher Nebenaggregate bereits in Form einer Vorsteuerung berücksichtigt, so dass sie nicht später über den Leerlaufdrehzahlregler 25 kompen­ siert werden müssen. Das vom Fahrer gewünschte, von der An­ triebseinheit 5 abzugebende Drehmoment kann auf diese Weise vergleichsweise genau und im wesentlichen konstant einge­ stellt werden. Durch Berücksichtigung der Belastungen der Antriebseinheit 5 mittels der Vorsteuerung können Über- oder Unterschwinger im zeitlichen Verlauf des von der Antriebs­ einheit 5 abgegebenen Drehmoments weitestgehend vermieden werden, ohne dass dazu der Leerlaufdrehzahlregler 25 ein­ greifen muss.

Im einfachsten Fall kann auf die dritten Mittel 185 verzich­ tet werden und die Ausgangsgröße des vierten Verknüpfungs­ punktes 175 direkt auf den dritten Verknüpfungspunkt 145 ge­ führt werden. Deshalb sind die dritten Mittel 185 in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Durch Multiplikation der ersten Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder des ersten Drehmomentenbedarfs der Nebenaggregate mit dem Quotienten aus dem Leerlaufdrehzahlsollwert n_soll und der Motordreh­ zahl n_mot, d. h. also mit dem Faktor F = n_soll/n_mot, im dritten Verknüpfungspunkt 145 wird eine Selbststabilisierung der Antriebseinheit 5 erreicht. Wenn die Motordrehzahl n_mot größer als der Leerlaufdrehzahlsoll­ wert n_soll ist, so werden die ersten Verlustmomente und/oder der erste Drehmomentenbedarf mit einem Faktor F < 1 eingerechnet. Dies bewirkt eine reduzierte Vorsteuerung der ersten Verlustmomente und führt zu einem Absinken der Mo­ tordrehzahl n_mot in Richtung zum Leerlaufdrehzahlsollwert n_soll. Wenn die Motordrehzahl n_mot kleiner als der Leer­ laufdrehzahlsollwert n_soll ist, so werden die ersten Ver­ lustmomente und/oder der erste Drehmomentenbedarf mit einem Faktor F < 1 eingerechnet. Dies bewirkt eine erhöhte Vor­ steuerung der Verluste und führt zu einem Ansteigen der Mo­ tordrehzahl n_mot in Richtung des Leerlaufdrehzahlsollwertes n_soll.

Exakt im Leerlaufpunkt werden die ersten Verlustmomente und/oder der erste Drehmomentenbedarf mit dem Faktor F = 1 gewichtet voll eingerechnet, da in diesem Fall die Mo­ tordrehzahl n_mot gleich dem Leerlaufdrehzahlsollwert n_soll ist.

Die gewichteten ersten Verlustmomente und/oder der gewichte­ te erste Drehmomentenbedarf werden über die Leitung 150 dem zweiten Verknüpfungspunkt 130 zugeführt. Die zweiten Ver­ lustmomente und/oder der zweite Drehmomentenbedarf werden ohne Multiplikation mit einem Faktor, d. h. mit der Gewich­ tung 1 voll eingerechnet und über die Leitung 125 dem zwei­ ten Verknüpfungspunkt 130 zugeführt. Ferner wird im zweiten Verknüpfungspunkt 130 das vom Leerlaufdrehzahlregler 25 ge­ forderte Leerlaufdrehmoment über die Leitung 165 zugeführt. Im zweiten Verknüpfungspunkt 130 werden das vom Leerlauf­ drehzahlregler 25 geforderte Leerlaufdrehmoment, die mit dem Faktor F gewichteten ersten Verlustmomente und/oder der mit dem Faktor F gewichtete erste Drehmomentenbedarf und die zweiten Verlustmomente und/oder der zweite Drehmomentenbe­ darf addiert. Als Summe ergibt sich ein gefordertes Gesamt­ leerlaufdrehmoment, das die Belastungen der Antriebseinheit 5 insbesondere durch die Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder den Drehmomentenbedarf von Nebenaggregaten be­ rücksichtigt. Das geforderte Gesamtleerlaufdrehmoment wird über die Leitung 135 dem ersten Verknüpfungspunkt 115 zuge­ führt und dort mit dem ermittelten Sollwert für das an der Antriebseinheit 5 abzugebende Drehmoment addiert. Der bei dieser Addition resultierende korrigierte Sollwert für das von der Antriebseinheit 5 abzugebende Drehmoment wird über die Ausgangsleitung 100 an die Stelleinrichtung 105 zur Rea­ lisierung dieses korrigierten Sollwertes abgegeben.

Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Steuereinheit 1 werden mit den ersten Verlustmomenten der Antriebseinheit 5 und/oder dem ersten Drehmomentenbedarf der Nebenaggregate nur solche Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder nur solcher Drehmomentenbedarf der Nebenaggregate mit dem Faktor F gewichtet, deren zeitlicher Verlauf beim Betrieb der An­ triebseinheit 5 bzw. der Nebenaggregate frei von Sprüngen ist. Der durch diese Gewichtung bewusst gemachte Fehler bei der Einrechnung der ersten Verlustmomente und/oder des er­ sten Drehmomentenbedarfs in das geforderte Gesamtleerlauf­ drehmoment wird zugunsten der Selbststabilisierung der An­ triebseinheit 5 in Kauf genommen.

Die zweiten Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder der zweite Drehmomentenbedarf der Nebenaggregate weist einen zeitlichen Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit 5 bzw. der Nebenaggregate auf, der sprungbehaftet ist, insbesondere bei Schaltvorgängen. Eine Gewichtung der zweiten Verlustmo­ mente und/oder des zweiten Drehmomentenbedarfs mit einem Faktor ungleich 1 würde bei einem Sprung im zeitlichen Ver­ lauf der zweiten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmo­ mentenbedarfs zu einer Überhöhung des Sprungs für F < 1 oder zu einer Unterbewertung des Sprungs für F < 1 führen und könnte zu einer vom Fahrer unerwarteten Änderung des Drehmoments an der Antriebseinheit 5 führen, vor allem dann, wenn der Fahrer keine Änderung im Fahrpedal 90 vor­ nimmt und deshalb auch keine Momentenänderung erwartet. Auf diese Weise würde der Fahrkomfort für den Fahrer verringert. Deshalb werden die zweiten Verlustmomente und/oder der zwei­ te Drehmomentenbedarf ungewichtet, d. h. mit der Gewichtung 1 bei der Addition im zweiten Verknüpfungspunkt 130 berück­ sichtigt. Sprünge im zeitlichen Verlauf der zweiten Verlust­ momente und/oder des zweiten Drehmomentenbedarfs werden so­ mit unverzerrt bei der Berechnung des geforderten Gesamt­ leerlaufdrehmoments im zweiten Verknüpfungspunkt 130 berück­ sichtigt. Zur Gruppe der zweiten Verlustmomente gehören bei­ spielsweise Verlustmomente, die bei der Umschaltung von Ho­ mogen-in Schichtladebetrieb bei einer einen Ottomotor umfas­ senden Antriebseinheit 5 mit Direkteinspritzung, also bei­ spielsweise bei Benzindirekteinspritzmotoren, auftreten. Ei­ ne sprunghafte Änderung dieser Verlustmomente ist dabei vor allem durch eine veränderte Ladungswechselarbeit bedingt.

Zur Gruppe der zweiten Verlustmomente gehören auch Verlust­ momente, die bei einer Abschaltung von einzelnen Zylindern und/oder einzelnen Ventilen der Antriebseinheit 5 auftreten. Hier kommt es beispielsweise dann zu einem sprunghaften zeitlichen Verlauf der zweiten Verlustmomente, wenn ein oder mehrere Zylinder abgeschaltet werden. Dies ist ebenfalls mit einer veränderten Ladungswechselarbeit und auch mit einer Reibarbeit verbunden.

Bei der Abschaltung von Zylindern entsteht auf den abge­ schalteten Zylindern ein Druckverlust des eingeschlossenen Abgases über die Kolbenringe. Dieser tritt sprunghaft bei der Abschaltung der Zylinder auf.

Eine sprunghafte Veränderung im zeitlichen Verlauf der zwei­ ten Verlustmomente ergibt sich auch bei Motoren mit elektro­ mechanischem Ventiltrieb. Bei derartigen Konzepten wird je­ des Ventil direkt über einen Aktuator betrieben. Damit ist eine zeitlich vollkommen freie Betätigung der Ventile mög­ lich. Bei derartigen Konzepten werden verschiedene Vorteile, wie beispielsweise reduzierter Energieverbrauch oder erhöh­ ter thermodynamischer Wirkungsgrad durch Abschaltung von einzelnen Zylindern und/oder einzelnen Ventilen erreicht. Die Energie zur Ansteuerung der Ventile wird dabei von einem Generator erbracht, dessen Verlustmoment direkt abhängig von der Anzahl der betriebenen Ventile ist. Zusätzlich ändert sich bei der Abschaltung eines oder mehrerer Ventile auch die Ladungswechselarbeit, wodurch die Summe der sich ändern­ den Verlustmomente groß ist und es zu entsprechenden Sprün­ gen im zeitlichen Verlauf dieser Verlustmomente kommen kann. Diese Verlustmomente gehören daher ebenfalls zu der Gruppe der zweiten Verlustmomente.

Zur Gruppe der ersten Verlustmomente und/oder des ersten Drehmomentenbedarfs gehören all jene Verlustmomente der An­ triebseinheit 5 und/oder all jener Drehmomentenbedarf von Nebenaggregaten, deren zeitlicher Verlauf beim Betrieb der Antriebseinheit 5 bzw. der Nebenaggregate frei von Sprüngen ist, bei denen auch Schaltvorgänge im Betrieb zu keinen sprunghaften Änderungen im zeitlichen Verlauf führen. Dazu gehört beispielsweise der Drehmomentenbedarf einer Klimaan­ lage oder einer Servopumpe als Nebenaggregat. Erste Verlust­ momente können beispielsweise Wandlerverluste im Wandler 20 und gegebenenfalls damit verbundene Reibleistung sein.

Die gesamten Verlustmomente ergeben sich aus der Summe der ersten Verlustmomente und der zweiten Verlustmomente. Der gesamte Drehmomentenbedarf der Nebenaggregate ergibt sich aus der Summe des ersten Drehmomentenbedarfs und des zweiten Drehmomentenbedarfs.

Da gemäß Fig. 2 nur ein Teil der gesamten Verluste und/oder nur ein Teil des gesamten Drehmomentenbedarfs mit dem Faktor F gewichtet wird, nämlich die ersten Verlustmomente und/oder der erste Drehmomentenbedarf, ist die genannte Selbststabi­ lisierung der Antriebseinheit 5 geringer als wenn sämtliche Verlustmomente und/oder sämtlicher Drehmomentenbedarf mit dem Faktor F gewichtet würden. Um die fehlende Gewichtung der zweiten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmomen­ tenbedarfs auszugleichen, können, wie in Fig. 2 darge­ stellt, die dritten Mittel 185 optional vorgesehen sein, die die Kennlinie 30 realisieren. Dabei ist auf der Abszisse der Faktor F aufgetragen. Über die Kennlinie 30 ist jedem Faktor F < 0 ein korrigierter Faktor Y zugeordnet. Der Verlauf der Kennlinie 30 ist dabei stetig, um Sprünge und damit eine un­ gewollte Momentenänderung für den Fahrer zu verhindern. Au­ ßerdem ist das Verhältnis von Y zu F für jedes F größer als 1. Auf diese Weise kann die Nichtberücksichtigung der zwei­ ten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmomentenbedarfs bei der Gewichtung wieder ausgeglichen werden, wobei eine geeignete Bedatung der Kennlinie 30 erforderlich ist, um ei­ ne Überkompensation zu verhindern. Somit werden dann die er­ sten Verlustmomente und/oder der erste Drehmomentenbedarf im dritten Verknüpfungspunkt 145 mit dem korrigierten Faktor Y anstelle des Faktors F multipliziert.

Eine andere Möglichkeit, die geringere Selbststabilisierung zumindest teilweise auszugleichen, ist, nur das Delta des Moments vor und nach dem Sprung ungewichtet einzurechnen. Auch sich sprunghaft ändernde Momente haben einen bekannten Grundwert, der nie unterschritten wird. Dieser Grundwert wird über den Faktor F gewichtet eingerechnet. Dieser be­ kannte Grundwert gehört somit zur Gruppe der ersten Verlust­ momente der Antriebseinheit 5 und/oder des ersten Drehmomen­ tenbedarfs der zusätzlichen, die Antriebseinheit 5 belasten­ den Verbraucher und lässt sich von der Gruppe der zweiten Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder des zweiten Drehmomentenbedarfs der zusätzlichen, die Antriebseinheit 5 belastenden Verbraucher durch die Momentenerfassungs- und -auswertemittel 120 unterscheiden. Nur der über den Grund­ wert hinausgehende Wert mit einer Änderung im Sprung wird ungewichtet eingerechnet, wodurch der Anteil der Momente am gesamten Verlustmoment, die nicht gewichtet werden, kleiner wird, und damit die Selbststabilisierung vergrößert wird. Der über den Grundwert hinausgehende Wert mit einer Änderung im Sprung gehört dann zu Gruppe der zweiten Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder des zweiten Drehmomentenbe­ darfs der zusätzlichen, die Antriebseinheit 5 belastenden Verbraucher.

Durch die Trennung der Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder des Drehmomentenbedarfs von Nebenaggregaten in die ersten Verlustmomente und/oder den ersten Drehmomentenbedarf einerseits und die zweiten Verlustmomente und/oder den zwei­ ten Drehmomentenbedarf andererseits erlaubt die erfindungs­ gemäße elektronische Steuereinheit 1 zum einen eine Selbststabilisierung der Antriebseinheit 5 durch die Gewich­ tung der ersten Verlustmomente und/oder des ersten Drehmo­ mentenbedarfs. Die zweiten Verlustmomente und/oder der zwei­ te Drehmomentenbedarf wird jedoch insbesondere bei sprung­ hafter Änderung im zeitlichen Verlauf und in absoluter Höhe des Sprungs korrekt in das geforderte Gesamtleerlaufdrehmo­ ment eingerechnet. Die beschriebene elektronische Steuerein­ heit 1 ermöglicht dabei auch eine Selbststabilisierung der Antriebseinheit 5 im Leerlauffall, beispielsweise wenn das Fahrpedal 90 nicht betätigt wird und somit vom Fahrer kein Drehmoment angefordert wird und keine Fahrstufe eingelegt ist. Das geforderte Gesamtleerlaufdrehmoment, das über die Leitung 135 dem ersten Verknüpfungspunkt 115 zugeführt ist, entspricht dann auch dem von der Stelleinrichtung 105 einzu­ stellenden Sollwert für das von der Antriebseinheit 5 abzu­ gebende Drehmoment. Dabei wird auch im Leerlauffall eine korrekte Vorsteuerung der Verlustmomente der Antriebseinheit 5 und/oder des Drehmomentenbedarfs der Nebenaggregate er­ reicht, ohne dass sich Sprünge im zeitlichen Verlauf der zweiten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmomentenbe­ darfs beim Betrieb der Antriebseinheit 5 bzw. der Nebenag­ gregate nachteilig auf die Qualität des zugehörigen Schalt­ vorgangs und damit den Fahrkomfort auswirken. Sprünge im zeitlichen Verlauf der zweiten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmomentenbedarfs werden unverzerrt zur Bestimmung des geforderten Gesamtleerlaufdrehmoments eingerechnet, so dass sich keine vom Fahrer unerwartete Momentenänderung er­ gibt. Es sind somit keine weiteren funktionalen Änderungen nötig, um beispielsweise durch eine Zündwinkelverstellung den entsprechenden Schaltvorgang, der zu einem Sprung im zeitlichen Verlauf der zweiten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmomentenbedarfs beim Betrieb der Antriebseinheit 5 bzw. der Nebenaggregate führt, zu verbessern. Dadurch kann sowohl der Aufwand bei der Funktionsentwicklung der elektro­ nischen Steuereinheit 1 als auch bei deren Applikation auf verschiedene Typen von Antriebseinheiten verringert werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung (1) zur Steuerung des Drehmoments einer An­ triebseinheit (5) eines Fahrzeugs (35) mit ersten Mitteln (10), die einen Sollwert für das von der Antriebseinheit (5) abzugebende Drehmoment ermitteln, mit zweiten Mitteln (15), die den Sollwert unter Berücksichtigung von Bela­ stungen der Antriebseinheit (5) einstellen, wobei diese zweiten Mittel (15) das einzustellende Drehmoment in Ab­ hängigkeit von den Verlustmomenten der Antriebseinheit (5) und/oder vom Drehmomentenbedarf zusätzlicher, die An­ triebseinheit (5) belastender Verbraucher korrigieren, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (15) er­ ste Verlustmomente der Antriebseinheit (5) und/oder einen er­ sten Drehmomentenbedarf der zusätzlichen, die Antriebs­ einheit (5) belastenden Verbraucher in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (20) und eines Leerlaufdrehzahlsollwertes einer Leerlaufdrehzahlregelung (25) zur Korrektur des einzustellenden Drehmomentes gewichten, und zwar nur dann, wenn der zeitliche Verlauf der ersten Verlustmomen­ te und/oder des ersten Drehmomentenbedarfs beim Betrieb der Antriebseinheit (5) bzw. der Verbraucher frei von Sprüngen ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (15) die Gewichtung mittels eines Quotienten aus dem Leerlaufdrehzahlsollwert und der Mo­ tordrehzahl (20) durchführen.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (15) aus dem Quotienten mittels einer Kennlinie (30) einen Wichtungsfaktor für die Ge­ wichtung ableiten.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die zweiten Mittel (15) die gewichte­ ten ersten Verlustmomente und/oder den gewichteten ersten Drehmomentenbedarf zur Korrektur des einzustellenden Drehmomentes additiv berücksichtigen.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (15) zweite Verlustmomente der Antriebseinheit (5) und/oder einen zweiten Drehmomentenbedarf der zusätzlichen, die Antriebseinheit (5) belastenden Verbraucher nur additiv zur Korrektur des einzustellenden Drehmomentes berücksichtigen, wenn der zeitliche Verlauf der zweiten Verlustmomente und/oder des zweiten Drehmomentenbedarfs beim Betrieb der Antriebsein­ heit (5) bzw. der Verbraucher sprungbehaftet ist, insbe­ sondere bei Schaltvorgängen.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Verlustmomente Verlustmomente umfassen, die z. B. bei einer Umschaltung von einem Homogen- in ei­ nen Schichtladebetrieb bei einer einen Ottomotor umfas­ senden Antriebseinheit (5) mit Direkteinspritzung auftre­ ten.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zweiten Verlustmomente Verlustmomente umfassen, die bei einer Abschaltung von einzelnen Zylin­ dern und/oder einzelnen Ventilen der Antriebseinheit (5) auftreten.

8. Verfahren zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit (5) eines Fahrzeugs (35), wobei ein Sollwert für das von der Antriebseinheit (5) abzugebende Drehmoment ermittelt wird, wobei der Sollwert unter Berücksichtigung von Belastungen der Antriebs­ einheit (5) eingestellt wird, wobei das einzustellende Drehmoment in Abhängigkeit von den Verlustmomenten der Antriebseinheit (5) und/oder vom Drehmomentenbedarf zu­ sätzlicher, die Antriebseinheit (5) belastender Verbraucher korrigiert wird, dadurch ge­ kennzeichnet, dass erste Verlustmomente der Antriebseinheit (5) und/oder ein Dreh­ momentenbedarf der zusätzlichen, die Antriebseinheit (5) belastenden Verbraucher in Abhängigkeit einer Motordrehzahl (20) und eines Leerlaufdrehzahlsollwertes einer Leer­ laufdrehzahlregelung (25) zur Korrektur des einzustellenden Drehmomentes gewichtet werden, und zwar nur dann, wenn der zeitliche Verlauf der ersten Verlustmomente und/oder des ersten Drehmomentenbedarfs beim Betrieb der Antriebseinheit (5) bzw. der Verbraucher frei von Sprüngen ist.