EP1412630B1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines antriebsmotors eines fahrzeugs - Google Patents

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EP1412630B1
EP1412630B1 EP02754211A EP02754211A EP1412630B1 EP 1412630 B1 EP1412630 B1 EP 1412630B1 EP 02754211 A EP02754211 A EP 02754211A EP 02754211 A EP02754211 A EP 02754211A EP 1412630 B1 EP1412630 B1 EP 1412630B1
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torque
engine
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driver
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Juergen Biester
Holger Jessen
Thomas Schuster
Rainer Mayer
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating a drive motor of a vehicle.
  • a method for determining a target torque at the Clutch of a vehicle in which a setpoint torque consists of a torque factor, a maximum torque and a minimum torque is determined.
  • the torque factor is derived from a pedal value and the speed.
  • the maximum and the minimum torque will be dependent on the speed, a loss torque and the operating variables.
  • the loss torque becomes dependent on the speed and the operating variables.
  • the torque factor also in response to a vehicle speed control by means of a maximum selection certainly.
  • the maximum selection compares torque reduction excluded from the driver's request.
  • the resulting target torque is multiplied the torque factor with the available torque range and subsequent addition of the minimum torque is formed.
  • Speed-dependent drag torque is a default size, which is a motor drag torque control given and with the remaining default size in the maximum selection 202 is coordinated.
  • DE 196 12455 A1 The subject matter of DE 196 12455 A1, the formation of the driver's desired torque and the subsequent moment coordination on the level of the indexed moment, ie on the input side or motor output side. Thus, in the subject of DE 196 12455 A1 a moment coordination on different physical levels not possible. The same thing also applies to DE 197 39567 A1, in which the output signal of the idle controller directly is switched to the driver requested torque specified as the indicated engine torque, wherein the driver request torque in addition to the loss moments of internal engine friction and Demanding moments of the ancillaries contains.
  • the external interventions act torque reducing.
  • the rotation speed reduce the drive motor so far that the drive motor is strangled.
  • the output signal of the idle controller is directly to the ala indicated engine torque given driver request torque switched on, the driver's request torque additionally the Loss moments from internal engine friction and demand torque contains the ancillaries.
  • the driver request torque can be up not be less than zero in this way.
  • a motor minimum torque which in the frame the moment coordination is taken into account, can be a common (identical) basic structure for coordination torque-influencing interventions for different drive types, For example, for gasoline engines, diesel engines or electric motors.
  • the idle controller is in such common basic structure as connection to the in the coordination formed resulting target moment, whereby different idle control concepts can be integrated are.
  • a typical for a gasoline engine Idle controller concept which is a pilot control, a limited positioning time dynamics and a limited adjustment range has, as integrable, as an idle controller concept in a diesel engine without pilot control, with a short Positioning time and unlimited adjustment range.
  • the minimum torque, on which the resulting target torque is limited speed dependent.
  • This will be a touchdown point of the connected Idling torque specified, which takes into account whether in respective speed-dependent operating point of the idle controller Priority over the other interventions or not. So has in the lower speed range of the idle controller always Penetration, allowing for active external intervention thereby Stalling is avoided.
  • the resulting Target torque which formed in the moment coordination is limited to a defined lower value that the which can be realized without stalling at the current operating point is. If the minimum moment is chosen to be the driver's request on Radmomentenebene with released pedal and the current speed is also in advantageously avoided a free path in the pedal.
  • FIG. 1 shows an overview image of a control device for Operating a drive motor
  • Figure 2 based a flowchart
  • Figure 3 shows a preferred embodiment for the formation of the motor minimum torque value.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a control device for controlling a drive motor, in particular a Internal combustion engine.
  • a control unit 10 is provided, which as components an input circuit 14, at least a computer unit 16 and an output circuit 18 has.
  • a communication system 20 connects these components for mutual data exchange.
  • the input circuit 14 of the control unit 10 are input lines 22 to 26th fed, which in a preferred embodiment are designed as a bus system and via the control unit 10 signals are supplied, which for controlling the drive motor represent operating variables to be evaluated. These signals are detected by measuring devices 28 to 32.
  • Such operating variables are in the example one Internal combustion engine accelerator pedal position, engine speed, engine load, Exhaust gas composition, engine temperature, etc.
  • the control unit 10 controls the power of the drive motor. This is shown in FIG.
  • the different torque default values as driver request torque, target torque of a Stability regulator, nominal torque of a transmission control, as well if necessary, internal setpoint torques etc. coordinated with each other and a resulting target torque selected.
  • Idle controller and loss moment are then switched on by on the coordination resulting target torque considered.
  • the torque loss can be activated Idling controller in the nominal torque or modifying torque of the Idle controller may be included or will be active Idle speed controller added as own addition size.
  • the resulting Target torque down by a motor minimum torque the a clutch torque is preferred at the motor output and in this speed range is zero, limited.
  • the same touchdown point for the idle controller and / or the connection of the loss moments such as he in case of missing driver request (released pedal) occurs.
  • the external intervention Request torque which is smaller than the loss torque and / or the idle correction is. This has the advantage that losses can be fully compensated and the Idle controller has priority over other interventions, so that effective stalling is avoided.
  • the required Idle controller no penetration or is inactive.
  • the minimum engine torque the proportion of lost torque that does not compensate in the push must become. Less than the negative, total loss moment can not be the torque limit. If in this Range is required by the minimum torque Connection of the total loss torque achieved, the losses only partially or not compensated.
  • the minimum torque preferably corresponds the moment when the driver request torque (wheel torque or Transmission output torque) with released pedal and possibly the current speed is calculated.
  • the flowchart shown in Figure 2 describes a Program of a microcomputer of the control unit 10, wherein the individual blocks programs, program parts or program steps while the connecting lines represent the signal flow represent.
  • the first part can be up to the vertical, dotted line in a separate Control unit, there also in a microcomputer, expire as the part after this line.
  • signals are supplied which the vehicle speed VFZG and the accelerator pedal position PWG correspond. These variables are in a map 100 in a moment request implemented by the driver.
  • This driver request moment which is a default size for a moment on the output side represents the transmission or for a wheel torque is one
  • Correction stage 102 is supplied. This correction is preferable an addition or subtraction.
  • the driver's desire moment is determined by a weighted loss moment MKORR corrected, which formed in the link 104 has been. In this is fed, by means of translation Ü the drivetrain and possibly further translations in Drive train on the output side of the transmission to a moment after the transmission, preferably a wheel torque converted Loss torque MVER weighted by a factor F3.
  • the weighting is preferably done as a multiplication.
  • the factor F3 becomes the quantity representing the accelerator pedal position and in one embodiment, the engine speed representing size or is alone dependent from the accelerator pedal position.
  • driver request MFA becomes the moment coordination to form a resulting default moment MSOLLRES supplied.
  • a first Maximum value selection stage 108 the maximum value from the driver's desired torque MFA and default torque MFGR of a cruise control selected.
  • This maximum value becomes one subsequent minimum value stage 110, in which the smaller value from this value and the setpoint torque value MESP an electronic stability program is selected.
  • the output of the minimum value stage 110 represents a magnitude of torque output side of the transmission or a Radmomentenulate by taking into account the gear ratio Ü and possibly further translations in the powertrain on the output side of the gearbox converted into a torque quantity which is input side or output side the drive motor is present.
  • This moment size is in one another coordinator 112 with the target torque MGETR a Transmission control coordinated.
  • the nominal torque of the transmission control is formed according to the needs of the switching operation.
  • the subsequent maximum value selection stage 114 Then the resulting target torque MSOLLRES than the larger the torque values motor minimum torque MMIN and the output torque the coordination stage 112 formed.
  • This torque coordination is exemplary.
  • Target torque MSOLLRES is fed to a correction stage 116, in which the target torque with the applied by the engine, non-drive loss torques is corrected.
  • the loss moments MVER are thereby possibly in a weighting stage 118 weighted by a factor F2. This is constant or operating variable dependent, e.g. engine speed-dependent.
  • the loss moments MVER itself will be in the addition stage 120 from the torque requirement MNA of ancillaries and the engine lost torque MVERL.
  • the Determination of these quantities is known from the prior art, where the torque requirement depends on the operating status of the relevant ancillary equipment in accordance with characteristic curves or Similarly, the engine torque loss depending on engine speed and engine temperature determined according to characteristic curves becomes.
  • MVER The loss moment formed in this way MVER is then provided to the correction stage 104, where a conversion of the loss torque with the help the known gear ratio Ü and possibly other translations in the drive train on the output side of the transmission the plane of the transmission output or wheel torques takes place.
  • the output of the correction stage 116 which in the preferred Embodiment is an addition, is a default size for the torque to be generated by the drive unit for the drive (indicated engine torque), for overcoming the internal losses and the operation of ancillary equipment (eg air conditioning compressor).
  • This default moment is in a further correction stage 122 with that in a correction stage 124 weighted output DMLLR of the idle controller corrected (preferably added).
  • the weighting factor F1 with 124 in the output of the idle controller is weighted, it is speed and / or time dependent, wherein when leaving the idle range of Factor in time or with increasing engine speed to zero decreases.
  • the default size MISOLL then becomes 126 in FIG the prior art known in manipulated variables for adjustment the performance parameter of the drive unit implemented in Trap of an Otto engine in air supply, fuel injection and ignition angle, in the case of a diesel engine in fuel quantity, etc.
  • the larger one is supplied Values, namely the desired torque value, which in 112 is formed and the motor minimum torque MMIN, as a result Target torque selected.
  • Values namely the desired torque value, which in 112 is formed and the motor minimum torque MMIN, as a result Target torque selected.
  • MMIN motor minimum torque
  • a moment specifies which is smaller than the motor minimum torque has thus no effect or its effect is limited the motor minimum torque.
  • the motor minimum torque preferably zero, so that on this, according to the driver's request Moment value in 116 and 122 loss moments and Idle control torques are switched on unhindered.
  • the loss moment which in 116 on the resulting target torque is switched on, by switching in 102 on the driver's request depending on the operating condition partially or completely compensated.
  • the motor minimum torque the negative loss torque value given so that in the following in 116 the positive loss moment value is switched on. It is thus a target torque set, which due to the idle controller portion Stalling avoids or providing the full Drag torque (e.g., by injection blanking) allowed.
  • the determination of the motor minimum torque preferably takes place in 128 depending on engine speed NMOT and torque loss MVER instead. There are different alternatives.
  • FIG. 1 A preferred alternative is shown in FIG. There First, a characteristic 130 is shown in which a between 0 and -1 moving factor F4 depending the engine speed is shown. Up to idling speed NLL is the factor 0. From the reset speed or the Injection suppression speed in thrust NWE is the factor-1. Between these two values a characteristic is given, in the embodiment shown, a linear characteristic, where the factor F4 changes from 0 to -1. Of the formed in this way depending on the engine speed NMOT Factor F4 is then in a node 132 with the loss moment MVER, which is formed in 120, preferably multiplied. The result is the motor minimum torque NMIN, which takes into account the moment coordination becomes.
  • NMIN motor minimum torque
  • variable idle speed and thrust suppression speed in the determination of the factor is taken into account.
  • no characteristic curve is but a calculation of the factor made in which the current idle speed and the currently selected thrust skip speed is used.
  • the determination of the factor F4 not the engine speed but one, e.g. used to the idling target speed, normalized size is advantageous when using an operating state-dependent (normalized) speed threshold for the stalling protection or the idle control, whose activation falls below this speed threshold by the (normalized) engine speed he follows.
  • FIG. 2 shows the consideration of the minimum engine torque in the moment coordination at the end of the coordination as maximum value selection stage shown.
  • the respective target torque individually with the minimum torque in the context of a maximum value selection coordinated so that already for coordination and limited to the formation of the resulting target torque moments available.

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei ein resultierendes Sollmoment zur Steuerung des Antriebsmotors abhängig vom Fahrerwunschmoment und weiteren Sollmomentengrössen vorgegeben wird. Zur Begrenzung des resultierenden Sollmoments ist ein Motorminimalmoment vorgesehen, welches aus den Verlustmomenten abgeleitet ist und drehzahlabhängig ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors eines Fahrzeugs.
Zum Betreiben von Antriebsmotoren für Fahrzeuge werden elektronische Steuersysteme eingesetzt, mit deren Hilfe der oder die einstellbaren Leistungsparameter des Antriebsmotors abhängig von Eingangsgrößen festgelegt werden. Einige dieser elektronischen Steuersysteme arbeiten auf der Basis einer Drehmomentenstruktur, d. h. vom Fahrer und ggf. von anderen Steuersystemen, wie Fahrgeschwindigkeitsregler, elektronische Stabilitätsprogramme, Getriebesteuerungen, etc. werden als Sollwerte für das Steuersystem Drehmomentenwerte vorgegeben, die von dem Steuersystem unter Berücksichtigung weiterer Betriebsgrößen in Einstellgrößen für den oder die Leistungsparameter des Antriebsmotors umgesetzt werden. Ein Beispiel für eine solche Drehmomentenstruktur ist aus der DE 42 39 711 A1 (US-Patent 5 558 178) bekannt.
Aus der DE 196 12455 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Solldrehmoments an der Kupplung eines Fahrzeugs bekannt, bei dem ein Solldrehmoment aus einem Drehmomentfaktor, einem maximalen Drehmoment und einem minimalen Drehmoment ermittelt wird. Der Drehmomentfaktor wird aus einem Pedalwert und der Drehzahl abgeleitet. Das maximale und des minimale Drehmoment werden in Abhängigkeit von der Drehzahl, einem Verlustdrehmoment und den Betriebsgrößen ermittelt. Das Verlustdrehmoment wird in Abhängigkeit von der Drehzahl und den Betriebsgrößen ermittelt. In einem Block 81 der Figur 2 wird der Drehmomentfaktor außerdem in Abhängigkeit einer Fahrgeschwindigkeitsregelung mittels einer Maximalauswahl bestimmt. Durch die Maximalauswahl ist eine Drehmomentreduzierung im Vergleich zum Fahrerwunsch ausgeschlossen. Das resultierende Sollmoment wird durch Multiplikation des Drehmomentfaktors mit dem verfügbaren Drehmomentbereich und anschließender Addition des minimalen Drehmoments gebildet.
Aus der DE 197 39567 A 1 ist es bekannt, das Ausgangssignal des Leerlaufreglers direkt auf das als indiziertes Motormoment vorgegebene Fahrerwunschmoment aufzuschalten, wobei das Fahrerwunschmoment zusätzlich die Verlustmomente aus innerer Motorreibung und Bedarfsmomenten der Nebenaggregate enthält. Das Fahrerwunschmoment kann auf diese Weise nicht kleiner Null sein. Erfolgt eine Momentenreduktion seitens anderer Steuersysteme (z. B. Getriebe, Stabilitätsregelung), so wird ein Abwürgen des Motors vermieden, weil dieser externe Eingriff in der nachfolgenden Verknüpfung der Sollmomente (Momentenkoordination) wegen des hohen Fahrerwunschmoments keinen Durchgriff mehr findet. An seiner Stelle kommt das mit Verlustmoment und Leerlaufregleranteil erhöhte Fahrerwunschmoment zum Tragen. Bei dem drehzahlabhängigen Schleppmoment handelt es sich um eine Vorgabegröße, die von einer Motorschleppmomentenregelung vorgegeben und mit den übrigen Vorgabegröße in der Maximalauswahl 202 koordiniert wird. Eine Begrenzung des resultierenden Sollmoments nach unten ist dabei wie oben beschrieben gar nicht erforderlich, weil statt des Fahrerwunschmomentes das mit Verlustmoment und Leerlaufregleranteil erhöhte Fahrerwunschmoment zum Tragen kommt.
Beim Gegenstand der DE 196 12455 A1 erfolgt die Bildung des Fahrerwunschmomentes und die anschließende Momentenkoordination auf der Ebene des indizierten Moments, also getriebeeingangsseitig bzw. motorausgangsseitig. Somit ist beim Gegenstand der DE 196 12455 A1 eine Momentenkoordination auf unterschiedlichen physikalischen Ebenen nicht möglich. Dasselbe gilt auch für die DE 197 39567 A1, bei der das Ausgangssignal des Leerlaufreglers direkt auf das als indiziertes Motormoment vorgegebene Fahrerwunschmoment aufgeschaltet wird, wobei das Fahrerwunschmoment zusätzlich die Verlustmomente aus innerer Motorreibung und Bedarfsmomenten der Nebenaggregate enthält. Diese aus DE 196 12455 A1 und DE 197 39567 A 1 bekannten Lösungen sind spezifisch an die Gegebenheiten bei der Steuerung eines Ottomotors angepasst und lassen sich weder auf andere Antriebstypen noch auf andere Momentsstrukturen, die den Fahrerwunsch auf Radmomentenebene bilden, abbilden.
Wie beispielsweise in diesem Stand der Technik beschrieben, wirken die externen Eingriffe drehmomentenreduzierend. Im Extremfall kann ein solcher externer Eingriff die Drehzahl des Antriebsmotors soweit reduzieren, dass der Antriebsmotor abgewürgt wird. Ein Beispiel für eine Lösung, die ein solches Abwürgen verhindert, gibt die DE 197 39 567 A1. Dort wird das Ausgangssignal des Leerlaufreglers direkt auf das ala indiziertes Motormoment vorgegebene Fahrerwunschmoment aufgeschaltet, wobei das Fahrerwunschmoment zusätzlich die Verlustmomente aus innerer Motorreibung und Bedarfsmomenten der Nebenaggregate enthält. Das Fahrerwunschmoment kann auf diese Weise nicht kleiner Null sein. Erfolgt eine Momentenreduktion seitens anderer Steuersysteme (z. B. Getriebe, Stabilitätsregelung), so wird ein Abwürgen des Motors vermieden, weil dieser externe Eingriff in der nachfolgenden Verknüpfung der Sollmomente (Momentenkoordination) wegen des hohen Fahxerwunschmoments keinen Durchgriff mehr findet. An seiner Stelle kommt das mit Verlustmoment und Leerlaufregleranteil erhöhte Fahrerwunschmoment zum Tragen. Diese Lösung ist spezifisch an die Gegebenheiten bei der Steuerung eines Ottomotors angepasst und lässt sich weder auf andere Antriebstypen noch auf andere Momentenstrukturen, beispielsweise auf Strukturen, die den Fahrerwunsch auf Radmomentenebene bilden, in einfacher Weise abbilden.
Vorteile der Erfindung
Durch die Vorgabe eines Motorminimalmoments, welches im Rahmen der Momentenkoordination berücksichtigt wird, lässt sich eine gemeinsame (identische) Grundstruktur zur Koordination von momentenbeeinflussenden Eingriffen für verschiedene Antriebstypen, beispielsweise für Ottomotoren, Dieselmotoren oder auch Elektromotoren, angeben.
In vorteilhafter Weise wird der Leerlaufregler in einer solchen gemeinsamen Grundstruktur als Aufschaltung auf das in der Koordination gebildete resultierende Sollmoment ausgestaltet, wobei verschiedene Leerlaufreglerkonzepte integrierbar sind. So ist beispielsweise ein für einen Ottomotor typisches Leerlaufreglerkonzept, welches eine Vorsteuerung, eine begrenzte Stellzeitdynamik und eine begrenzten Stellbereich aufweist, ebenso integrierbar, wie ein Leerlaufreglerkonzept bei einem Dieselmotor ohne Vorsteuerung, mit kurzer Stellzeit und unbegrenztem Stellbereich.
In besonders vorteilhafter Weise ist das Minimalmoment, auf welches das resultierende Sollmoment begrenzt ist, drehzahlabhängig. Dadurch wird ein Aufsetzpunkt des aufgeschalteten Leerlaufreglermoments vorgegeben, der berücksichtigt, ob im jeweiligen drehzahlabhängigen Betriebspunkt der Leerlaufregler Priorität vor den anderen Eingriffen hat oder nicht. So hat im unteren Drehzahlbereich der Leerlaufregler immer Durchgriff, so dass bei aktiven externen Eingriffen dadurch Abwürgen vermieden wird.
In besonders vorteilhafter Weise wird das resultierende Sollmoment, welches in der Momentenkoordination gebildet wird, auf einen definierten unteren Wert begrenzt, der dem entspricht, der im aktuellen Betriebspunkt ohne Abwürgen realisierbar ist. Wird das Minimalmoment so gewählt, dass es dem Fahrerwunsch auf Radmomentenebene bei losgelassenem Pedal und der aktuellen Drehzahl entspricht, wird zudem in vorteilhafter Weise ein Leerweg im Pedal vermieden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Figur 1 zeigt dabei ein Übersichtsbild einer Steuereinrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors, während in Figur 2 anhand eines Ablaufdiagramms eine bevorzugte Ausführung einer Momentenstruktur in Verbindung mit der Steuerung eines Antriebsmotors dargestellt ist, sofern sie mit Blick auf die geschilderte Vorgehensweise von Belang ist. Figur 3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Bildung des Motorminimalmomentenwertes.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Steuerung eines Antriebsmotors, insbesondere einer Brennkraftmaschine. Es ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, welche als Komponenten eine Eingangsschaltung 14, wenigstens eine Rechnereinheit 16 und eine Ausgangsschaltung 18 aufweist. Ein Kommunikationssystem 20 verbindet diese Komponenten zum gegenseitigen Datenaustausch. Der Eingangsschaltung 14 der Steuereinheit 10 werden Eingangsleitungen 22 bis 26 zugeführt, welche in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Bussystem ausgeführt sind und über die der Steuereinheit 10 Signale zugeführt werden, welche zur Steuerung des Antriebsmotors auszuwertende Betriebsgrößen repräsentieren. Diese Signale werden von Messeinrichtungen 28 bis 32 erfasst. Derartige Betriebsgrößen sind im Beispiel einer Brennkraftmaschine Fahrpedalstellung, Motordrehzahl, Motorlast, Abgaszusammensetzung, Motortemperatur, etc. Über die Ausgangsschaltung 18 steuert die Steuereinheit 10 die Leistung des Antriebsmotors. Dies ist in Figur 1 anhand der Ausgangsleitungen 34, 36 und 38 symbolisiert, über welche die einzuspritzende Kraftstoffmasse, der Zündwinkel sowie wenigstens eine elektrisch betätigbare Drosselklappe zur Einstellung der Luftzufuhr betätigt werden. Über die dargestellten Stellpfade werden die Luftzufuhr zur Brennkraftmaschine, der Zündwinkel der einzelnen Zylinder, die einzuspritzende Kraftstoffmasse, der Einspritzzeitpunkt und/oder das Luft-/Kraftstoffverhältnis, etc. eingestellt. Neben den geschilderten Eingangsgrößen sind weitere Steuersysteme des Fahrzeugs vorgesehen, die der Eingangsschaltung 14 Vorgabegrößen, beispielsweise Drehmomentensollwerte, übermitteln. Derartige Steuersysteme sind beispielsweise Antriebsschlupfregelungen, Fahrdynamikregelungen, Getriebesteuerungen, Motorschleppmomentenregelungen, Geschwindigkeitsregler, Geschwindigkeitsbegrenzer, etc.. Neben diesen externen Sollwertvorgaben, zu denen auch eine Sollwertvorgabe durch den Fahrer in Form eines Fahrwunsches bzw. eine Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung gehören können, sind interne Vorgabengrößen für den Antriebsmotor vorgesehen, z.B. das Ausgangssignal einer Leerlaufregelung, einer Drehzahlbegrenzung, einer Drehmomentenbegrenzung, etc..
In der Momentenkoordination werden die verschiedenen Momentenvorgabewerte, wie Fahrerwunschmoment, Sollmoment eines Stabilitätsreglers, Sollmoment einer Getriebesteuerung, sowie ggf. interne Sollmomente etc. miteinander koordiniert und ein resultierendes Sollmoment ausgewählt. Leerlaufregler und Verlustmoment werden dann durch Aufschalten auf das aus der Koordination resultierende Sollmoment berücksichtigt. Das Verlustmoment kann dabei je nach Reglerkonzept bei aktivem Leerlaufregler im Sollmoment bzw. Änderungsmoment des Leerlaufreglers enthalten sein oder wird auch bei aktivem Leerlaufregler als eigene Additionsgröße hinzugefügt.
Wie oben dargestellt wird insbesondere im unteren Drehzahlbereich, in dem der sicher Leerlaufbetrieb bzw. das Vermeiden des Abwürgens von großer Bedeutung ist, das resultierende Sollmoment nach unten durch ein Motorminimalmoment, das bevorzugt ein Kupplungsmoment am Motorausgang ist und in diesem Drehzahlbereich Null ist, begrenzt. So gilt auch bei externen Eingriffen der gleiche Aufsetzpunkt für den Leerlaufregler und/oder die Aufschaltung der Verlustmomente, wie er bei einem fehlenden Fahrerwunsch (losgelassenes Pedal) auftritt. Dies auch dann, wenn der externe Eingriff ein Sollmoment anfordert, welches kleiner als das Verlustmoment und/oder die Leerlaufkorrektur ist. Dies hat den Vorteil, dass Verluste vollständig kompensiert werden können und der Leerlaufregler Priorität vor anderen Eingriffen hat, so dass wirksam Abwürgen vermieden wird.
Im oberen Drehzahlbetrieb ist Schubbetrieb, das heisst es ist eine Teilkompensation der Verluste und eine Einspritzausblendung zulässig. In diesem Fall benötigt der Leerlaufregler keinen Durchgriff bzw. ist inaktiv. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das minimale Motormoment der Verlustmomentenanteil, der im Schub nicht kompensiert werden muss. Kleiner als das negative, gesamte Verlustmoment kann die Momentenbegrenzung nicht werden. Falls in diesem Bereich das Minimalmoment gefordert wird, wird durch die Aufschaltung des gesamten Verlustmomentes erreicht, das Verluste nur teilweise oder nicht kompensiert werden. Um einen Leerweg zu vermeiden, entspricht das Minimalmoment vorzugsweise dem Moment, das als Fahrerwunschmoment (Radmoment oder Getriebeausgangsmoment) bei losgelassenem Pedal und ggf. der aktuellen Drehzahl berechnet wird.
Das in Figur 2 dargestellte Ablaufdiagramm beschreibt ein Programm eines Mikrocomputers der Steuereinheit 10, wobei die einzelnen Blöcke Programme, Programmteile oder Programmschritte darstellen, während die Verbindungslinien den Signalfluss repräsentieren. Dabei kann der erste Teil bis zu der senkrechten, strichlierten Linie in einer getrennten Steuereinheit, dort ebenfalls in einem Mikrocomputer, ablaufen als der Teil nach dieser Linie.
Zunächst werden Signale zugeführt, welche der Fahrzeuggeschwindigkeit VFZG sowie der Fahrpedalstellung PWG entsprechen. Diese Größen werden in einem Kennfeld 100 in einen Momentenwunsch des Fahrers umgesetzt. Dieses Fahrerwunschmoment, welches eine Vorgabegröße für ein Moment ausgangsseitig des Getriebes bzw. für ein Radmoment darstellt, wird einer Korrekturstufe 102 zugeführt. Diese Korrektur ist vorzugsweise eine Addition bzw. Subtraktion. Das Fahrerwunschmoment wird dabei durch ein gewichtetes Verlustmoment MKORR korrigiert, welches in der Verknüpfungsstelle 104 gebildet wurde. In dieser wird das zugeführte, mittels der Übersetzung Ü des Triebstrang sowie ggf. weiterer Übersetzungen im Antriebsstrang abtriebsseitig des Getriebes auf ein Moment nach dem Getriebe, vorzugsweise ein Radmoment umgerechnete Verlustmoment MVER mit einem Faktor F3 gewichtet. Die Gewichtung erfolgt vorzugsweise als Multiplikation. Der Faktor F3 wird aus der die Fahrpedalstellung repräsentierenden Größe und in einem Ausführungsbeispiel einer die Motordrehzahl repräsentierenden Größe gebildet oder ist allein abhängig von der Fahrpedalstellung.
Der auf diese Weise Fahrerwunsch MFA wird der Momentenkoordination zur Bildung eines resultierenden Vorgabemoments MSOLLRES zugeführt. Im gezeigten Beispiel wird in einer ersten Maximalwertauswahlstufe 108 der Maximalwert aus Fahrerwunschmoment MFA und Vorgabemoment MFGR eines Fahrgeschwindigkeitsreglers ausgewählt. Dieser Maximalwert wird einer darauffolgenden Minimalwertstufe 110 zugeführt, in der der kleinere Wert aus diesem Wert und dem Sollmomentenwert MESP eines elektronischen Stabilitätsprogramms ausgewählt wird. Die Ausgangsgröße der Minimalwertstufe 110 stellt eine Momentengröße ausgangsseitig des Getriebes bzw. eine Radmomentengröße dar, die durch Berücksichtigung der Getriebeübersetzung Ü sowie ggf. weitere Übersetzungen im Antriebsstrang abtriebsseitig des Getriebes in eine Momentengröße umgerechnet wird, welche getriebeeingangsseitig bzw. ausgangsseitig des Antriebsmotors vorliegt. Diese Momentengröße wird in einem weiteren Koordinator 112 mit dem Sollmoment MGETR einer Getriebesteuerung koordiniert. Das Sollmoment der Getriebesteuerung wird nach den Bedürfnissen des Schaltvorgangs gebildet. In der darauffolgenden Maximalwertauswahlstufe 114 wird dann das resultierende Sollmoment MSOLLRES als der größere der Momentenwerte Motorminimalmoment MMIN und dem Ausgangsmoment der Koordinationsstufe 112 gebildet.
Diese Momentenkoordination ist beispielhaft. In anderen Ausführungen wird das eine oder andere Vorgabemoment nicht zur Koordination herangezogen bzw. sind weitere Vorgabemomente vorgesehen, beispielsweise ein Moment einer Maximalgeschwindigkeitsbegrenzung, einer Motordrehzahlbegrenzung, einer Drehmomentenbegrenzung, etc.
Das auf die oben beschriebene Weise gebildete resultierende Sollmoment MSOLLRES wird einer Korrekturstufe 116 zugeführt, in der das Sollmoment mit den vom Motor aufzubringenden, nicht dem Antrieb zur Verfügung stehenden Verlustmomenten korrigiert wird. Die Verlustmomente MVER werden dabei ggf. in einer Gewichtungsstufe 118 mit einem Faktor F2 gewichtet. Dieser ist konstant oder betriebsgrößenabhängig, z.B. motordrehzahlabhängig. Die Verlustmomente MVER selbst werden in der Additionsstufe 120 aus dem Momentenbedarf MNA von Nebenaggregaten und dem Motorverlustmoment MVERL gebildet. Die Bestimmung dieser Größen ist aus dem Stand der Technik bekannt, wobei der Momentenbedarf abhängig vom Betriebsstatus des jeweiligen Nebenaggregats nach Maßgabe von Kennlinien oder ähnlichem, die Motorverlustmomente abhängig von Motordrehzahl und Motortemperatur nach Maßgabe von Kennlinien bestimmt wird. Das auf diese Weise gebildete Verlustmoment MVER wird dann der Korrekturstufe 104 zur Verfügung gestellt, wobei eine Umrechnung des Verlustmoments mit Hilfe der bekannten Getriebeübersetzung Ü sowie ggf. weitere Übersetzungen im Antriebsstrang abtriebsseitig des Getriebes auf die Ebene der getriebeausgangs- bzw. Radmomente erfolgt.
Die Ausgangsgröße der Korrekturstufe 116, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Addition darstellt, ist eine Vorgabegröße für das von der Antriebseinheit zu erzeugende Drehmoment für den Antrieb (indiziertes Motormoment), für die Überwindung der inneren Verluste und zum Betrieb von Nebenaggregaten (z. B. Klimakompressor). Dieses Vorgabemoment wird in einer weiteren Korrekturstufe 122 mit dem in einer Korrekturstufe 124 gewichteten Ausgangsgröße DMLLR des Leerlaufreglers korrigiert (vorzugsweise addiert). Der Gewichtungsfaktor F1, mit dem in 124 die Ausgangsgröße des Leerlaufreglers gewichtet wird, ist dabei drehzahl- und/oder zeitabhängig, wobei bei Verlassen des Leerlaufbereichs der Faktor zeitlich oder mit zunehmender Motordrehzahl auf Null abnimmt. Die Vorgabegröße MISOLL wird dann in 126 wie aus dem Stand der Technik bekannt in Stellgrößen zur Einstellung der Leistungsparameter der Antriebseinheit umgesetzt, im Falle einer Ottobrennkraftmaschine in Luftzufuhr, Kraftstoffeinspritzung und Zündwinkel, im Falle einer Dieselbrennkraftmaschine in Kraftstoffmenge, etc.
Die beschriebene Vorgehensweise wurde vorstehend in Verbindung mit der Anwendung bei Brennkraftmaschinen gezeigt. In analoger Weise wird sie auch bei Elektromotoren angewendet, wobei das indizierte Moment dort das vom Antriebsmotor aufzubringende Moment für den Antrieb, den Betrieb von Nebenaggregaten und die Überwindung der inneren Reibung ist.
In der Maximalwertauswahlstufe 114 wird der größere der zugeführten Werte, nämlich der Sollmomentenwert, der in 112 gebildet wird und das Motorminimalmoment MMIN, als resultierendes Sollmoment ausgewählt. Ein Eingriff, der ein Moment vorgibt, welches kleiner als das Motorminimalmoment ist, hat somit keine Wirkung bzw. seine Wirkung beschränkt sich auf das Motorminimalmoment. Im Leerlaufregelbereich, in dem eine Aufschaltung des Fahrerverzögerungswunsches auf den Fahrerwunsch in 102 nicht stattfindet, ist das Motorminimalmoment vorzugsweise Null, so dass auf diesen, dem Fahrerwunsch entsprechenden Momentenwert in 116 und 122 Verlustmomente und Leerlaufreglermomente ungehindert aufgeschaltet werden. Im Schub wird dagegen das Verlustmoment, welches in 116 auf das resultierende Sollmoment aufgeschaltet wird, durch Aufschaltung in 102 auf den Fahrerwunsch je nach Betriebszustand teilweise oder ganz kompensiert. In diesem Fall kann als Motorminimalmoment der negative Verlustmomentenwert vorgegeben werden, so dass im Nachfolgenden in 116 der positive Verlustmomentenwert aufgeschaltet wird. Es wird somit ein Sollmoment eingestellt, welches infolge des Leerlaufregleranteils Abwürgen vermeidet bzw. die Bereitstellung des vollen Schleppmoments (z.B. durch Einspritzausblendung) erlaubt.
Die Bestimmung des Motorminimalmoments findet in 128 vorzugsweise abhängig von Motordrehzahl NMOT und Verlustmoment MVER statt. Dabei bestehen verschiedene Alternativen.
Eine bevorzugte Alternative ist in Figur 3 dargestellt. Dort ist zunächst eine Kennlinie 130 dargestellt, in welcher ein sich zwischen 0 und -1 bewegender Faktor F4 in Abhängigkeit der Motordrehzahl dargestellt ist. Bis zur Leerlaufdrehzahl NLL ist der Faktor 0. Ab der Wiedereinsetzdrehzahl bzw. der Einspritzausblendungsdrehzahl im Schub NWE ist der Faktor-1. Zwischen diesen beiden Werten ist eine Kennlinie vorgegeben, im gezeigten Ausführungsbeispiel eine lineare Kennlinie, wobei sich der Faktor F4 von 0 bis -1 verändert. Der auf diese Weise abhängig von der Motordrehzahl NMOT gebildete Faktor F4 wird dann in einer Verknüpfungsstelle 132 mit dem Verlustmoment MVER, welches in 120 gebildet ist, verknüpft, vorzugsweise multipliziert. Ergebnis ist das Motorminimalmoment NMIN, welches in der Momentenkoordination berücksichtigt wird. Somit ist bei kleinen Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl der Faktor F4 Null, so dass als Minimalmoment das Moment Null vorgegeben ist. Im Schubbereich ist der Faktor -1, so dass als Minimalmoment das volle negative Verlustmoment vorgegeben wird. Dazwischen ist das Minimalmoment ein Bruchteil des Verlustmomentes, so dass bei der Vorgabe eines solchen Minimalmoments durch die nachfolgende Aufschaltung des Verlustmoments bei Vorgabe des Minimalmoments als resultierendes Moment eine teilweise Kompensation des negativen Verlustmoments stattfindet.
Eine Alternative zu der in Figur 3 dargestellte Vorgehensweise besteht darin, dass die veränderliche Leerlaufdrehzahl und Schubausblendungsdrehzahl bei der Bestimmung des Faktors berücksichtigt wird. In diesem Fall wird keine Kennlinie, sondern eine Berechnung des Faktors vorgenommen, in die die aktuelle Leerlaufdrehzahl und die aktuell ausgewählte Schubausblendungsdrezahl eingesetzt wird.
Eine weitere Alternative besteht in der der Verwendung der für den Fahrerwunsch vorliegenden, drehzahlabhängigen unteren Grenze, welche als Korrekturmoment in 102 dem Fahrerwunsch aufgeschaltet wird. Dieses ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel drehzahl- und pedalstellungsabhängig und repräsentiert den Momentenwert, der sich bei losgelassenem Pedal ergeben soll. Wird dieser Momentenwert als Motorminimalwert eingesetzt, werden Leerwege am Pedal vermieden, da das resultierende Moment nicht kleiner als das Korrekturmoment werden kann.
Desweiteren wird in einem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Faktors F4 nicht die Motordrehzahl, sondern eine, z.B. auf die Leerlaufsolldrehzahl, normierte Größe verwendet. Dies ist vorteilhaft beim Einsatz einer betriebszustandsabhängigen (normierten) Drehzahlschwelle für den Abwürgeschutz bzw. die Leerlaufregelung, deren Aktivieren bei Unterschreiten dieser Drehzahlschwelle durch die (normierte) Motordrehzahl erfolgt.
In Figur 2 ist die Berücksichtigung des Motorminimalmoments in der Momentenkoordination am Ende der Koordination als Maximalwertauswahlstufe dargestellt. In einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird alternativ hierzu vor jedem Koordinationsblock (108, 110, 112) das jeweilige Sollmoment einzeln mit dem Minimalmoment im Rahmen einer Maximalwertauswahl koordiniert, so dass bereits zur Koordination und zur Bildung des resultierenden Sollmoments begrenzte Momente vorliegen.
In anderen Ausführungsbeispielen wird das Minimalmoment MMIN als Absolutbetrag unabhängig vom Verlustmoment vorgegeben. In diesem Fall ist die Minimalbegrenzung im Betriebszustand "Schub" (inneres Moment Null) nicht wirksam.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsmotors eines Fahrzeugs, wobei abhängig vom Fahrerwunsch und weiteren Vorgabegrößen eine Vorgabegröße für ein Drehmoment des Antriebsmotors ermittelt wird, wobei die Fahrerwunschvorgabegröße und die weiteren Vorgabegrößen zur Bildung der resultierenden Vorgabegröße miteinander verknüpft werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrerwunschvorgabegröße getriebeausgangsseitig bzw. auf Radmomentenebene gebildet wird, dass getriebeeingangsseitig bzw. ausgangsseitig des Antriebsmotors ein Motorminimalmoment vorgegeben wird, welches die resultierende Vorgabegröße auf einen unteren Grenzwert begrenzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die resultierende Vorgabegröße mit dem Motorminimalmoment im Rahmen einer Maximalwertauswahl verknüpft wird oder dass jede Vorgabegröße einzeln vor Verknüpfung mit einer anderen Vorgabegröße im Rahmen einer Maximalwertauswahl mit dem Motorminimalmoment verknüpft wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorminimalmoment drehzahlabhängig vorgegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorminimalmoment abhängig vom Motorverlustmoment ist, welches das zur Überwindung der Motorverluste und/oder zum Betrieb von Nebenaggregaten benötigte Drehmoment des Antriebsmotors repräsentiert.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Drehzahlbereich das Motorminimalmoment Null ist, in einem zweiten Drehzahlbereich das Motorminimalwert dem negativen Wert der Motorverluste darstellt, zwischen diesen Drehzahlbereichen eine drehzahlabhängige Veränderung des Motorminimalmoments erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehzahlbereich der Bereich unterhalb der Leerlaufdrehzahl, der zweite Drehzahlbereich der Drehzahlbereich oberhalb einer Schubausblendungsdrehzahl ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet das Motorminimalmoment das Moment darstellt, welches bei losgelassenem Fahrpedal als Fahrerwunschmoment vorgegeben wird.
  8. Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsmotors eines Fahrzeugs, mit einer elektronischen Steuereinheit, welche abhängig vom Fahrerwunsch und weiteren Vorgabegrößen eine resultierende Vorgabegröße für ein Drehmoment des Antriebsmotors vorgibt, wobei die Fahrerwunschgröße und die weiteren Vorgabegrößen zur Bildung der resultierenden Vorgabegröße verknüpft werden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit Mittel aufweist, die die Fahrerwunschvorgabegröße getriebeausgangsseitig bzw. auf Radmomentenebene bilden, dass die elektronische Steuereinheit Mittel aufweist, welche getriebeeingangsseitig bzw. ausgangsseitig des Antriebsmotors ein Motorminimalmoment vorgeben, welches die resultierende Vorgabegröße auf eine untere Grenze begrenzt.
  9. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
  10. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
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