WO2008003410A1 - Steuereinheit zum betreiben eines fahrzeugantriebes - Google Patents

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WO2008003410A1
WO2008003410A1 PCT/EP2007/005560 EP2007005560W WO2008003410A1 WO 2008003410 A1 WO2008003410 A1 WO 2008003410A1 EP 2007005560 W EP2007005560 W EP 2007005560W WO 2008003410 A1 WO2008003410 A1 WO 2008003410A1
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torque
speed
control unit
limit
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PCT/EP2007/005560
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Lothar Rehm
Jürgen Schenk
Hans-Christoph Wolf
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
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    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
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    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F02D2250/26—Control of the engine output torque by applying a torque limit

Definitions

  • the invention relates to a control unit for operating a vehicle drive and the application of the control unit for operating an internal combustion engine or an electrical machine in a motor vehicle and a method for operating the device.
  • the monitoring of drive control devices is generally designed as a three-level monitoring concept.
  • a surveillance concept is known from the document DE 44 38 714 Al. She describes . a method and a device for controlling the driving power of a vehicle with a microcomputer having at least two mutually independent planes, wherein a first level performs the control functions and a second level performs the monitoring functions.
  • a third level is a control level which controls the surveillance level and thus the microcomputer.
  • the object of the invention is to provide a control unit for a vehicle drive with improved fault detection sensitivity.
  • the control unit has a first limiting device, in which a preliminary setpoint torque can be limited upward with a maximum limit torque to a final target torque when a detected vehicle speed is greater than or equal to a starting limit speed.
  • this provisional setpoint torque can be limited upward to a final setpoint torque with a limit torque dependent on the measured / manipulated variables of the accelerator pedal value encoder if the detected vehicle speed is below a starting limit speed.
  • the approach limit speed defines a limit to the vehicle speed. From and above this approach limit speed, the vehicle is in normal driving. In this area, the setpoint torque is limited by a maximum limit torque upwards. This prevents the drive from attempting to generate an undesirably high torque in the event of a fault.
  • a limiting device by means of which the limiting torque, which is dependent on the measuring / manipulated variables of the accelerator pedal value encoder, can be limited downwards with a definable minimum limiting torque.
  • the limiting torque which is dependent on the measuring / manipulated variables of the accelerator pedal value encoder, can be limited downwards with a definable minimum limiting torque.
  • the minimum limit torque represents this lower operating limit and ensures proper operation of the vehicle drive.
  • the figure shows a control unit of a vehicle drive, typically an internal combustion engine.
  • the illustrated control unit is also suitable for other drives, such as electromechanical drives, hybrid drives or fuel cells.
  • the control unit has i.a. a process level 1 for the calculation of drive control and diagnostic functions, which is referred to below as a function computer 1, and an associated process monitoring level 2 for monitoring torque-relevant
  • the function computer 1 receives via external connections 3a to 3d information from measuring or position encoders on the operating state of the motor vehicle and / or the internal combustion engine. For this measurement / manipulated variables are forwarded to the function computer 1.
  • the function computer 1 receives information about a pedal value sensor of an accelerator pedal via an external connection 3a, information about the setting of a vehicle speed limiter via a connection 3b, and a torque input Md of an electronic stability program or the like via a connection 3c.
  • a processing device 4 of the function computer 1 processes the incoming information and calculates a provisional setpoint torque Mvsoll from the different incoming measurement / manipulated variables and possibly the additional information assigned to them.
  • the regulates are for example, the function computer 1 receives information about a pedal value sensor of an accelerator pedal via an external connection 3a, information about the setting of a vehicle speed limiter via a connection 3b, and a torque input Md of an electronic stability program or the like via a connection 3c.
  • Processing device 4 the starting torque. Furthermore, the device 4 adapts the driving behavior of the motor vehicle to the pedal value requested by the pedal value transmitter of the gas pedal.
  • An allocation device 5 of the function computer 1 assigns a maximum speed Nmax to a preliminary setpoint value Mvsoll supplied to it by the processing device 4.
  • Nmax the value of Nmax is compared with a current actual speed Nist.
  • Nmax subtracts the value for the current actual speed Nist. This may be the speed of a vehicle wheel or vehicle drive (e.g., an internal combustion engine).
  • the device 6 supplies the result of this operation to a device 7.
  • the device 7 is typically designed as a speed controller, which reduces the actual speed Nist, if this is greater than Nmax.
  • the device 7 assigns the maximum speed Nmax an accelerator pedal-dependent torque limit value MGrenz and supplies this torque limit value MGrenz to a selector 8.
  • this accelerator pedal value-dependent torque limit value MGrenz is already determined in the processing device 4 or the allocation device 5 from Mvsoll.
  • the selector 8 is also fed a value for a minimum limit torque MGmin.
  • This minimum limit torque MGmin results from the requirements of the vehicle drive for proper operation. For example, these are the legal requirements for the exhaust emissions of an internal combustion engine.
  • the selector 8 is designed, for example, as a comparator.
  • the comparator 8 determines the larger of the values of the two moments MGmin and MGrenz as maximum torque and supplies this maximum torque to an input of a switching device 9.
  • the resulting maximum torque usually corresponds to the torque limit value MGrenz. Only when the torque limit value MGrenz is smaller than MGmin, the device 8 outputs MGmin as the output value to the switching device 9.
  • the switching device 9 has a further input to which a maximum limit torque Mmax is supplied.
  • a maximum limit torque Mmax is supplied.
  • This may be a maximum limit torque of the drive means, e.g. an internal combustion engine or act at a maximum torque limit of a vehicle wheel.
  • the switching device 9 is connected to a device 10. This device 10 controls the switching position of the switching device. 9
  • the device 10 connects the input of the switching device 9, the maximum limit torque applied to the Mmax, with the output of the switching device 9 when the vehicle speed does not fall below the limit value x.
  • Mmax is output from the switching device 9 to the device 11.
  • the device 10 connects the input of the switching device 9 connected to the device 8 to the output of the switching device 9 when the vehicle speed falls below a limit value x.
  • the output value of the device 8 (MGrenz or MGmin) is output from the switching device 9 to a limiting device 11.
  • device 10 typically sends a control signal to the switching device 9.
  • the limiting device 11 receives from the
  • This provisional target torque Mvsoll is limited in the limiting device 11 to a final setpoint torque Msetpoint.
  • the device 11 also receives from the monitoring unit 2 a value for a final allowable moment Mzul.
  • the limiting device 11 determines from the different supplied moments Mvsoll, Mmax or MGrenz or MGmin and Mzul a final value Msoll. For this purpose, the provisional setpoint torque Mvsoll with the limit value Mmax or MGrenz or MGmin and the final permissible torque Mzul is limited to the final setpoint torque Msetpoint. The resulting final setpoint torque Msetpoint is output for conversion by the function computer 1 of the control unit.
  • the monitoring computer 2 of the control unit receives information about the external connections 3a to 3d Operating state of the motor vehicle and the vehicle drive. In the illustrated embodiment, this information is forwarded to the monitoring computer 2 via the function computer 1.
  • a device 12 of the monitoring computer 2 processes the incoming information and calculates a provisional permissible torque Mvzul from the different incoming torque requests and possibly the additional information assigned to them. In addition, this processing device 12 controls the starting torque. Furthermore, the device 12 adapts the driving behavior of the motor vehicle to the pedal value requested by the pedal value transmitter of the gas pedal.
  • An allocation device 13 of the monitoring computer 2 assigns a maximum speed Nmax to a provisional permissible torque Mvzul supplied to it by the processing device 12. For this purpose, a characteristic field or a conversion function is stored in the allocation device 13, for example.
  • the value of Nmax is compared with a current actual speed Nist.
  • Nmax subtracts the value for the current actual speed Nist. This may be the speed of a vehicle wheel or a vehicle drive (eg an internal combustion engine).
  • the device 14 supplies the result of this operation to a device 15.
  • the device 16 is also still connected to means 17.
  • This device 17 outputs a signal (or a value 1) to the device 16 when the vehicle speed v falls below a limit value x.
  • the device 16 is typically implemented as a logical "AND.” It provides a control signal to a switching device 19 when a signal is present at both inputs of the device 16 (or device 17 and device 15 both send a value 1 to the device 16). Between the device 16 and a device 19, a device 18 is provided in the illustrated embodiment.
  • the switching device 19 has an input to which the maximum torque Mmax a vehicle wheel or the vehicle drive is supplied.
  • the switching device 19 has a further input to which a value for the minimum limit torque MGmin is supplied.
  • the switching device 19 is connected to the device 16. If the device 16 sends no control signal, the input of the switching device 19 is connected to the output of the switching device 19, to which the maximum limit torque Mmax is applied. In this case, the maximum limit torque Mmax is passed from the switching device 19 to a device 21.
  • the input of the switching device 19 is connected to the output of the switching device 19 to which the minimum limiting torque MGmin is applied.
  • the minimum limit torque MGmin is passed from the switching device 19 to a limiting device 21.
  • a device 20 between the switching device 19 and the device 21 to a device 20 is provided.
  • This device 20 receives from the switching device 19 a value for the minimum limit torque MGmin or a value for the maximum limit torque Mmax. If the new incoming value deviates from the previous old value, then device 20 adjusts its output value via a transient function, e.g. a ramp, steadily to the newly received value. The device 20 outputs its output value to a device 21.
  • a transient function e.g. a ramp
  • the device 21 is also supplied by the device 12, the provisional allowable torque Mvzul. From the different supplied torque Mmax or MGtnin and Mvzul the device 21 determines a value for a final allowable torque Mzul.
  • the determined value for the final permissible torque Mzul is forwarded to the function computer 1 for the purpose of limiting Msoll.
  • the monitoring computer 2 outputs the final permissible torque Mzul for implementing a speed-dependent torque comparison and, if appropriate, for triggering fault reactions to other, not shown, functional areas of the monitoring computer 2.
  • a provisional desired torque Mvsoll is determined in the device 4 from many different torque requests.
  • this target torque Mvsoll is limited by a maximum torque Mmax.
  • the monitoring computer 2 forms as another Limit a value for a final allowable moment Mzul. Since v ⁇ x is not satisfied, the switching device 19 remains in the illustrated basic position and forwards the moment Mmax on. Accordingly, this value Mmax or a transition value for Mmax formed in device 20 in device 21 is compared with Mvzul. The smaller of these two values is output as the current value for Mzul.
  • the switching device 9 switches over and forwards the values output by the device 8.
  • the accelerator pedal-dependent limit torque MGrenz is forwarded. Only if the value of MGrenz falls below the value of MGmin does the device 8 forward MGmin.
  • the value Mzul is formed as a further limitation. If the vehicle speed lies below the limit value x and the actual rotational speed Nist does not exceed the limit value Nmax, then, as in normal operation, Mmax or a transition value for Mmax formed in device 20 in device 21 is compared with Mvzul. The smaller of the two values is output as the current value for Mzul.
  • the provisional setpoint torque Mvsoll in the device 11 is generally limited by MGrenz and Mmax to a final setpoint torque Msetpoint upwards.
  • the function computer 1 limits the provisional setpoint torque Mvsetpoint with MGmin. Since MGmin is a very low value, this usually means that a final target torque Msetpoint limited to MGmin is formed in device 11.
  • the monitoring level 2 in the starting range detects that the rotational speed Nist exceeds the maximum rotational speed Nmax, then means 16 sends a signal to the switching device 19.
  • the minimum limit torque MGmin is passed from the switching device 19 or a transition value formed in the device 20 to the device 21.
  • the final permissible torque Mzul is limited to MGmin upwards.
  • Mzul is passed on to the device 11 of the function computer 1.
  • the provisional setpoint torque Mvsoll is now limited by Mzul to the value of MGmin and this value is output as the desired torque Msoll to be controlled.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit zum Betreiben eines Fahrzeugantriebes sowie ein Verfahren zum Betreiben der Steuereinheit. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinheit für einen Fahrzeugantrieb mit verbesserter Fehlererkennungsempfindlichkeit anzugeben. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das von der Steuereinheit ausgegebene abschließendes Sollmoment (Msoll) mit einem von den Mess-/Stellgrößen des Fahrpedalwertgebers abhängigen Grenzmoment (MGrenz) nach oben zu begrenzen, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (v) unterhalb einer Anfahrgrenzgeschwindigkeit (x) liegt.

Description

Steuereinheit zum Betreiben eines Fahrzeugantriebes
Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit zum Betreiben eines Fahrzeugantriebes sowie die Anwendung der Steuereinheit zum Betreiben einer Brennkraftmaschine oder einer elektrischen Maschinen in einem Kraftfahrzeug und ein Verfahrens zum Betreiben der Vorrichtung.
Die Überwachung von Antriebssteuergeräten ist im Allgemeinen als Drei -Ebenen-Überwachungskonzept ausgeführt. Ein derartiges Überwachungskonzept ist aus der Druckschrift DE 44 38 714 Al bekannt. Sie beschreibt . ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebsleistung eines Fahrzeuges mit einem Mikrocomputer mit wenigstens zwei voneinander unabhängigen Ebenen, wobei eine erste Ebene die Steuerfunktionen und eine zweite Ebene die Überwachungsfunktionen durchführt. Eine dritte Ebene bildet eine Kontrollebene, welche die Überwachungsebene und damit den Mikrocomputer kontrolliert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinheit für einen Fahrzeugantrieb mit verbesserter Fehlererkennungsempfindlichkeit anzugeben .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst .
Dazu weist die erfindungsgemäße Steuereinheit eine erste Begrenzungseinrichtung auf, in der ein vorläufiges Sollmoment mit einem maximalen Grenzmoment auf ein abschließendes Sollmoment nach oben begrenzbar ist, wenn eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einer Anfahrgrenzgeschwindigkeit ist. In der Begrenzungseinrichtung ist dieses vorläufige Sollmoment mit einem von den Mess- /Stellgrößen des Fahrpedalwertgebers abhängigen Grenzmoment auf ein abschließendes Sollmoment nach oben begrenzbar, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Anfahrgrenzgeschwindigkeit liegt.
Die Anfahrgrenzgeschwindigkeit definiert für die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Grenze. Ab und oberhalb dieser Anfahrgrenzgeschwindigkeit befindet sich das Fahrzeug im normalen Fahrbetrieb. In diesem Bereich wird das Sollmoment durch ein maximales Grenzmoment nach oben begrenzt . Damit wird verhindert, dass der Antrieb im Fehlerfall versucht ein unerwünscht- hohes Moment zu erzeugen.
Geschwindigkeiten unterhalb der Anfahrgrenzgeschwindigkeit werden dem Anfahrbereich des Fahrzeuges zugerechnet. In diesem Fall wird das Sollmoment mit einem von den Mess- /Stellgrößen des Fahrpedalwertgebers abhängigen Grenzmoment nach oben begrenzt. Dies hat den Vorteil, dass das Grenzmoment niedriger als das maximale Grenzmoment gewählt werden kann. Dadurch wird die Fehlererkennungsempfindlichkeit der Vorrichtung im Anfahrbereich erhöht .
In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen, durch die das von den Mess-/Stellgrößen des Fahrpedalwertgebers abhängige Grenzmoment mit einem festlegbaren minimalen Grenzmoment nach unten begrenzbar ist. Bei Brennkraftmaschinen ist es, z.B. wegen der Einhaltung von Abgasvorschriften, notwendig, eine untere Betriebsgrenze festzulegen, die im Stillstand oder im Anfahrbetrieb nicht unterschritten werden soll. Das minimale Grenzmoment stellt diese untere Betriebsgrenze dar und sichert einen ordnungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugantriebs.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und den Beschreibungen hervor. Nachfolgend wird die in der Fig. gezeigte schematische Darstellung einer Ausführungsform der Steuereinheit näher beschrieben.
Die Fig. zeigt eine Steuereinheit eines Fahrzeugantriebs, typischerweise einer Brennkraftmaschine. Die dargestellte Steuereinheit ist aber auch für andere Antriebe, wie elektromechanische Antriebe, Hybridantriebe oder Brennstoffzellen geeignet.
Die Steuereinheit weist u.a. eine Prozess-Ebene 1 für die Berechnung von Antriebssteuerungs- und Diagnosefunktionen auf, die im Folgenden als Funktionsrechner 1 bezeichnet wird, und eine zugehörige Prozessüberwachungs-Ebene 2 zur Überwachung von drehmomentrelevanten
Antriebssteuerungsfunktionen des Funktionsrechners 1, die nachfolgend als Überwachungsrechner 2 bezeichnet wird. Der Funktionsrechner 1 erhält über externe Verbindungen 3a bis 3d Informationen von Mess- oder Stellwertgebern über den Betriebszustand des Kraftfahrzeuges und/oder der Brennkraftmaschine. Dazu werden Mess-/Stellgrößen an den Funktionsrechner 1 weitergegeben. Beispielsweise erhält der Funktionsrechner 1 über eine externe Verbindung 3a Informationen eines Pedalwertgebers eines Gaspedals, über eine Verbindung 3b Informationen über die Einstellung eines Fahrgeschwindigkeitsbegrenzers und über eine Verbindung 3c eine Momentenvorgabe Md eines elektronischen Stabilitäts- Programms oder dergleichen. Eine Verarbeitungseinrichtung 4 des Funktionsrechners 1 verarbeitet die eingehenden Informationen und berechnet aus den unterschiedlichen eingehenden Mess-/Stellgrößen und ggf. den ihnen zugeordneten Zusatzinformationen ein vorläufiges Sollmoment Mvsoll. Außerdem regelt die
Verarbeitungseinrichtung 4 das Anfahrdrehmoment . Weiterhin passt die Einrichtung 4 das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges dem vom Pedalwertgeber des Gaspedals angeforderten Pedalwert an.
Eine Zuordnungseinrichtung 5 des Funktionsrechners 1 ordnet einem ihr von der Verarbeitungseinrichtung 4 zugeführten vorläufigen Sollwert Mvsoll eine maximale Drehzahl Nmax zu.
In einer Einrichtung 6 wird der Wert für Nmax mit einer aktuellen Ist-Drehzahl Nist verglichen. In der dargestellten Ausführungsform wird von Nmax der Wert für die aktuelle Ist- Drehzahl Nist abgezogen. Dabei kann es sich um die Drehzahl eines Fahrzeugrades oder eines Fahrzeugantriebes (z.B. einer Brennkraftmaschine) handeln. Die Einrichtung 6 führt das Ergebnis dieser Operation einer Einrichtung 7 zu.
Die Einrichtung 7 ist typischerweise als ein Drehzahlregler ausgeführt, der die Ist-Drehzahl Nist senkt, wenn diese größer als Nmax ist. Die Einrichtung 7 ordnet der maximalen Drehzahl Nmax einen fahrpedalwertabhängigen Drehmomentgrenzwert MGrenz zu und führt diesen Drehmomentgrenzwert MGrenz einer Auswahleinrichtung 8 zu.
In einer alternativen Ausführungsform wird dieser fahrpedalwertabhängigen Drehmomentgrenzwert MGrenz bereits in der Verarbeitungseinrichtung 4 oder der Zuordnungseinrichtung 5 aus Mvsoll ermittelt. Der Auswahleinrichtung 8 wird außerdem noch ein Wert für ein minimales Grenzmoment MGmin zugeführt . Dieses minimale Grenzmoment MGmin ergibt sich aus den Anforderungen der Fahrzeugantrieb für einen ordnungsgemäßen Betrieb. Beispielsweise sind dies die gesetzlichen Forderungen an die Abgaswerte einer Brennkraftmaschine.
Die Auswahleinrichtung 8 ist beispielsweise als Vergleicher ausgeführt. Der Vergleicher 8 ermittelt den größeren der Werte der beiden Momente MGmin und MGrenz als Maximalmoment und führt dieses Maximalmoment einem Eingang einer Schalteinrichtung 9 zu.
Dabei entspricht das sich ergebende Maximalmoment üblicherweise dem Drehmomentgrenzwert MGrenz. Nur wenn der Drehmomentgrenzwert MGrenz kleiner als MGmin ist, gibt die Einrichtung 8 MGmin als Ausgabewert an die Schalteinrichtung 9 aus.
Die Schalteinrichtung 9 weist einen weiteren Eingang auf, dem ein maximales Grenzmoment Mmax zugeführt wird. Dabei kann es sich um ein maximales Grenzmoment der Antriebseinrichtung, z.B. einer Brennkraftmaschine oder um ein maximales Grenzmoment eines Fahrzeugrades handeln.
Die Schalteinrichtung 9 ist mit einer Einrichtung 10 verbunden. Diese Einrichtung 10 steuert die Schaltposition der Schalteinrichtung 9.
Dazu verbindet die Einrichtung 10 den Eingang der Schalteinrichtung 9, an dem maximale Grenzmoment das Mmax anliegt, mit dem Ausgang der Schalteinrichtung 9, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Grenzwert x nicht unterschreitet. In diesem Fall wird Mmax von der Schalteinrichtung 9 an die Einrichtung 11 ausgegeben.
Die Einrichtung 10 verbindet den mit der Einrichtung 8 verbundenen Eingang der Schalteinrichtung 9 mit dem Ausgang der Schalteinrichtung 9, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Grenzwert x unterschreitet. In diesem Fall wird der Ausgabewert der Einrichtung 8 (MGrenz oder MGmin) von der Schalteinrichtung 9 an eine Begrenzungseinrichtung 11 ausgegeben. Dazu sendet Einrichtung 10 typischerweise ein Steuersignal an die Schalteinrichtung 9.
Die Begrenzungseinrichtung 11 erhält von der
Verarbeitungseinrichtung 4 das vorläufige Sollmoment Mvsoll. Dieses vorläufige Sollmoment Mvsoll wird in der Begrenzungseinrichtung 11 auf ein abschließendes Sollmoment Msoll begrenzt.
In der dargestellten Ausführungsform erhält die Einrichtung 11 außerdem von der Überwachungseinheit 2 einen Wert für ein abschließendes zulässiges Moment Mzul .
Die Begrenzungseinrichtung 11 ermittelt aus den unterschiedlichen zugeführten Momenten Mvsoll, Mmax bzw. MGrenz oder MGmin und Mzul einen endgültigen Wert Msoll. Dazu wird das vorläufige Sollmoment Mvsoll mit dem Grenzwert Mmax bzw. MGrenz oder MGmin und dem abschließenden zulässigen Moment Mzul auf das abschließende Sollmoment Msoll begrenzt. Das sich ergebende abschließende Sollmoment Msoll wird zur Umsetzung von dem Funktionsrechner 1 der Steuereinheit ausgegeben.
Der Überwachungsrechner 2 der Steuereinheit erhält über externe Verbindungen 3a bis 3d Informationen über den Betriebszustand des Kraftfahrzeuges und des Fahrzeugantriebes. In der dargestellten Ausführungsform werden diese Informationen über den Funktionsrechner 1 an den Überwachungsrechner 2 weitergeleitet.
Dabei handelt es sich beispielsweise um Informationen eines Pedalwertgebers eines Gaspedals, Informationen über die Einstellung eines Fahrgeschwindigkeitsbegrenzers und um eine Momentenvorgabe Md eines elektronischen Stabilitätsprogramms.
Eine Einrichtung 12 des Überwachungsrechners 2 verarbeitet die eingehenden Informationen und berechnet aus den unterschiedlichen eingehenden Momentenanforderungen und ggf. den ihnen zugeordneten Zusatzinformationen ein vorläufiges zulässiges Moment Mvzul . Außerdem regelt diese Verarbeitungseinrichtung 12 das Anfahrdrehmoment. Weiterhin passt die Einrichtung 12 das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs dem vom Pedalwertgeber des Gaspedals angeforderten Pedalwert an.
Eine Zuordnungseinrichtung 13 des Überwachungsrechners 2 ordnet einem ihr von der Verarbeitungseinrichtung 12 zugeführten vorläufigen zulässigen Moment Mvzul eine maximale Drehzahl Nmax zu. Dazu ist in der Zuordnungseinrichtung 13 beispielsweise ein Kennlinienfeld oder eine Umrechnungsfunktion hinterlegt.
In einer Einrichtung 14 wird der Wert für Nmax mit einer aktuellen Ist-Drehzahl Nist verglichen. In der dargestellten Ausführungsform wird von Nmax der Wert für die aktuelle Ist- Drehzahl Nist abgezogen. Dabei kann es sich um die Drehzahl eines Fahrzeugrades oder eines Fahrzeugantriebes (z.B. einer Brennkraftmaschine) handeln. Die Einrichtung 14 führt das Ergebnis dieser Operation einer Einrichtung 15 zu. Die Einrichtung 15 ist typischerweise als ein Vergleicher ausgeführt. Ist Nmax - Nist >= 0, so wird kein Signal (bzw. der Wert 0) von der Einrichtung 15 an Einrichtung 16 weitergegeben. Ist Nmax - Nist < 0, so ein Signal (bzw. der Wert 1) von der Einrichtung 15 an Einrichtung 16 weitergegeben .
Der Einrichtung 16 ist außerdem noch mit Einrichtung 17 verbunden. Diese Einrichtung 17 gibt ein Signal (bzw. einen Wert 1) an die Einrichtung 16, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v einen Grenzwert x unterschreitet.
Die Einrichtung 16 ist typischerweise als Logisches „UND" ausgeführt. Sie gibt ein Steuersignal an eine Schalteinrichtung 19, wenn an beiden Eingängen der Einrichtung 16 ein Signal anliegt (bzw. Einrichtung 17 und Einrichtung 15 beide einen Wert 1 an die Einrichtung 16 senden) . Zwischen der Einrichtung 16 und einer Einrichtung 19 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Einrichtung 18 vorgesehen.
Die Einrichtung 18 verzögert die Signale. Damit werden Laufzeitunterschiede zwischen Funktionsebene und Überwachungsebene, z.B. durch die Reaktionszeit des Drehzahlreglers 7, kompensiert und der Datenfluss synchronisiert. Alternativ oder ergänzend ist vorgesehen, erst dann ein Signal von Einrichtung 18 an Einrichtung 19 zu senden, wenn die Bedingungen Nist >= Nmax und v < x über eine festgelegte Zeitspanne vorgelegen haben.
Die Schalteinrichtung 19 weist einen Eingang auf, dem das maximale Moment Mmax einer Fahrzeugrades oder des Fahrzeugantriebes zugeführt wird. Die Schalteinrichtung 19 weist einen weiteren Eingang auf, dem ein Wert für das minimale Grenzmoment MGmin zugeführt wird.
Die Schalteinrichtung 19 ist mit der Einrichtung 16 verbunden. Sendet die Einrichtung 16 kein Steuersignal, so wird der Eingang der Schalteinrichtung 19 mit dem Ausgang der Schalteinrichtung 19 verbunden, an dem das maximale Grenzmoment Mmax anliegt. In diesem Fall wird von der Schalteinrichtung 19 das maximale Grenzmoment Mmax an eine Einrichtung 21 weitergegeben.
Sendet die Einrichtung 16 ein Steuersignal, so wird der Eingang der Schalteinrichtung 19 mit dem Ausgang der Schalteinrichtung 19 verbunden, an dem das minimale Grenzmoment MGmin anliegt-. In diesem Fall wird das minimale Grenzmoment MGmin von der Schalteinrichtung 19 an eine Begrenzungseinrichtung 21 weitergegeben.
In der dargestellten Ausführungsform ist zwischen der Schalteinrichtung 19 und der Einrichtung 21 an eine Einrichtung 20 vorgesehen. Diese Einrichtung 20 erhält von der Schalteinrichtung 19 einen Wert für das minimale Grenzmoment MGmin oder einen Wert für das maximale Grenzmoment Mmax. Weicht der neu eingehende Wert von dem bisher vorliegenden alten Wert ab, so passt Einrichtung 20 seinen Ausgabewert über eine Übergangsfunktion, z.B. eine Rampe, stetig an den neu eingegangenen Wert an. Die Einrichtung 20 gibt ihren Ausgabewert an eine Einrichtung 21 aus .
Der Einrichtung 21 wird außerdem von der Einrichtung 12 das vorläufige zulässige Moment Mvzul zugeführt . Aus den unterschiedlichen zugeführten Momenten Mmax bzw. MGtnin und Mvzul ermittelt die Einrichtung 21 einen Wert für ein endgültiges zulässiges Moment Mzul .
Dabei wird Mvzul durch das maximale Grenzmoment Mmax auf Mzul begrenzt, wenn die Fahrgeschwindigkeit v den Grenzwert x nicht unterschreitet und/oder keine zu hohe Drehzahl Nist (>= Nmax) vorliegt. Da im Regelfall das vorläufige zulässige Moment das maximal zulässige Moment nicht übersteigen sollte, wird das endgültige zulässige Moment Mzul meistens dem vorläufigen zulässigen Moment Mvzul entsprechen.
Liegen die Bedingungen für eine zu hohe Drehzahl Nist (>= Nmax) im Anfahrbereich (v < x) vor, so wird das vorläufige zulässige Moment Mvzul durch das, in der Regel sehr niedrige, minimale Grenzmoment MGmin auf das abschließende zulässige Moment Mzul nach oben begrenzt. In diesem Fall ergibt sich ein_ sehr niedriges abschließendes zulässiges Moment Mzul. -
Der ermittelte Wert für das abschließende zulässige Moment Mzul wird zur Begrenzung von Msoll an den Funktionsrechner 1 weitergegeben. Darüber hinaus gibt der Überwachungsrechner 2 das abschließende zulässige Moment Mzul zur Umsetzung eines drehzahlabhängigen Momentenvergleichs und ggf. zum Auslösen von Fehlerreaktionen an andere, nicht dargestellte, Funktionsbereiche des Überwachungsrechners 2 aus.
Im Funktionsrechner 1 wird in der Einrichtung 4 aus vielen verschiedenen Momentenanforderungen ein vorläufiges Sollmoment Mvsoll ermittelt.
Im normalen Fahrbetrieb, ab einer Fahrgeschwindigkeitsgrenze x aufwärts, wird dieses Sollmoment Mvsoll von einem maximalen Moment Mmax begrenzt. Zusätzlich bildet der Überwachungsrechner 2, wie bereits dargestellt, als weitere Begrenzung einen Wert für ein abschließendes zulässiges Moment Mzul . Da v < x nicht erfüllt ist, bleibt die Schalteinrichtung 19 in der dargestellten Grundstellung und leitet das Moment Mmax weiter. Entsprechend wird dieser Wert Mmax bzw. ein in Einrichtung 20 gebildeter Übergangswert für Mmax in Einrichtung 21 mit Mvzul verglichen. Der kleinere dieser beiden Werte wird als aktueller Wert für Mzul ausgegeben.
Im Anfahrbereich, unterhalb einer Fahrgeschwindigkeitsgrenze x, schaltet die Schalteinrichtung 9 um und leitet die von Einrichtung 8 ausgegebenen Werte weiter. In der Regel wird dabei das fahrpedalwertabhängige Grenzmoment MGrenz weitergeleitet. Nur wenn der Wert von MGrenz den Wert von MGmin unterschreitet gibt die Einrichtung 8 MGmin weiter. Im Überwachungsrechner 2 wird als weitere Begrenzung der Wert Mzul gebildet. Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb des Grenzwertes x und überschreitet die Istdrehzahl Nist nicht den Grenzwert Nmax, so wird, wie im Normalbetrieb, Mmax bzw. ein in Einrichtung 20 gebildeter Übergangswert für Mmax in Einrichtung 21 mit Mvzul verglichen. Der kleinere der beiden Werte wird als aktueller Wert für Mzul ausgegeben. Das vorläufige Sollmoment Mvsoll wird in diesem Fall in Einrichtung 11 in der Regel durch MGrenz und Mmax auf ein abschließendes Sollmoment Msoll nach oben begrenzt. Sollte im Anfahrbereich allerdings MGrenz einen Wert kleiner als MGmin annehmen, so begrenzt der Funktionsrechner 1 das vorläufige Sollmoment Mvsoll mit MGmin. Da MGmin ein sehr niedriger Wert ist, bedeutet dies üblicherweise, dass in Einrichtung 11 ein auf MGmin nach oben begrenztes abschließendes Sollmoment Msoll gebildet wird.
Wenn die Überwachungsebene 2 im Anfahrbereich erkennt, dass die Drehzahl Nist die maximale Drehzahl Nmax übersteigt, so sendet Einrichtung 16 ein Signal an die Schalteinrichtung 19. Nunmehr wird das minimale Grenzmoment MGmin von der Schalteinrichtung 19 oder ein in der Einrichtung 20 gebildeter Übergangswert an die Einrichtung 21 weitergegeben. Damit wird in der Begrenzungseinrichtung 21 das abschließende zulässige Moment Mzul auf MGmin nach oben beschränkt. Dieses Moment Mzul wird an die Einrichtung 11 des Funktionsrechners 1 Weitergegeben. Dort wird nunmehr auch das vorläufige Sollmoment Mvsoll durch Mzul auf den Wert von MGmin beschränkt und dieser Wert als anzusteuerndes Sollmoment Msoll ausgegeben.

Claims

Patentansprüche
1. Steuereinheit zum Betreiben eines Fahrzeugantriebes mit einem Funktionsrechner (1) und einem Überwachungsrechner (2) , wobei
- der Funktionsrechner (1) über eine Datenverbindung (3a, 3b, 3c, 3d) mit einem Fahrpedalwertgeber und einem weiteren Messwert- oder Stellwertgeber verbunden ist, und
- in einer Verarbeitungseinrichtung (4) aus Mess- /Stellgrößen der Mess- oder Stellwertgeber ein vorläufiges Sollmoment (Mvsoll) bildbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Begrenzungseinrichtung (11) vorgesehen ist, in der dieses vorläufige Sollmoment (Mvsoll)
- mit einem maximalen Grenzmoment (Mmax) auf ein abschließendes Sollmoment (Msoll) nach oben begrenzbar ist, wenn eine erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (v) größer oder gleich einer Anfahrgrenzgeschwindigkeit
(x) ist,
- mit einem von den Mess-/Stellgrößen des Fahrpedalwertgebers abhängigen Grenzmoment (MGrenz) auf ein abschließendes Sollmoment (Msoll) nach oben begrenzbar ist, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit (v) unterhalb einer Anfahrgrenzgeschwindigkeit (x) liegt.
2. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Begrenzungseinrichtung (8) vorgesehen ist, in der das Grenzmoment (MGrenz) mit einem festlegbaren minimalen Grenzmoment (MGmin) nach unten begrenzbar ist.
3. Steuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Begrenzungseinrichtung (11) das abschließende Sollmoment (Msoll) mit einem im Überwachungsrechner (2) gebildeten variablen Grenzwert (Mzul) nach oben begrenzbar ist.
4. Steuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuordnungseinrichtung (5) und ein Drehzahlregler (7) -vorgesehen sind, wobei
- mittels der Zuordnungseinrichtung (5) dem vorläufigen Sollmoment (Mvsoll) eine maximale Drehzahl (Nmax) zuordenbar ist und
- eine erfasste Drehzahl (Nist) durch den Drehzahlregler (7) absenkbar ist, wenn eine erfasste Drehzahl (Nist) größer ist als die maximale Drehzahl (Nmax) .
5. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- die in den Funktionsrechner (1) eingehenden Mess- /Stellgrößen auch in einen dem Funktionsrechner (1) zugeordneten Überwachungsrechner (2) eingehen,
- in dem Überwachungsrechner (2) aus den eingehenden Mess-/Stellgrößen ein vorläufiges zulässiges Moment
(Mvzul) bildbar ist.
6. Steuereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsrechner (2) eine Begrenzungseinrichtung (21) aufweist, in der das vorläufige zulässige Moment (Mvzul) mit dem maximalen Moment (Mmax) auf ein endgültiges zulässiges Moment (Mzul) nach oben begrenzbar ist, wenn die erfasste Antriebsdrehzahl (Nist) kleiner oder gleich der ihr zugeordneten maximalen Drehzahl (Nmax) ist und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) größer oder gleich dem ihr zugeordneten Grenzwert (x) ist.
7. Steuereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsrechner (2) eine Begrenzungseinrichtung (21) aufweist, in der das vorläufige zulässige Moment (Mvzul) mit dem minimal zulässigen Grenzmoment (MGmin) - auf ein endgültiges zulässiges Moment (Mzul) nach oben begrenzbar ist, wenn die erfasste Antriebsdrehzahl (Nist) größer als die ihr zugeordnete maximale Drehzahl (Nmax) ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) den ihr zugeordneten Grenzwert (x) unterschreitet .
8. Steuereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Überwachungsrechner (2) erst dann erkennbar ist, dass die Drehzahl (Nist) des Fahrzeugantriebes größer oder gleich der maximalen Drehzahl (Nmax) ist und die Geschwindigkeit (v) des Fahrzeuges den ihr zugeordneten Grenzwert (x) überschreitet, wenn diese Bedingungen über eine variabel festlegbare Zeitdauer (dt) gemeinsam vorliegen.
9. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einrichtung (20) des Überwachungsrechners (2) eine Übergangsfunktion für einen stetigen Übergang von einem bisher anliegenden Grenzwert (Mmax; MGmin) zu einem neu zugeführten Grenzwert (MGmin; Mmax) bildbar und der Begrenzungseinrichtung (21) zuführbar ist.
10. Steuereinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Überwachungsrechner (2) ein Fehlersignal erzeugbar und ausgebbar ist, wenn dieser erkennt, dass die erfasste Drehzahl (Nist) des Fahrzeugantriebes größer als eine Maximaldrehzahl (Nmax) ist.
11. Verwendung der Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine oder einer elektrischen Maschinen in einem Kraftfahrzeug.
12. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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