EP2576310A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung von ungewollten triebstrangreaktionen eines kraftfahrzeuges mit wenigstens einem antriebsaggregat - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung von ungewollten triebstrangreaktionen eines kraftfahrzeuges mit wenigstens einem antriebsaggregat

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EP2576310A1
EP2576310A1 EP11712844.7A EP11712844A EP2576310A1 EP 2576310 A1 EP2576310 A1 EP 2576310A1 EP 11712844 A EP11712844 A EP 11712844A EP 2576310 A1 EP2576310 A1 EP 2576310A1
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EP
European Patent Office
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dynamic model
motor vehicle
variable
drive
drive unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11712844.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens-Werner Falkenstein
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP2576310A1 publication Critical patent/EP2576310A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/0098—Details of control systems ensuring comfort, safety or stability not otherwise provided for
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    • B60W2050/0006—Digital architecture hierarchy
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    • B60W2050/0028—Mathematical models, e.g. for simulation
    • B60W2050/0037—Mathematical models of vehicle sub-units
    • B60W2050/0039—Mathematical models of vehicle sub-units of the propulsion unit

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting unwanted driveline reactions of a motor vehicle with at least one drive unit, wherein at least one input of the motor vehicle and / or the drive unit is input to the driveline and at least one output variable is measured on the motor vehicle and / or the drive unit and a device to carry out the process.
  • Power output of a power plant e.g. due to an error in the data communication or a component failure can then cause a safety-critical movement of the vehicle, without the driver wants it.
  • Torque and / or power output by the drive unit is possible. Characterized in that at least one input variable of the motor vehicle and / or the drive unit (for example, a torque or a power) is supplied to the drive train of the motor vehicle at least partially replicating dynamic model, wherein the dynamic model based on the input determines at least one model output variable, which with is compared with at least one measured output, wherein a difference between the measured output and the
  • Model output on an unwanted driveline reaction is closed, a detection and possibly a minimization of unwanted
  • a disturbance of the drive train of the motor vehicle is estimated in the dynamic model. Errors in the real drive beach have an impact on the real drive train. Since disturbances acting on the real system of the drive train can not be measured on the real system of the drive train, it is possible in the present invention to evaluate the disturbance variable via the dynamic model, wherein a
  • the disturbance can be determined mathematically.
  • Motor vehicle in the dynamic model compared with at least one threshold, wherein when exceeding a first threshold or
  • the threshold value depends on an operating state of the drive train. For example, at very dynamic and / or magnitude high target torque / target power at detected road bumps, when detected frosted road surface, recognized driveline vibrations, braking, ABS or ESP interventions or increases in gear shifts the first threshold.
  • the estimated value of the disturbance variable is fed back to the part of the dynamic model which is at least partially replicating the drive train of the motor vehicle. Through this feedback, an approximation between the dynamic model and the real behavior of the drive train takes place.
  • Torque and power of the drive unit are typical
  • the torque and / or the power of the act act
  • Drive units on the inertia of the moving parts of the at least one drive unit For example, an air gap moment acts on the rotor of an electric machine or moments due to the gas and friction forces on the crank mechanism of an internal combustion engine.
  • setpoints are usually specified by a controller, which are suitable for direct comparison with determined or estimated actual values.
  • the dynamic model uses or estimates
  • Target torque a target power, a calculated actual torque and / or a calculated actual power of the drive unit.
  • the dynamic model is therefore designed so that it can record and reproduce variables recorded or emitted by the real drive train dynamically. This gives an identity between the real powertrain and the dynamic model.
  • the dynamic model simulates a drive dynamics of the at least one drive unit and / or further units.
  • the other units may be additional drive units such as electric machines, hydraulic and internal combustion engines or units such as clutches, torque converters, lock-up clutches and gearboxes that respond dynamically to a control.
  • the dynamic model simulates the aggregate limits of the at least one drive unit and further units.
  • the dynamic model forms time delays in one
  • the measured output as well as the model output determined by the dynamic model can be compared as if they had occurred at the same time.
  • the dynamic model simulates torques and / or performances of mechanically driven ancillary components.
  • Ancillaries include power steering pumps, air conditioning compressors,
  • the dynamic model forms elasticities and / or mechanical play in the suspensions of the drive unit and / or in the suspensions of further units and / or in a chassis and / or in the chassis
  • Wheel suspensions and elasticities of the tires improves the simulation of the vibration behavior of a motor vehicle.
  • the dynamic model or the parameters of the dynamic model based on a time course of at least one
  • a development of the invention relates to a device for detecting unwanted driveline reactions of a motor vehicle with at least one drive unit, wherein at least one input of the
  • Motor vehicle and / or the drive unit is input to the driveline and at least one output on the motor vehicle and / or the
  • Drive unit is measured.
  • means are provided which feed the input quantity to a dynamic model at least partially replicating the drivetrain of the motor vehicle, wherein the dynamic model determines a model output variable based on the input variable , which is compared with the measured output, wherein an unwanted driveline response is inferred with a difference between the measured output and the model output.
  • This is the dynamic model calculated from the real drive train. The dynamic model receives this
  • Drive units i. magnitudes determined on the real driveline, e.g.
  • a first control device comprising the dynamic model is connected to a second control device via a communication device transmitting at least one input variable and / or at least one measured output variable.
  • a communication device transmitting at least one input variable and / or at least one measured output variable.
  • the first control device comprises a first dynamic model and the second control device comprises a second dynamic model, wherein the first control device is connected to a power supply, while the second control device is connected to the drive unit.
  • the first control unit is designed as a vehicle control unit and the second control unit as a drive unit control unit.
  • the determination of the dynamic model can be interrupted, whereby the drive unit control unit can control the drive unit without adverse effect and regulate or switch off.
  • Figure 1 a simplified model of a drive train
  • FIG. 2 Replica of the drive train according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a signal flow diagram for an embodiment of the invention
  • FIG. 4 simulation results for a starting process of the
  • Figure 5 an embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a simplified model of a drive train which comprises an electric machine 1 which drives the drive wheels 5, 6 of the motor vehicle via a transmission 2 and side shafts 3, 4.
  • the gear 2 is not switchable, so it contains only one gear and provides permanent adhesion between the
  • Drive wheels 5, 6 is the rotor of the electric machine. 1
  • the basic idea of the present invention is that a dynamic model or partial model of the oscillatory drive train of the
  • FIG. 2 A vibratory replica of the electric drive train of Figure 1 is shown in Figure 2.
  • the rotational inertial masses of the electric machine 1 and the transmission 2 are modeled in the replacement torque EIM.
  • Vehicle mass simulates.
  • the torsion spring / damper element 7 simulates elasticities in the drive train, which are usually characterized by the stiffnesses of the side shafts 3, 4.
  • all inertias, angular velocities and torques as well as other parameters with the real translations of the Gear 2 and the tire radii converted and reduced, so that in Figure 2 of translations i 1 is assumed.
  • the replacement torque EIM of the electric machine 1 and of the transmission 2 shown in FIG. 2 rotates at the angular speed CUEIM, which is determined by a speed sensor, not shown, and reported to a vehicle control.
  • the replacement rotational mass EIM is affected by the air-gap torque M E IMAG generated by the electric machine 1 and by the torsion spring
  • the Arbitrnavmasse 8 forms with the moment of inertia J Veh of the motor vehicle further drive train parts, wheels and the translationally moving vehicle mass and rotates with the angular velocity cc eh -
  • the angular velocity o eh can in real drive, for example from the signals of Radfieregeber at the two drive wheels by averaging and under consideration of
  • Torsion spring / damper element 7 currently transmitted torque M S D and a
  • Travel resistance torque M D which simulates the roll, air and pitch resistance.
  • FIG. 3 shows a signal flow diagram for an embodiment of the method according to the invention.
  • a of Figure 3 is the real oscillatory
  • a block 9 specifies a desired torque M Des , which is determined from the position of an accelerator pedal and / or predetermined by a driver assistance system or a driving stability system.
  • the desired torque M Des can also be influenced by an idling control or an automated transmission.
  • the desired torque M Des can depend on
  • the Air gap torque M E IMAG corresponds to the real-acting actual torque of the electric machine 1 and follows the setpoint torque M DeS EiM delayed.
  • Node 1 1 summarized.
  • the angular velocity CÜEIM of the replacement rotational mass EIM is obtained.
  • a corresponding procedure in the blocks 16 and 1 7 leads to the angular velocity cc eh the
  • inventive method with the dynamic model or partial model of the drive train.
  • the determined on the real drive train is
  • Air gap torque M E iMAGObs is summarized with a torque M S DObs of the torsion spring / damper element modeled in block 19 at node 20 and divided by the estimated moment of inertia J E iMOb S of the replacement rotational mass EIM (block 21).
  • An integrator 22 calculates therefrom an estimate cctiMObs for the
  • Angular velocity cc before replacement torque 8 are used by a model of the torsion spring / damper element shown in block 19 to determine the modeled moment M S DObs.
  • Angular velocity CC ⁇ IM and the estimated angular velocity cctiMObs of the replacement rotational mass EIM together.
  • the two variables cetiM and cetiMObs deviate from one another.
  • An undesired torque output of the electric machine 1 acts only on the real drive train and thus on the determined angular velocity CO ⁇ M, but not on the dynamic model and therefore not on the estimated
  • Electric machine 1 is in Figure 3 by a disturbance torque M z in block 23rd
  • the disturbance torque M z acts on the real drive train, but is not measured there.
  • the difference Acc bs of the two variables CUEIM and coeiMObs in the node 24 is formed in the sense of a disturbance observer and via a proportional-integral feedback 25 as disturbance observer correction torque AM 0 b S the modeled air gap moment M e iMAGObs in
  • the estimated angular velocity GtiMObs is introduced to the determined angular velocity CÜEIM.
  • the disturbance observer correction torque AM 0 b S required for this purpose then corresponds to an estimated value for the disturbance torque M z .
  • the disturbance observer correction torque AM 0 bs is intended to provide an estimate for the
  • the disturbance observer correction torque AM 0 b S is for the most part (for example 80%) applied to the model at node 28 before the modeled drive dynamics (block 18).
  • the two quantities M z and AM 0 b S can be compared directly in the simulations.
  • a stabilizing feedback (block 29) is used for the integral part.
  • the disturbance observer correction torque AM 0 bs is compared with torque thresholds and leads to the torque reduction or shutdown of Electric machine 1, if it exceeds an upper threshold above or below a lower threshold. An intervention in the brake system is possible in this case.
  • the torque thresholds are modified depending on the operating state of the drive, eg widened at very dynamic and / or magnitude high target torque M Des .
  • the setpoint torque M Des is limited to the torque limits of the electric machine 1, since the real electric machine 1 can only set torques within its aggregate limits. Such a limitation is not shown in FIG. 3 for the sake of simplicity.
  • the vibration capability of the real drive is utilized.
  • the angular velocity CUEIM determined on the real drive train reacts even before there are appreciable effects on the angular velocity cc eh
  • the driver can respond independently.
  • the parameters of the real drive train may not be known exactly or change over the lifetime.
  • the delay (PT1 time constant) of the modeled drive dynamics is the
  • Electric machine 1 (block 18) compared to the real driving dynamics of the
  • Damping in the model of the torsion spring / damper element (block 19) are compared to the real torsion spring / damper element / (relative block 14) reduced by 10%.
  • an adaptation of the model parameters to the parameters of the real drive makes sense, a deviation of 10% therefore seems realistic.
  • FIG. 4 shows simulation results for a starting process of the vehicle with a setpoint torque M Des ramp-shaped by the driver.
  • the disturbance torque M z jumps from 0 Nm to 150 nos.
  • a corresponding disturbance can occur on the real drive, eg due to an error in the data communication or a component failure arise.
  • the reaction of the disturbance observer correction torque AMo b s which represents an estimated value for the disturbance torque M z , can be clearly seen.
  • the electric machine 1 can be switched off as soon as the disturbance observer correction torque AM 0 b S exceeds a torque threshold of 40 Nm.
  • the shutdown command can be less than 5 ms after the
  • FIG. 4 shows the curves of the angular velocities CUEIM, ⁇ iMObs and o eh .
  • the angular velocity o eh acts equally on the real drive and on the dynamic model. This results in a high degree of robustness of the method compared to vibration excitations due to road bumps, in icy conditions, in braking, ABS or ESP interventions. As shown above, the torque thresholds are compared with the disturbance observer
  • Correction torque AMo b s modified depending on the operating state of the drive.
  • the integral component of the disturbance observer correction torque AMo b s can be modified or initialized depending on the operating state of the drive.
  • the disturbance observer correction torque AM 0 bs represents an estimated value for the disturbance torque M z , thus describes a deviation of the actual torque of the electric machine 1 from the target torque.
  • the model can also be used to detect a magnitude too low torque on a drive unit and take action against it, for example by another
  • Drive unit compensates for the missing torque component. Too much retarding torque can also be detected and e.g. the electric machine 1 are switched off, if there is a risk that the drive wheels 5, 6 too slow or block.
  • Figure 5 shows a possible embodiment of an apparatus for performing the method, wherein in a first control unit 30, which is designed as a vehicle control unit, the target torque M Des determined and transmitted via a bus system 32 to a second control unit 31, wherein the second control unit 31 as Electric machine control unit is designed.
  • the first controller 30 receives the
  • the first control unit 30 may require the encoder signals required to determine the angular velocities CUEIM and cc eh also read directly. It can also own, the first controller 30th
  • Signal propagation times of the data transmission are simulated in blocks 33, 34 and 37.
  • the dynamic model is calculated in the first controller 30.
  • Signal delays are compensated in the first controller 30. This is done by delaying the desired torque M Des with the aid of a block 35 such that the response of the model in the form of the angular velocity coeiMObs coincides with the delayed values of the angular velocities CUEIM and cc eh available in the control unit 30.
  • Electric machine 1, the electric machine 1 and / or a power supply 36 are turned off. This shutdown is preferably carried out by means of a
  • the first control unit 30 sends to the second control unit 31 a switch-off signal for the electric machine 1.
  • a corresponding switch-off signal is output to the energy supply 36 by the first control unit 30.
  • a first dynamic model is calculated in the first control unit 30 and a second dynamic model is simultaneously calculated in the second control unit 31.
  • Dynamic model detects an unwanted torque output of the electric machine 1, the second control unit 31 switches off the electric machine.
  • the dynamic model or partial model of the drive train can drive units such as electric machines and hydraulic and internal combustion engines or units such as clutches, torque converter, lock-up clutches,
  • Model parameter to the parameters of the real drive train makes sense.
  • the illustrated method can be used in hybrid, electric or hydraulic vehicles but also vehicles with conventional combustion engine drive.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von ungewollten Triebstrangreaktionen eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem Antriebsaggregat, bei welchem mindestens eine Eingangsgröße (MDes) des Kraftfahrzeuges und/oder des Antriebsaggregates (1) in den Triebstrang eingegeben wird und mindestens eine Ausgangsgröße (ωEIM) am Kraftfahrzeug und/oder dem Antriebsaggregat (1) gemessen wird. Um einen Fehlerfall frühzeitig zu erkennen, wird die mindestens eine Eingangsgröße (MDes) einem, den Triebstrang des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise nachbildenden dynamischen Modell zugeführt, wobei das dynamische Modell auf Grundlage der mindestens einen Eingangsgröße (MDes) mindestens eine Modellausgangsgröße (ωEIMObs) bestimmt, welche mit der mindestens einen gemessenen Ausgangsgröße (ωEIM) verglichen wird, wobei bei einem Unterschied zwischen der gemessenen Ausgangsgröße (ωEIM) und der Modellausgangsgröße (ωEIMObs) auf eine ungewollte Triebstrangreaktion geschlossen wird.

Description

_
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von ungewollten Triebstrangreaktionen eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem Antriebsaggregat. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von ungewollten Triebstrangreaktionen eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem Antriebsaggregat, bei welchem mindestens eine Eingangsgröße des Kraftfahrzeuges und/oder des Antriebsaggregates in den Triebstrang eingegeben wird und mindestens eine Ausgangsgröße am Kraftfahrzeug und/oder dem Antriebsaggregat gemessen wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In Triebsträngen von Kraftfahrzeugen ist eine direkte Messung von aktuell erzeugten Antriebsmomenten aus Kostengründen meist nicht vorgesehen. Aufgrund der Verwendung eines elektronischen Gaspedals ist keine mechanische Verbindung zum Antriebsaggregat vorhanden. Bei Softwarefehlern oder zum Beispiel aufgrund von Störungen in der Signalübertragung zwischen dem Gaspedal und dem das Antriebsaggregat ansteuernden Steuergerät, welches das vom Fahrer gewünschte Sollmoment aufnimmt und an das Antriebsaggregat weitergibt, kann es aber zu unbeabsichtigten Drehmoment- bzw. Leistungsabgaben des Antriebsaggregates kommen. Insbesondere bei Hybrid-, Hydraulik- oder Elektrofahrzeugen kann auch bei stehendem Fahrzeug ein Kraftschluss zwischen einem Antriebsaggregat und den Antriebsrädern vorliegen. Diese unerwünschte Momenten- oder
Leistungsabgabe eines Antriebsaggregates, z.B. aufgrund eines Fehlers in der Datenkommunikation oder eines Bauteilfehlers kann dann eine sicherheitskritische Bewegung des Fahrzeuges hervorrufen, ohne dass der Fahrer dies wünscht.
Solche ungewollten Drehmoment- bzw. Leistungsabgaben erfolgen nicht nur bei Hybrid-, Elektro- oder Hydraulikfahrzeugen sondern auch bei Fahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotorantrieb und müssen demzufolge auch bei diesen überwacht werden.
Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung von ungewollten
Triebstrangreaktionen eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem
Antriebsaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass mittels des dynamischen Modells eine frühzeitige Kenntnisnahme über eine
Drehmomenten- und/oder Leistungsabgabe durch das Antriebsaggregat möglicht ist. Dadurch, dass mindestens eine Eingangsgröße des Kraftfahrzeuges und/oder des Antriebsaggregates (beispielsweise ein Drehmoment oder eine Leistung) einem, den Triebstrang des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise nachbildenden dynamischen Modell zugeführt wird, wobei das dynamische Modell auf Grundlage der Eingangsgröße mindestens eine Modellausgangsgröße bestimmt, welche mit mindestens einer gemessenen Ausgangsgröße verglichen wird, wobei bei einem Unterschied zwischen der gemessenen Ausgangsgröße und der
Modellausgangsgröße auf eine ungewollte Triebstrangreaktion geschlossen wird, kann eine Erkennung und gegebenenfalls eine Minimierung der ungewollten
Triebstrangreaktionen des Kraftfahrzeuges erfolgen. Damit werden negative
Auswirkungen, wie beispielsweise eine ungewollte Bewegung des Fahrzeuges vermieden oder mindestens minimiert, wodurch die Sicherheit im Fahrzeug erhöht wird. Durch die Verwendung des dynamischen Modells können Fehler im
Antriebsstrang sehr schnell, beispielsweise im Millisekundenbereich, erkannt werden. Dadurch ist eine unverzügliche Reaktion des Kraftfahrzeuges zum Beispiel durch Betätigung der Bremsen auf diese Fehler möglich, um die Bewegung des Kraftfahrzeuges sicher zu verhindern.
In einer Ausgestaltung wird beim Vorhandensein von mehreren gemessenen Ausgangsgrößen und mehreren Modellausgangsgrößen eine der gemessenen
Ausgangsgrößen mit einer zugeordneten Modellausgangsgröße verglichen.
Dadurch erhöht sich die Vielfalt der möglichen Vergleiche der Messgrößen, was dazu führt, dass die Zuverlässigkeit des Vergleiches erhöht wird. Vorteilhafterweise wird eine Störgröße des Triebstranges des Kraftfahrzeuges im dynamischen Modell abgeschätzt. Fehler im realen Triebstrand wirken sich als Störgrößen auf den realen Triebstrang aus. Da Störgrößen, welche auf das reale System des Triebstranges einwirken, an dem realen System des Triebstranges nicht gemessen werden können, besteht bei der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, die Störgröße über das dynamische Modell zu bewerten, wobei sich eine
Größenordnung der Störgröße zuverlässig ermitteln lässt. Da die nur auf das reale System des Triebstranges wirkende Störgröße einen Unterschied zwischen der am Triebstrang, am Kraftfahrzeug und/oder am Antriebsaggregat gemessenen Ausgangsgröße und der Modellausgangsgröße des dynamischen Modells erzeugt, kann die Störgröße mathematisch ermittelt werden.
In einer Ausgestaltung wird der Wert der Störgröße des Triebstranges des
Kraftfahrzeuges im dynamischen Modell durch Methoden der
Störgrößenbeobachtung abgeschätzt. Mit dieser an sich aus der Mess- und
Regelungstechnik bekannten Störgrößenabschätzung wird die Realität des
Triebstranges nachgebildet beziehungsweise so abgeschätzt, damit das
dynamische Modell mit der Realität in seinen dynamischen Ausmaßen
übereinstimmt.
In einer Weiterbildung wird der Wert der Störgröße des Triebstranges des
Kraftfahrzeuges im dynamischen Modell mit mindestens einem Schwellwert verglichen, wobei bei Überschreitung eines ersten Schwellwertes oder
Unterschreitung eines zweiten Schwellwertes durch den Wert der Störgröße mindestens ein Antriebsaggregat des Kraftfahrzeuges beeinflusst oder abgeschaltet wird. Durch die Störgrößenabschätzung im dynamischen Modell können
sicherheitskritische Situationen im Kraftfahrzeug zuverlässig erkannt werden. In einer Variante ist der Schwellwert von einem Betriebszustand des Triebstranges abhängig. So wird z.B. bei sehr dynamischen und/oder betragsmäßig hohem Solldrehmoment/Sollleistung bei erkannten Fahrbahnunebenheiten, bei erkannter eisglatter Fahrbahn, erkannten Triebstrangschwingungen, beim Bremsen, ABS- oder ESP-Eingriffen oder bei Getriebeschaltungen der erste Schwellwert erhöht.
Ferner wird der abgeschätzte Wert der Störgröße auf den, den Triebstrang des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise nachbildenden Teil des dynamischen Modells zurückgeführt. Durch diese Rückführung erfolgt eine Annäherung zwischen dynamischem Modell und dem realen Verhalten des Triebstranges.
Vorteilhafterweise werden ein Drehmoment und/oder eine Leistung des
Antriebsaggregates als Eingangsgröße genutzt und/oder als Störgröße abgeschätzt genutzt. Drehmoment und Leistung des Antriebsaggregates sind typische
Parameter für eine beabsichtigte Veränderung im Verhalten des
Antriebsaggregates, welches auf das Kraftfahrzeug übertragen wird. Werden ein
Drehmoment oder eine abgeschätzte Leistung verwendet, so erfolgt die Momentenbzw. Leistungsbeeinflussung des Triebstranges oder eine Abschaltung des mindestens einen Antriebsaggregates oder eine Aktivierung eines Bremssystems immer dann, wenn eine Abweichung des Drehmomentes oder der Leistung von einem Solldrehmoment oder einer Sollleistung größer als eine erlaubte Abweichung wird.
In einer Ausgestaltung wirken das Drehmoment und/oder die Leistung des
Antriebsaggregates auf die Massenträgheiten der bewegten Teile des mindestens einen Antriebsaggregates ein. So wirkt beispielsweise ein Luftspaltmoment auf den Rotor einer Elektromaschine oder Momente infolge der Gas- und Reibungskräfte auf den Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors. Für diese Größen werden von einer Steuerung meist Sollwerte vorgegeben, die geeignet sind, für den direkten Vergleich mit ermittelten oder abgeschätzten Istwerten.
In einer Weiterbildung nutzt oder schätzt das dynamische Modell ein
Solldrehmoment, eine Sollleistung, ein berechnetes Istdrehmoment und/oder eine berechnete Istleistung des Antriebsaggregates. Das dynamische Modell ist demzufolge so ausgebildet, dass es vom realen Antriebsstrang aufgenommene bzw. abgegebene Größen dynamisch aufnehmen und nachbilden kann. Damit ist eine Identität zwischen dem realen Antriebsstrang und dem dynamischen Modell gegeben.
In einer anderen Variante bildet das dynamische Modell eine Ansteuerdynamik des mindestens einen Antriebsaggregates und/oder weiterer Aggregate nach. Die weiteren Aggregate können zusätzliche Antriebsaggregate wie Elektromaschinen, Hydraulik- und Verbrennungsmotoren sein oder auch Aggregate wie Kupplungen, Drehmomentwandler, Wandlerüberbrückungskupplungen und Getriebe, die auf eine Ansteuerung dynamisch reagieren.
Ferner bildet das dynamische Modell die Aggregategrenzen des mindestens einen Antriebsaggregates und weiterer Aggregate nach.
Insbesondere bildet das dynamische Modell Zeitverzögerungen in einer
elektronischen Signalübertragung nach und/oder kompensiert diese. Damit können die gemessene Ausgangsgröße als auch die durch das dynamische Modell bestimmte Modellausgangsgröße verglichen werden, als wenn diese zum selben Zeitpunkt aufgetreten wären.
Vorteilhafterweise bildet das dynamische Modell Drehmomente und/oder Leistungen von mechanisch angetriebenen Nebenaggregaten nach. Zu solchen Nebenaggregaten gehören Lenkhilfepumpen, Klimakompressoren,
Kühlmittelpumpen und ähnliches. Die Berücksichtigung des dynamischen
Verhaltens dieser Nebenaggregate erlaubt eine sehr genaue Nachbildung des Schwingungsverhaltens des Triebstranges des Kraftfahrzeuges.
In einer weiteren Ausgestaltung bildet das dynamische Modell Massenträgheiten der rotierenden Teile der mechanisch angetriebenen Nebenaggregate nach. Auch diese Nachbildungen tragen zu einer realitätsnahen Darstellung des dynamischen Modells bei.
In einer Weiterbildung bildet das dynamische Modell Elastizitäten und/oder mechanisches Spiel in den Aufhängungen des Antriebsaggregates und/oder in den Aufhängungen weiterer Aggregate und/oder in einem Fahrwerk und/oder im
Triebstrang zumindest teilweise nach. Die Berücksichtigung von beispielsweise mechanischem Spiel und Elastizitäten in den Aufhängungen der Aggregate oder
Radaufhängungen sowie von Elastizitäten der Reifen verbessert die Nachbildung des Schwingungsverhaltens eines Kraftfahrzeuges.
Vorteilhafterweise werden das dynamische Modell bzw. die Parameter des dynamischen Modells anhand eines zeitlichen Verlaufes mindestens einer
Eingangsgröße und/oder mindestens einer gemessenen Ausgangsgröße adaptiert. Damit werden Verschleiß- und Alterungseffekte oder Temperaturabhängigkeiten der Parameter berücksichtigt. Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von ungewollten Triebstrangreaktionen eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem Antriebsaggregat, bei welchem mindestens eine Eingangsgröße des
Kraftfahrzeuges und/oder des Antriebsaggregates in den Triebstrang eingegeben wird und mindestens eine Ausgangsgröße am Kraftfahrzeug und/oder dem
Antriebsaggregat gemessen wird. Um eine ungewollte Triebstrangreaktion frühzeitig zu erkennen und somit eine nennenswerte Fahrzeugbeschleunigung aufgrund der ungewollten Triebstrangreaktion sicher zu verhindern, sind Mittel vorhanden, welche die Eingangsgröße einem, den Triebstrang des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise nachbildenden dynamischen Modell zuführen, wobei das dynamische Modell anhand der Eingangsgröße eine Modellausgangsgröße bestimmt, welche mit der gemessenen Ausgangsgröße verglichen wird, wobei bei einem Unterschied zwischen der gemessenen Ausgangsgröße und der Modellausgangsgröße auf eine ungewollte Triebstrangreaktion geschlossen wird. Dazu wird das dynamische Modell des realen Triebstranges berechnet. Das dynamische Modell erhält dazu
Eingangsgrößen und Ausgangsgrößen des Kraftfahrzeuges und/oder des
Antriebsaggregates, d.h. am realen Triebstrang ermittelte Größen, wie z.B.
Solldrehmomente und/oder Aggregatedrehzahlen und/oder Raddrehzahlen. Bei fehlerfreiem Betrieb verhält sich das dynamische Modell genauso wie der reale
Triebstrang, d.h. der Schwingungszustand am realen Triebstrang stimmt mit dem Schwingungszustand am dynamischen Modell überein. Aufgrund der Nachbildung des realen Triebstranges durch das dynamische Modell wird der Fehlerfall sehr frühzeitig erkannt, was beispielsweise innerhalb von 5 ms möglich ist. Zu diesem Zeitpunkt erfährt das Kraftfahrzeug noch keine nennenswerte Beschleunigung, so dass eine Bewegung beziehungsweise ungewollte Beschleunigung des
Kraftfahrzeuges durch Einleitung von Sicherheitsmaßnahmen sicher unterbunden wird.
Vorteilhafterweise ist ein erstes, das dynamische Modell umfassende Steuergerät über eine, mindestens eine Eingangsgröße und/oder mindestens eine gemessene Ausgangsgröße übertragende Kommunikationseinrichtung mit einem zweiten Steuergerät verbunden. Mit zwei Steuergeräten kann jedes der beiden im Fehlerfall eine Sicherheitsmaßnahme einleiten. Damit entstehen eine Redundanz und eine hohe Sicherheit, auch bei einem Defekt in einem der beiden Steuergeräte.
In einer anderen Variante umfasst das erste Steuergerät ein erstes dynamisches Modell und das zweite Steuergerät ein zweites dynamisches Modell, wobei das erste Steuergerät mit einer Energieversorgung verbunden ist, während das zweite Steuergerät mit dem Antriebsaggregat verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass unabhängig voneinander zwei Abschaltpfade vorhanden sind, wodurch eine hohe Redundanz und Sicherheit entsteht. Insbesondere dann, wenn ein Steuergerät durch einen Software- oder Hardwarefehler gestört ist.
In einer Variante ist das erste Steuergerät als Fahrzeugsteuergerät und das zweite Steuergerät als Antriebsaggregatesteuergerät ausgebildet. Dadurch ist eine Redundanz vorhanden, wobei bei Störungen des Fahrzeugsteuergerätes die Ermittlung des dynamischen Modells unterbrochen werden kann, wodurch das Antriebsaggregatesteuergerät das Antriebsaggregat ohne nachteilige Beeinflussung steuern und regeln beziehungsweise abschalten kann.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt
Figur 1 : ein vereinfachtes Modell eines Antriebsstranges
Figur 2: Nachbildung des Antriebsstranges nach Figur 1
Figur 3: ein Signalflussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens
Figur 4: Simulationsergebnisse für einen Anfahrvorgang des
Kraftfahrzeuges
Figur 5: ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Figur 1 ist ein vereinfachtes Modell eines Triebstranges dargestellt, welches eine Elektromaschine 1 umfasst, die über ein Getriebe 2 und Seitenwellen 3, 4 die Antriebsräder 5, 6 des Kraftfahrzeuges antreibt. Das Getriebe 2 ist nicht schaltbar, enthält also nur einen Gang und stellt dauerhaft Kraftschluss zwischen der
Elektromaschine 1 und den Antriebsrädern 5, 6 her. Bei stillstehenden
Antriebsrädern 5, 6 steht der Rotor der Elektromaschine 1.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein dynamisches Modell oder Teilmodell des schwingungsfähigen Triebsstranges des
Kraftfahrzeuges berechnet wird.
Eine schwingungsfähige Nachbildung des elektrischen Triebsstranges aus Figur 1 ist in Figur 2 dargestellt. Die rotatorischen trägen Massen der Elektromaschine 1 und des Getriebes 2 sind in der Ersatzdrehmasse EIM nachgebildet. Die
Ersatzdrehmasse EIM ist über ein Drehfeder-/Dämpferelement 7 mit einer
Ersatzdrehmasse 8 des Kraftfahrzeuges verbunden, welche die reduzierten Trägheiten von Triebstrangteilen, Rädern und der translatorisch bewegten
Fahrzeugmasse nachbildet. Das Drehfeder-/Dämpferelement 7 bildet Elastizitäten im Triebstrang nach, die meist von den Steifigkeiten der Seitenwellen 3, 4 geprägt sind. Der Einfachheit halber sind sämtliche Trägheiten, Winkelgeschwindigkeiten und Drehmomente sowie weitere Parameter mit den realen Übersetzungen des Getriebes 2 bzw. den Reifenhalbmessern umgerechnet und reduziert, so dass in Figur 2 von Übersetzungen i=1 ausgegangen wird.
Die in Figur 2 dargestellte Ersatzdrehmasse EIM der Elektromaschine 1 und des Getriebes 2 rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit CÜEIM, die von einem nicht dargestellten Drehzahlgeber ermittelt und einer Fahrzeugsteuerung gemeldet wird. Die Ersatzdrehmasse EIM besitzt das Trägheitsmoment JEIM, das sich aus den Trägheiten vom Rotor der Elektromaschine 1 und von rotierenden Teilen des Getriebes 2 zusammensetzt. Auf die Ersatzdrehmasse EIM wirkt das von der Elektromaschine 1 erzeugte Luftspaltdrehmoment MEIMAG sowie das vom Drehfeder-
/Dämpferelement 7 aktuell übertragene Moment MSD-
Die Ersatzdrehmasse 8 bildet mit dem Trägheitsmoment JVeh des Kraftfahrzeuges weitere Triebstrangteile, Räder und die translatorisch bewegte Fahrzeugmasse nach und rotiert mit der Winkelgeschwindigkeit cc eh- Die Winkelgeschwindigkeit o eh kann im realen Antrieb z.B. aus den Signalen von Raddrehzahlgebern an den beiden Antriebsrädern durch Mittelung und unter Berücksichtigung der
Getriebeübersetzung berechnet werden. Die Winkelgeschwindigkeit cc eh ist in der Fahrzeugsteuerung verfügbar. Auf die Ersatzdrehmasse 8 wirken das vom
Drehfeder-/Dämpferelement 7 aktuell übertragene Moment MSD und ein
Fahrwiderstandsmoment MD, das den Roll-, Luft- und Steigungswiderstand nachbildet.
In Figur 3 ist ein Signalflussdiagramm für eine Ausprägung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Im oberen Teil A der Figur 3 ist der reale schwingungsfähige
Triebstrang nachgebildet. Ein Block 9 gibt ein Sollmoment MDes vor, das aus der Stellung eines Fahrpedals ermittelt und/oder von einem Fahrerassistenzsystem bzw. einem Fahrstabilitätssystem vorgegeben wird. Im Allgemeinen kann das Sollmoment MDes auch von einer Leerlaufregelung oder einem automatisierten Getriebe beeinflusst werden. Das Sollmoment MDes kann abhängig vom
Betriebszustand des Triebstranges geformt, z.B. tiefpaßgefiltert oder
gradientenbegrenzt sein, um keine Triebstrangschwingungen anzuregen.
Im Block 10 sind dynamische Effekte im Ansteuerverhalten der Elektromaschine 1 hinterlegt, die z.B. sich durch eine Stromregelung sowie Induktivitäten ergeben. Im
Folgenden wird von einer Übertragung mit Verzögerung erster Ordnung (PT1 ) von einem Sollmoment MDeSEiM auf das Luftspaltdrehmoment MEIMAG ausgegangen. Das Luftspaltdrehmoment MEIMAG entspricht dem real wirkenden Istmoment der Elektromaschine 1 und folgt dem Sollmoment MDeSEiM verzögert.
Auf die Ersatzdrehmasse EIM wirkt das von der Elektromaschine 1 erzeugte Luftspaltdrehmoment MEIMAG sowie das vom Drehfeder-/Dämpferelement 7 aktuell übertragene Moment MSD- Beide Drehmomente MEIMAG und MSD werden im
Knotenpunkt 1 1 zusammengefasst. Durch Division mit dem Trägheitsmoment JEIM der Ersatzdrehmasse EIM im Block 12 und Integration im Block 13 ergibt sich die Winkelgeschwindigkeit CÜEIM der Ersatzdrehmasse EIM. Ein entsprechendes Vorgehen in den Blöcken 16 und 1 7 führt zu der Winkelgeschwindigkeit cc eh der
Ersatzdrehmasse 8. Das vom Drehfeder-/Dämpferelement 7 aktuell übertragene Moment MSD wird im Block 14 ermittelt, das Fahrwiderstandsmoment MD wird im Block 15 nachgebildet. Der untere Teil B der Figur 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem dynamischen Modell beziehungsweise Teilmodell des Triebstranges. Die am realen Antriebsstrang ermittelten
Winkelgeschwindigkeiten CÜEIM der Ersatzdrehmasse EIM und o eh der
Ersatzdrehmasse 8 sowie das Sollmoment MDes werden dem dynamischen Modell gemeldet. Im Block 1 8 ist die Ansteuerdynamik der Elektromaschine 1 als
Verzögerung erster Ordnung modelliert. Das so berechnete modellierte
Luftspaltmoment MEiMAGObs wird mit einem im Block 19 modellierten Moment MSDObs des Drehfeder-/Dämpferelements im Knotenpunkt 20 zusammengefasst und durch das geschätzte Trägheitsmoment JEiMObS der Ersatzdrehmasse EIM geteilt (Block 21 ). Ein Integrator 22 berechnet daraus einen Schätzwert cctiMObs für die
Winkelgeschwindigkeit CC^IM der Ersatzdrehmasse EIM. Die geschätzte
Winkelgeschwindigkeit cctiMObs der Ersatzdrehmasse EIM und die
Winkelgeschwindigkeit cc eh der Ersatzdrehmasse 8 werden von einem Modell des Drehfeder-/Dämpferelementes, welches im Block 19 dargestellt ist, benutzt, um das modellierte Moment MSDObs zu ermitteln.
Bei idealen Verhältnissen fallen die am realen Triebstrang ermittelte
Winkelgeschwindigkeit CC^IM und die geschätzte Winkelgeschwindigkeit cctiMObs der Ersatzdrehmasse EIM zusammen. Bei unerwünschter Momentenabgabe der Elektromaschine 1 , z.B. aufgrund eines Fehlers in der Datenkommunikation oder eines Software- oder Bauteilfehlers, weichen die beiden Größen cetiM und cetiMObs voneinander ab. Eine unerwünschte Momentenabgabe der Elektromaschine 1 wirkt nur am realen Triebstrang und damit auf die ermittelte Winkelgeschwindigkeit CO^M, aber nicht auf das dynamische Modell und damit nicht auf die geschätzte
Winkelgeschwindigkeit (OeiMObs. Eine unerwünschte Momentenabgabe der
Elektromaschine 1 wird in Figur 3 durch ein Störmoment Mz im Block 23
nachgebildet. Das Störmoment Mz wirkt am realen Triebstrang, wird dort aber nicht gemessen.
Um das Störmoment Mz abzuschätzen, wird im Sinne eines Störgrößen beobachters die Differenz Acc bs der beiden Größen CÜEIM und coeiMObs im Knotenpunkt 24 gebildet und über eine proportional-integrale Rückführung 25 als Störgrößenbeobachter- Korrekturmoment AM0bS dem modellierten Luftspaltmoment MEiMAGObs im
Knotenpunkt 28 aufgeschaltet. Damit wird die geschätzte Winkelgeschwindigkeit GtiMObs an die ermittelte Winkelgeschwindigkeit CÜEIM herangeführt. Das hierfür erforderliche Störgrößenbeobachter-Korrekturmoment AM0bS entspricht dann einem Schätzwert für das Störmoment Mz.
Es wird dabei davon ausgegangen, dass das Störmoment Mz am realen Triebstrang mit der Ansteuerdynamik der Elektromaschine 1 (Block 10) auf das Luftspaltmoment MEIMAG wirkt, weshalb es vor dem Block 10 im Knotenpunkt 27 aufgeschaltet wird. Das Störgrößenbeobachter-Korrekturmoment AM0bs soll eine Abschätzung für das
Störmoment Mz darstellen, also dem Störmoment Mz näherungsweise folgen. Da das Störmoment Mz vor der Ansteuerdynamik der Elektromaschine 1 wirkt, wird das Störgrößenbeobachter-Korrekturmoment AM0bS größtenteils (beispielsweise zu 80 %) im Knotenpunkt 28 vor der modellierten Ansteuerdynamik (Block 18) auf das Modell aufgeschaltet. Die beiden Größen Mz und AM0bS können in den Simulationen direkt miteinander verglichen werden.
Um ein Aufschwingen des Störgrößenbeobachters zu vermeiden, wird ein kleiner Teil desStörgrößenbeobachter- Korrekturmomentes AM0bS (beispielsweise 20 %) hinter der modellierten Ansteuerdynamik nach Block 18 im Knotenpunkt 26 auf den
Störgrößenbeobachterpfad aufgeschaltet. Dies hat dämpfenden Einfluss. Um Stabilitätsprobleme durch das Zusammenwirken eines integrierenden Verhaltens im Modell des Drehfeder-/Dämpferelementes (Block 19) mit dem Integral-Anteil des Störgrößenbeobachter-Korrekturmomentes AM0bS zu vermeiden, wird eine stabilisierende Rückführung (Block 29) für den Integral-Anteil eingesetzt.
Das Störgrößenbeobachter-Korrekturmoment AM0bs wird mit Momentenschwellen verglichen und führt zur Momentenreduzierung oder Abschaltung der Elektromaschine 1 , wenn es eine obere Schwelle über- oder eine untere Schwelle unterschreitet. Auch ein Eingriff in das Bremssystem ist in diesem Fall möglich. Die Momentenschwellen werden abhängig vom Betriebszustand des Antriebs modifiziert, z.B. bei sehr dynamischen und/oder betragsmäßig hohem Sollmoment MDes aufgeweitet.
Im dynamischen Modell wird das Sollmoment MDes auf die Momentengrenzen der Elektromaschine 1 limitiert, da die reale Elektromaschine 1 auch nur Momente innerhalb ihrer Aggregategrenzen stellen kann. Eine solche Limitierung ist der Einfachheit halber in Figur 3 nicht dargestellt.
Im vorliegenden Beispiel wird die Schwingungsfähigkeit des realen Antriebs ausgenutzt. Bei einer unerwünschten Momentenabgabe der Elektromaschine 1 reagiert die am realen Triebstrang ermittelte Winkelgeschwindigkeit CÜEIM noch bevor sich nennenswerte Auswirkungen auf die Winkelgeschwindigkeit cc eh der
Ersatzdrehmasse 8 bzw. die Fahrzeugbewegung ergeben. Dies ermöglicht eine frühzeitige Reaktion. Das Verfahren greift insbesondere bei kleinen Drehzahlen bzw. im Fahrzeugstillstand und bei großen Gradienten beziehungsweise sehr dynamischen Verhalten des Störmomentes Mz, die ein hohes Sicherheitsrisiko darstellen. Auf ein sich mit geringen Gradienten langsam aufbauendes Störmoment
Mz kann der Fahrer selbständig reagieren.
Die Parameter des realen Triebstranges sind eventuell nicht genau bekannt bzw. verändern sich über der Lebensdauer. Um realistische Verhältnisse zu schaffen, ist die Verzögerung (PT1 -Zeitkonstante) der modellierten Ansteuerdynamik der
Elektromaschine 1 (Block 18) gegenüber der realen Ansteuerdynamik der
Elektromaschine 1 (Block 10) um 25 % verkleinert. Die Federsteifigkeit und
Dämpfung im Modell des Drehfeder-/Dämpferelementes (Block 19) sind gegenüber dem realen Drehfeder-/Dämpferelement /(Beziehungsweise Block 14) um 10 % verringert. Im Betrieb ist eine Adaption der Modellparameter an die Parameter des realen Antriebs sinnvoll, eine Abweichung von 10 % erscheint daher realistisch.
Figur 4 zeigt Simulationsergebnisse für einen Anfahrvorgang des Fahrzeuges mit einem vom Fahrer rampenförmig vorgegebenen Sollmoment MDes. Das
Störgrößenbeobachter-Korrekturmoment AM0bS fällt aufgrund der oben
beschriebenen Parameterabweichung zunächst etwas ab. Zum Zeitpunkt t=0,2 s springt das Störmoment Mz von 0 Nm auf 150 Nrn. Eine entsprechende Störung kann am realen Antrieb z.B. aufgrund eines Fehlers in der Datenkommunikation oder eines Bauteilfehlers entstehen. Die Reaktion des Störgrößenbeobachter- Korrekturmomentes AMobs, das einen Schätzwert für das Störmoment Mz darstellt, ist deutlich zu erkennen. So kann z.B. die Elektromaschine 1 abgeschaltet werden, sobald das Störgrößenbeobachter-Korrekturmoment AM0bS eine Momentenschwelle von 40 Nm überschreitet. Der Abschaltbefehl kann dabei unter 5 ms nach der
Störung gesetzt werden, also in einem Zeitraum, in dem die Winkelgeschwindigkeit cc eh und damit die Fahrzeugbewegung noch nicht auf die Störung reagiert hat. In Figur 4 sind die Verläufe der Winkelgeschwindigkeiten CÜEIM, ßtiMObs und o eh dargestellt.
Die Winkelgeschwindigkeit o eh wirkt am realen Antrieb und auf das dynamische Modell gleichermaßen. Damit ergibt sich eine hohe Robustheit des Verfahrens gegenüber Schwingungsanregungen durch Fahrbahnunebenheiten, bei eisglatter Fahrbahn, bei Bremsen-, ABS- oder ESP-Eingriffen. Wie oben dargestellt, werden die Momentenschwellen zum Vergleich mit dem Störgrößenbeobachter-
Korrekturmoment AMobs abhängig vom Betriebszustand des Antriebs modifiziert. Daneben kann der Integral-Anteil des Störgrößenbeobachter-Korrekturmomentes AMobs abhängig vom Betriebszustand des Antriebs modifiziert bzw. initialisiert werden.
Das Störgrößenbeobachter-Korrekturmoment AM0bs stellt einen Schätzwert für das Störmoment Mz dar, beschreibt also eine Abweichung des Istdrehmomentes der Elektromaschine 1 vom Solldrehmoment. Das Modell kann auch eingesetzt werden, um ein betragsmäßig zu geringes Drehmoment an einem Antriebsaggregat zu detektieren und Maßnahmen dagegen zu ergreifen, z.B. indem ein weiteres
Antriebsaggregat den fehlenden Momentenanteil ausgleicht. Auch ein zu stark verzögerndes Drehmoment kann detektiert und z.B. die Elektromaschine 1 abgeschaltet werden, falls die Gefahr besteht, dass die Antriebsräder 5, 6 zu stark verzögern oder blockieren.
Figur 5 zeigt eine mögliche Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei in einem ersten Steuergerät 30, das als Fahrzeugsteuergerät ausgebildet ist, das Sollmoment MDes bestimmt und über ein Bussystem 32 an ein zweites Steuergerät 31 übermittelt wird, wobei das zweite Steuergerät 31 als Elektromaschinensteuergerät ausgebildet ist. Das erste Steuergerät 30 erhält die
Winkelgeschwindigkeiten CÜEIM und ccveh, die ebenfalls über das Bussystem 32 gemeldet werden. Aus Sicherheitsgründen kann das erste Steuergerät 30 die zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeiten CÜEIM und cc eh erforderlichen Gebersignale auch direkt einlesen. Es können auch eigene, dem ersten Steuergerät 30
zugeordnete Geber verbaut sein.
Signallaufzeiten der Datenübertragung sind in den Blöcken 33, 34 und 37 nachgebildet. Das dynamische Modell wird im ersten Steuergerät 30 berechnet. Die
Signallaufzeiten werden im ersten Steuergerät 30 kompensiert. Dies erfolgt, indem das Sollmoment MDes mit Hilfe eines Blocks 35 so verzögert wird, dass die Reaktion des Modells in Form der Winkelgeschwindigkeit coeiMObs mit den im Steuergerät 30 verfügbaren, verzögerten Werten der Winkelgeschwindigkeiten CÜEIM und cc eh zeitlich zusammenpasst. Im Falle eine detektierten unerwünschten Momentenabgabe der
Elektromaschine 1 werden die Elektromaschine 1 und/oder eine Energieversorgung 36 abgeschaltet. Diese Abschaltung erfolgt vorzugsweise mittels eines
Hardwaresignals und ist aus Sicherheitsgründen redundant ausgestaltet. Dazu sendet das erste Steuergerät 30 an das zweite Steuergerät 31 ein Abschaltsignal für die Elektromaschine 1. Alternativ oder ergänzend wird vom ersten Steuergerät 30 ein entsprechendes Abschaltsignal an die Energieversorgung 36 ausgegeben.
In einer weiteren Ausbildung wird im ersten Steuergerät 30 ein erstes dynamisches Modell und gleichzeitig im zweiten Steuergerät 31 ein zweites dynamisches Modell berechnet. Bei Detektion einer unerwünschten Momentenabgabe der
Elektromaschine 1 mit Hilfe des ersten dynamischen Modells schaltet das erste Steuergerät 30 die Energieversorgung 36 ab. Wird mit Hilfe des zweiten
dynamischen Modells eine unerwünschte Momentenabgabe der Elektromaschine 1 detektiert, so schaltet das zweite Steuergerät 31 die Elektromaschine ab. Mit diesen beiden getrennten dynamischen Modellen und zwei Abschaltpfaden entsteht eine hohe Redundanz und eine Sicherheit gegenüber z.B. einem Software- oder
Hardwarefehler in einem der beiden Steuergeräte 30 oder 31 , der eine erforderliche Abschaltung verhindern würde. Die Redundanz kann nochmals erhöht werden, wenn dem ersten Steuergerät 30 und dem zweiten Steuergerät 31 unterschiedliche Geber zugeordnet sind. Damit erfolgt auch die Erfassung von Eingangs- und
Ausgangsgrößen des Triebstrangs beziehungsweise des Kraftfahrzeuges und/oder der Elektromaschine 1 redundant, die den beiden dynamischen Modellen zugeführt werden. Das dynamische Modell oder Teilmodell des Triebstranges kann Antriebsaggregate wie Elektromaschinen und Hydraulik- sowie Verbrennungsmotoren oder Aggregate wie Kupplungen, Drehmomentwandler, Wandlerüberbrückungskupplungen,
Getriebe und Gelenkwellen, das Fahrwerk mitsamt Bremssystem und den Reifen sowie zugehörige Steuerungen nachbilden. Von Antriebsaggregaten, Aggregaten und Fahrwerk beziehungsweise deren Aufhängungen können Trägheiten, Elastizitäten, mechanisches Spiel, Reibung, Verluste, dynamisches Verhalten, Grenzen und die Ansteuerdynamik modelliert sein. Eine Adaption der
Modellparameter an die Parameter des realen Triebstranges ist sinnvoll.
Das dargestellte Verfahren kann bei Hybrid-, Elektro- oder Hydraulikfahrzeugen aber auch Fahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotorantrieb eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Erkennung von ungewollten Triebstrangreaktionen eines
Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem Antriebsaggregat, bei welchem mindestens eine Eingangsgröße (MDes) des Kraftfahrzeuges und/oder des Antriebsaggregates (1 ) in den Triebstrang eingegeben wird und mindestens eine Ausgangsgröße (OJEIM) am Kraftfahrzeug und/oder dem Antriebsaggregat (1 ) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Eingangsgröße (MDes) einem, den Triebstrang des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise nachbildenden dynamischen Modell zugeführt wird, wobei das dynamische Modell auf Grundlage der mindestens einen Eingangsgröße (MDes) mindestens eine Modellausgangsgröße (ooEiMObs) bestimmt, welche mit der mindestens einen gemessenen Ausgangsgröße ( OEIM) verglichen wird, wobei bei einem Unterschied zwischen der gemessenen Ausgangsgröße (OJEIM) und der Modellausgangsgröße (ooEiMObs) auf eine ungewollte Triebstrangreaktion geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass beim
Vorhandensein von mehreren gemessenen Ausgangsgrößen (OJEIM) und mehreren Modellausgangsgrößen (ooEiMObs) eine der gemessenen
Ausgangsgrößen (ωΕ|Μ) mit einer zugeordneten Modellausgangsgröße (ooE|Mobs) verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Störgröße (Mz) des Triebstranges des Kraftfahrzeuges im dynamischen Modell abgeschätzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert (AM0bS) der Störgröße (Mz) des Triebstranges des Kraftfahrzeuges im dynamischen Modell durch Methoden der Störgrößenbeobachtung abgeschätzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert
(AMobs) der Störgröße (Mz) des Triebstranges des Kraftfahrzeuges im dynamischen Modell mit mindestens einem Schwellwert verglichen wird, wobei bei Überschreitung eines ersten Schwellwertes oder Unterschreitung eines zweiten Schwellwertes durch den Wert (AM0bS) der Störgröße (Mz) mindestens ein Antriebsaggregat (1 ) des Kraftfahrzeuges beeinflusst oder abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert von einem Betriebszustand des Triebstranges abhängt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschätzte Wert (AMobs) der Störgröße (Mz) auf den, den Triebstrang des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise nachbildenden Teil des dynamischen Modells
zurückgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmoment und/oder eine Leistung des
Antriebsaggregates (1 ) als Einganggröße genutzt und/oder als Störgröße (Mz) abgeschätzt wird, wobei das dynamische Modell ein Solldrehmoment, eine Sollleistung, ein berechnetes Istdrehmoment und/oder eine berechnete
Istleistung des Antriebsaggregates (1 ) nutzt und/oder abschätzt.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Modell eine Ansteuerdynamik des mindestens einen Antriebsaggregates (1 ) und/oder weiterer Aggregate nachbildet.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Modell Drehmomente und/oder Leistungen von mechanisch angetriebenen Nebenaggregaten nachbildet. 1 1 . Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Modell Elastizitäten und/oder mechanisches Spiel in den Aufhängungen des Antriebsaggregates (1 ) und/oder in den Aufhängungen weiterer Aggregate und/oder in einem Fahrwerk und/oder im Triebstrang zumindest teilweise nachbildet.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische Modell bzw. die Parameter des dynamischen Modells anhand eines zeitlichen Verlaufes mindestens einer Eingangsgröße (MDes) und/oder mindestens einer gemessenen Ausgangsgröße (OÜEIM) adaptiert werden.
13. Vorrichtung zur Erkennung von ungewollten Triebstrangreaktionen eines
Kraftfahrzeuges mit wenigstens einem Antriebsaggregat, bei welchem mindestens eine Eingangsgröße (MDes) des Kraftfahrzeuges und/oder des Antriebsaggregates (1 ) in den Triebstrang eingegeben wird und mindestens eine Ausgangsgröße (OJEIM) am Kraftfahrzeug und/oder dem Antriebsaggregat (1 ) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, welche die mindestens eine Eingangsgröße (MDes) einem, den Triebstrang des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise nachbildenden dynamischen Modell zuführen, wobei das dynamische Modell auf Grundlage der mindestens einen Eingangsgröße (MDes) mindestens eine Modellausgangsgröße (ooEiMObs) bestimmt, welche mit der mindestens einen gemessenen Ausgangsgröße (OJEIM) verglichen wird, wobei bei einem Unterschied zwischen der gemessenen Ausgangsgröße (OOEIM) und der Modellausgangsgröße (ooEiMObs) auf eine ungewollte Triebstrangreaktion geschlossen wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes, das dynamische Modell umfassendes Steuergerät (30) über eine, mindestens eine Eingangsgröße (MDes) und/oder mindestens eine gemessene Ausgangsgröße (ωΕΙΜ, ooVeh) übertragende Kommunikationseinrichtung (32) mit einem zweiten Steuergerät (31 ) verbunden ist, wobei das erste Steuergerät (30) ein erstes dynamisches Modell umfasst und das zweite Steuergerät (31 ) ein zweites dynamisches Modell umfasst, wobei das erste Steuergerät (30) mit einer Energieversorgung (36) verbunden ist, während das zweite Steuergerät (31 ) mit dem Antriebsaggregat (1 ) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (30) als Fahrzeugsteuergerät und das zweite Steuergerät (31 ) als
Antriebsaggregate-Steuergerät ausgebildet ist.
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