DE19644881A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Ausgangsdrehmoments eines Triebstrangs eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ausgangsdrehmoments eines Triebstrangs eines Fahrzeugs gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Pa­ tentansprüche.

Ein derartiges Verfahren, bzw. eine derartige Vorrichtung, ist aus der WO/A 92-09448 bekannt. Dort wird in Abhängigkeit von der Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedien­ elements (Fahrpedal), gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Abtriebsdrehzahl des Triebstrangs (Ausgangsdrehzahl des Getriebes, Raddrehzahl) ein Abtriebsmomentensollwert be­ stimmt. In Abhängigkeit dieses Abtriebsmomentensollwertes wird die Übersetzung des Getriebes bestimmt. Dann wird das Drehmoment der Antriebseinheit des Triebstrangs unter Be­ rücksichtigung der Getriebeübersetzung derart eingestellt, daß der Istwert des Abtriebsmoments die Größe des Sollwertes annimmt.

Bei der Berechnung des Sollwertes aus der Stellung des Fahr­ pedals können bei der bekannten Vorgehensweise Totwege in der Fahrpedalstellung, z. B. durch Zuschalten von Verbrau­ chern oder durch wechselnde Meereshöhe entstehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe der Fahrpedalstellung ein Abtriebs- bzw. Radmo­ ment zugeordnet werden kann, ohne daß Totwege entstehen.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhän­ gigen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Bestimmung von Sollwerten für das Abtriebs- bzw. Radmoment am Ausgang des Triebstrangs eines Fahrzeugs abhängig von der Fahrpedal­ stellung erheblich verbessert. Besonders vorteilhaft ist, daß Totwege im Pedal wegfallen.

Besonders vorteilhaft ist, daß der Fahrer die erfindungs­ gemäß notwendigen Anpassungen infolge einer entsprechenden Filterung nicht wahrnimmt. Die Anpassung der Zuordnung des Ausgangsmoments zur Fahrpedalstellung wird derart gefiltert, daß sie unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des Fahrers bleibt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinheit zur Steuerung des Getriebes und der Antriebseinheit, wobei die erfindungsgemäße Lösung als Blockschaltbild dargestellt ist. Fig. 2 zeigt am Beispiel eines Flußdiagramms eine Rea­ lisierung der erfindungsgemäßen Lösung als Rechnerprogramm. In Fig. 3 schließlich wird beispielhaft eine Kennlinie der Zuordnung der Fahrpedalstellung zum Sollmoment gezeigt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine Steuereinrichtung 10, die über Ausgangs­ leitungen 12 und 14 ein Getriebe 16 und die Antriebseinheit 18 des Fahrzeugs steuert. Über eine Eingangsleitung 20 emp­ fängt die Steuereinheit 10 von einer Meßeinrichtung 24, die mit einem vom Fahrer betätigbaren Bedienelement, insbesonde­ re einem Fahrpedal 22, verbunden ist, ein Maß für die Fahr­ pedalstellung β. Ferner sind Eingangsleitungen 26, 28, 30, 32 und 34 vorgesehen, über die der Steuereinheit 10 Meßgrö­ ßen von einer Lufttemperaturmeßeinrichtung 36, von einer Luftdruckmeßeinrichtung 38, von einer Motortemperatur­ meßeinrichtung 40, von einer Motordrehzahlmeßeinrichtung 42 und von einer Meßeinrichtung 44, die den Status von Neben­ aggregaten (ein-/ausgeschaltet) übermittelt, zugeführt wer­ den. Darüber hinaus werden die im Zusammenhang mit Getriebe­ steuerung und Motorsteuerung notwendigen Größen zugeführt, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Luftmasse, etc., was in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist.

Die Steuereinheit 10 umfaßt wenigstens einen Mikrocomputer, der zur Durchführung der verschiedenen Funktionen program­ miert ist. Die in Fig. 1 dargestellten Blöcke stellen ein­ zelne Programme oder Programmschritte des Mikrocomputers dar.

Ein Sollwertbilder 46 empfängt von der Eingangsleitung 20 die Größe des Fahrpedalstellungssignals β sowie Größen, wel­ che das maximal erreichbare Radmoment Mradmax (Maximales Radmoment) sowie das minimale Radmoment Mradmin (Bremsmoment, maximale Motorbremse) repräsentieren. Aus die­ sen Eingangsgrößen wird, beispielsweise durch übliche Inter­ polationsverfahren, vom Sollwertbilder 46 ein Sollradmoment Mradsoll berechnet, welches der Triebstrangsteuerung 48 zu­ geführt wird. Diese bildet aus dem zugeführten Sollwert ge­ gebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Betriebsgrößen in der aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise die einzustellende Getriebeübersetzung oder Getriebemomentenver­ stärkung (Momentenverstärkung (MAB/MMot) oder die Kraft-Mo­ mentenverstärkung (FAn/MMot)) sowie ein einzustellendes Motormoment. Diese Sollgrößen werden zur Getriebesteuerung 50 und zur Motorsteuerung 52 geführt. Die Steuerungen 50 und 52 beeinflussen Getriebe und Motor entsprechend ihrer Soll­ vorgaben.

Problematisch bei der Berechnung des Radmomentensollwertes aus dem Betätigungsgrad des Fahrpedals unter Bezugnahme auf maximale und minimale Momente ist, daß durch Veränderung im minimalen und/oder maximalen Moment Totwege im Fahrpedalweg entstehen können. So kann es vorkommen, daß das minimale Mo­ ment bei Fahrpedalnullstellung oder das maximale Moment bei voll betätigtem Fahrpedal nicht eingestellt werden können. In diesen Fällen gibt es Totwege zu Beginn oder zum Ende des Fahrpedalstellungsweges. Eine derartige Situation tritt bei­ spielsweise dann auf, wenn sich das Fahrzeug in großer Höhe befindet. Dann nimmt die maximale Leistung des Motors (dessen Füllung) und damit das maximale Moment ab. Das maxi­ mal vorgegebene Moment kann in diesem Fall nicht erreicht werden. Entsprechendes gilt für das minimale Moment, welches z. B. von der Motortemperatur und dem Ein- bzw. Ausschalten von Nebenaggregaten abhängig ist. Kann ein fest vorgegebenes minimales Radmoment nicht erreicht werden, so entstehen auch hier auch Totwege im Fahrpedalstellungsweg. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, ständig die aktuell möglichen maxima­ len und minimalen Momente zu berechnen und sie den jeweili­ gen Fahrpedalstellungswerten zuzuordnen. Dadurch treten kei­ ne Totwege auf. Die ständige Anpassung des Fahrpedalwegs an die aktuell möglichen Momente erfolgt dabei nicht sprungar­ tig. Dies würde bei gleicher Pedalstellung zu einer sich plötzlich ändernden Radmomentenanforderung führen. Die An­ passung wird deshalb erfindungsgemäß zeitlich so gefiltert, daß sie unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des Fahrers bleibt.

Daher wird das aktuelle maximale und/oder minimale Radmoment laufend berechnet (54, 56). Das maximale Radmoment ist haupt­ sächlich von der Luftdichte, die die Füllung des Motors und da­ mit dessen Leistungsfähigkeit beeinflußt, abhängig. Daher wird dem Maximalwertbilder 54 die Lufttemperatur TLuft und/oder der Luftdruck PLuft zugeführt. Das maximale Moment ist proportional zur Dichte, so daß mit zunehmender Luftdichte das maximale Mo­ ment sich erhöht. Das maximale Moment nimmt daher mit abnehmen­ der Temperatur und mit zunehmenden Luftdruck zu. Weiterhin ist zu berücksichtigen, daß das maximal mögliche Radmoment überset­ zungsabhängig ist. Je nach eingestellter Getriebeübersetzung und Wandlerzustand bei Getriebeautomaten mit Wandler wird ein ande­ res maximales Radmoment vorgegeben. Dem Maximalwertbilder 54 wird von der Getriebesteuerung 50 die aktuell eingestellte Über­ setzung GANG, Wandlerverstärkung bzw. Getriebemomentenverstär­ kung zugeführt. Darüber hinaus müssen Abweichungen in der Zünd­ winkel- und/oder Lambdaeinstellung bei voll betätigten Fahrpedal berücksichtigt werden. Weichen diese Einstellungen von der Ein­ stellung mit optimalem Drehmoment ab, so ist ein entsprechender Wirkungsgrad dZW des Zündwinkels bzw. des Luft-/Kraftstoffverhältnisses dλ zu berücksichtigen. Die ent­ sprechenden Werte werden in der Motorsteuerung 52 gebildet und dem Maximalwertbilder 54 zugeführt. Die Wirkungsgrade stellen eine prozentuale Verminderung eines experimentell bei momen­ tenoptimalen Bedingungen ermittelten Grundwertes für das maxima­ le Radmoment dar. Das im Maximalwertbilder 54 nach Maßgabe von vorgegebenen Kennlinien, Tabellen oder Berechnungsschritten be­ stimmte maximale Radmoment wird im Filterelement 58 gefiltert. Dieses Filterelement ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Integrator oder ein Tiefpaßfilter, wobei die Filterzeit ausrei­ chend lang gewählt wird, so daß Änderungen im maximalen Radmo­ mentenwert unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des Fahrers blei­ ben. Eine geeignete Filterzeit liegt im Minutenbereich (z. B. 1 min).

Entsprechendes gilt für die Berechnung des minimalen Radmoments. Dies erfolgt im Minimalwertbilder 56. Dabei werden insbesondere die Größen Getriebeübersetzung GANG, Wandlerverstärkung bzw. Mo­ mentenverstärkung, Motortemperatur Tmot, Motordrehzahl Nmot und/oder der Status von Nebenaggregaten NA, wie beispielsweise eine Klimaanlage, berücksichtigt. Das minimale Moment nimmt bei kaltem Motor, mit steigender Drehzahl, bei eingeschalteten Nebe­ naggregaten zu, d. h. es kann ein größeres Motorbremsmoment er­ reicht werden. Das im Minimalwertbilder 56 aufgrund von experi­ mentell ermittelten Kennlinien, Tabellen oder Berechnungs­ schritten gebildete minimale Radmoment Mradmin wird im Filter 60 entsprechend dem maximalen Radmoment gefiltert und dem Sollwert­ bilder 46 zugeführt.

Dort wird auf der Basis der maximalen und/oder minimalen Rad­ momente sowie des Fahrpedalstellungswertes im Rahmen üblicher Interpolationen (z. B. linearer Interpolation) das Sollradmoment Mradsoll ermittelt. Das dabei verwendete Fahrpedalstellungs­ signal ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel normiert, d. h. sein kleinster Wert entspricht 0%, sein größter Wert 100%. Bei losgelassenem Fahrpedal (Stellung null) und stehendem Fahrzeug ist das minimale Radmoment null, so daß als Sollradmoment null vorgegeben wird. Der Motor wird dann von der Motorsteuerung 52 im Rahmen einer Leerlaufregelung gesteuert.

Zur Anpassung des experimentell unter vorgegebenen Bedin­ gungen bestimmte maximale und/oder minimale Moment werden die oben aufgeführten Größen je nach Größe ihres Einflusses ausgewählt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden alle genannten Größen ausgewertet, in anderen Ausführungs­ beispielen nur ausgewählte. Neben den genannten Größen wer­ den in einigen Ausführungsbeispielen weitere Größen berück­ sichtigt. So wird bei der Bestimmung des minimalen Moment die Fahrgeschwindigkeit (Zunahme des min. Moments mit der Fahrgeschwindigkeit) berücksichtigt, bei der Bestimmung des maximalen Moments die Fahrbahnneigung, etc.

In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm skizziert, welches eine be­ vorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung als Rech­ nerprogramm darstellt. Der in Fig. 2 dargestellte Programm­ teil wird zu vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise alle 10 bis 100 msec, gestartet.

Im ersten Schritt 100 werden die zu verarbeitenden Betriebs­ größen Drehzahl Nmot, Motortemperatur Tmot, Status von Nebe­ naggregaten (NA), Luftdruck Pluft, Lufttemperatur Tluft, die von der Getriebesteuerung übermittelte Information GANG über die eingelegte Getriebeübersetzung, die Wandler- und/oder Momentenverstärkung sowie gegebenenfalls die von der Motor­ steuerung ermittelten Wirkungsgrade des Zündwinkels dZW und der Luft-/Kraftstoffverhältniseinstellung dλ. Im darauffol­ genden Schritt 102 wird das maximale Radmoment Mradmax be­ rechnet. Dazu wird die Getriebeübersetzung, die Lufttempera­ tur, der Luftdruck, der Zündwinkel- und der Lambdawirkungs­ grad berücksichtigt. Das maximale Radmoment wird dabei be­ tragsmäßig kleiner, je niedriger der Gang, d. h. je höher die Übersetzung ist, je wärmer die Luft, je geringer der Luft­ druck und je schlechter die Wirkungsgrade von Zündwinkel und Lambda (d. h. je weiter weg diese Einstellungen vom momen­ tenoptimalen Wert sind) sind. Entsprechend wird im darauf­ folgenden Schritt 104 das minimale Radmoment Mradmin berech­ net. Dabei wird die Getriebeübersetzung, die Motortempera­ tur, die Motordrehzahl und der Status von Nebenverbrauchern berücksichtigt. Das minimale Radmoment verändert sich dabei in der Regel in Richtung höheres Bremsmoment (d. h. wird be­ tragsmäßig größer), je niedriger der eingelegte Gang, d. h. je größer die Übersetzung, je kälter der Motor ist, je grö­ ßer die Motordrehzahl und bei eingeschaltetem Nebenaggregat. Im darauffolgenden Schritt 106 wird eine Filterung der maxi­ malen und minimalen Radmomente durchgeführt. Die Filterkon­ stante ist dabei der Art, daß Änderungen in diesen Größen unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des Fahrers liegen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der zu berücksichtigen­ de Wert des maximalen und/oder minimalen Radmoments (Mradmax(n), Mradmin(n)) aus den entsprechenden Werten eines vorhergehenden Programmdurchlaufs (Mradmax (n-1), Mradmin (n-1)) unter Wichtung mit einer vorgegebenen Filter- oder Zeit­ funktion bestimmt. Im darauffolgenden Schritt 108 wird der normierte Fahrpedalstellungswert β eingelesen. Danach wird im Schritt 110 der Radmomentensollwert Mradsoll auf der Ba­ sis des Fahrpedalstellungswertes β sowie des maximalen und minimalen Radmomentenwertes z. B. im Rahmen einer linearen Interpolation berechnet. Nach Schritt 110 wird im Schritt 112 der auf diese Weise berechnete Radmomentensollwert an die Triebstrangsteuerung 48 ausgegeben.

In Fig. 3 ist der Zusammenhang zwischen Fahrpedalstellung und Sollradmoment aufgetragen. Der Fahrpedalstellungswert ist dabei zwischen 0% (losgelassenes Pedal) und 100% (voll betätigtes Pedal) veränderlich. Der Radmomentensollwert ver­ ändert sich zwischen dem veränderlichen minimalen und dem veränderlichen maximalen Wert. Der minimale Radmomentenwert (Motorbremsmoment) wird der Fahrpedalstellung 0%, der maxi­ male Radmomentenwert der Fahrpedalstellung 100% zugeordnet. Dazwischen wird durch Interpolation eine Kennlinie gezogen, auf deren Basis bei erfaßtem Fahrpedalstellungswert der je­ weilige Radmomentensollwert unter Berücksichtigung der ver­ änderlichen minimalen und maximalen Radmomentensollwerte be­ stimmt wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird einer der Grenz­ werte fest vorgegeben, der andere entsprechend den oben ste­ henden Angaben veränderlich gestaltet.

Unter dem Begriff "Radmoment" ist auch das Abtriebsmoment oder das Getriebeausgangsmoment je nach Ort der Drehmoment­ erfassung oder die Antriebskraft zu verstehen. Diese Größen sind im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung gleichwertig und stellen allgemein ein Ausgangsmoment des Triebstranges dar.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Zusammenhang zwischen Fahrpedalstellung und Sollmoment keine lineare Kennlinie, sondern eine sich mit der Fahrpedalstellung pro­ gressiv und/oder degressiv ändernde Kennlinie, die ferner ggf. abhängig von Betriebsgrößen wie Getriebeübersetzung, Fahrgeschwindigkeit, etc. ist. In diesem Fall werden die Grenzwerte wie oben angegeben bestimmt und dazwischen lie­ gende Stützstellen an die Veränderung der Grenzwerte ggf. auf der Basis einer Gewichtung der Grenzwerte angepaßt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung eines Ausgangsdrehmoments eines Triebstrangs eines Fahrzeugs, wobei abhängig vom Fahrer­ wunsch ein Sollwert für das Ausgangsdrehmoment gebildet wird, dieser Sollwert wenigstens der Steuerung der An­ triebseinheit des Fahrzeugs eingestellt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei der Bildung des Sollwertes für das Ausgangsdrehmoment des Triebstranges neben dem Fahrerwunsch auch ein von Betriebsgrößen abhängiges minimales Ausgangs­ drehmoment und/oder maximales Ausgangsdrehmoment berücksich­ tigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das minimale Radmoment dem Fahrerwunsch null, das maximale Radmoment dem Fahrerwunsch Vollast zugeordnet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das maximale Radmoment abhängig von der eingestellten Getriebeübersetzung bzw. Momentenver­ stärkung, von der Temperatur der Luft, von dem Luftdruck, von dem Wirkungsgrad der Zündwinkeleinstellung und/oder von dem Wirkungsgrad der Lambda-Einstellung ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das minimale Radmoment abhängig von der Motortemperatur, der Motordrehzahl, dem Status von Nebenaggregaten sowie der Getriebeübersetzung, bzw. Momen­ tenverstärkung gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das berechnete minimale und/oder maximale Moment gefiltert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Filterung des minimalen und/oder maximalen Moment derart ist, daß Änderungen unter­ halb der Wahrnehmungsschwelle des Fahrers bleiben.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die minimalen und/oder maximalen Momente während des Betriebs des Triebstranges ständig an die aktuell erreichbaren Werte angepaßt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter Integratoren oder Tiefpässe sind.

9. Vorrichtung zur Steuerung eines Ausgangsdrehmoments eines Triebstrangs eines Fahrzeugs, mit einer elektronischen Steu­ ereinheit, welche wenigstens die Antriebseinheit des Fahr­ zeugs steuert, die eine dem Fahrerwunsch repräsentierende Größe empfängt und abhängig von dieser Größe einen Sollwert für das Ausgangsdrehmoment bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit Mittel umfaßt, welche den Sollwert für das Ausgangsdrehmoment nach Maßgabe des Fahrerwunschsignals und eines von Betriebsgrößen abhängigen minimalen und/oder maximalen Ausgangsmoments bilden.