Beschreibung
Titel
Einrichtung zum Ermitteln von Steuergeräteparametern
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln von Steuergeräteparametern.
Stand der Technik
Im Bereich der Steuergeräte-Applikation bzw. -Datenfindung werden die Eigenschaften und das Verhalten des Fahrzeugsystems durch Anwendungs- bzw. Applikationsdaten bereitgestellt. Diese Anwendungsparameter, die auch als Steuergeräteparameter bezeichnet werden, beeinflussen somit das Fahrverhalten des Fahrzeugs, da diese die Funktionen des Steuergeräts und damit die Funktionsweise des Steuergeräts definieren.
Die genannten Steuergerätefunktionen bieten die Möglichkeit, mittels eines Parametersatzes, in vielen Fällen auch mittels mehrerer Parametersätze, über Konstanten, Kennlinien und Kennfelder feste Einstellungen zu bestimmen. Dabei ist zu beachten, dass die Komplexität der Funktionen und somit auch die Anzahl der Kennfelder ständig zunehmen. Funktionsspezialisten, die im günstigsten Fall den Einfluss jedes Parameters kennen, können so die Funktionen den Anforderungen des Kunden entsprechend auslegen.
Die Komplexität der Funktionen und somit auch die Anzahl der Funktionsparameter steigen mit zunehmenden Anforderungen an das System. Gleichzeitig fordert aber der Kunde eine Vereinfachung der Strukturen, da eine komplexe Software- Struktur nur mit Expertenwissen zu handhaben und schwer zu applizieren ist.
Weiterhin ist zu beachten, dass ein spezifisches Verhalten, bspw. das Fahrverhalten, durch sehr viele Steuergeräteparameter eingestellt werden kann. Darüber
hinaus können sich die Steuergeräte- bzw. Funktionsparameter, die für ein gewünschtes Verhalten verantwortlich sind, gegenseitig beeinflussen.
Derzeit ist es üblich, direkt die einzelnen Funktionsparameter einer Steuergeräte- funktion zu verändern. Bei dieser Vorgehensweise hängt die Qualität von der Erfahrung des Applikateurs ab. In der Regel wird dabei nach Vorgabe eines Dokuments vorgegangen. Im Rahmen der Applikation wird das Ziel durch mehrere Iterationen und dabei bspw. durch Messen, Bewerten und Verändern ermittelt. Um verschiedene Verhaltungsweisen darzustellen, können heute zwei, in wenigen Fällen mehrere, unterschiedliche Sätze von Funktionsparametern im Steuergerät gespeichert werden.
Für den Nutzer des von dem Steuergerät gesteuerten Systems, wie bspw. dem Fahrer eines Fahrzeugs, in dem das Steuergerät mit den durch die eingestellten Parameter beeinflussten Funktionen zur Anwendung kommen, sind die Funktionen und die diese beeinflussenden Parameter kaum nachzuvollziehen. Weiterhin ist zu beachten, dass die Komplexität der Funktionen und somit auch die Anzahl der Funktionsparameter mit zunehmenden Anforderungen an das Fahrzeug steigen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschla- gen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Patentansprüchen und der Beschreibung.
Somit ist vorgesehen, Steuergerätefunktionen nach Anforderungen, bspw. Zielgrößen und/oder Bewertungskriterien, des Herstellers und des Endkunden über Funktionsparameter auszulegen. Zielgrößen beziehen sich dabei auf ein erwünschtes Verhalten des Kraftfahrzeugs, bspw. hinsichtlich des Fahrkomforts und der Dynamik. Als Funktionsparameter hierfür dienen bspw. Zeitkonstanten, Verstärkungsfaktoren und Auslöseschwellen. Für das Verhalten hinsichtlich bspw. Emissionen, Leistung und Verbrauch dienen als Funktionsparameter der Einspritzdruck, der Raildruck, die Abgasrückführung und die Ventilstellung bzw. leiten sich daraus ab.
In Ausgestaltung ist es möglich, dass der Nutzer über eine Gewichtung oder über Gewichtungen von Zielgrößen das gewünschte Verhalten vorgibt. Mit dem vorgestellten Verfahren wird somit eine Abstraktion der einzelnen Funktionsparameter einer Steuergerätefunktion durchgeführt. Durch diese Abstraktion werden dann nicht mehr die Funktionsparameter durch den Bearbeiter eingestellt, sondern das von der Funktion zu beeinflussende Verhalten. Auf diese Weise ist es möglich, im Fall einer Fahrverhaltensapplikation mittels einer Nutzer- schnittsteile bzw. einer Mensch-Maschine-Schnittstelle das Fahrzeugverhalten quasi kontinuierlich einzustellen. Hierzu dient bspw. ein Schieberegler bzw. slider einer Mensch-Maschine-Schnittstelle bzw. GUI (GUI: graphical user interface; graphische Nutzerschnittstelle). Die eigentlichen Funktionsparameter werden durch einen Algorithmus basierend auf den Schieberegler-Positionen eingestellt. Alternativ könnte auch ein Drehregler bzw. Drehknopf oder andere Einrichtungen, die eine kontinuierliche Verstellung zulassen, verwendet werden.
Ein mögliche Ausführung bzw. Ausweitung dieses Ansatzes sieht vor, dass diese quasi kontinuierliche Einstellmöglichkeit dem Endkunden als Fahrzeug- Leistungsmerkmal bzw. feature angeboten wird. Die erforderlichen Daten können von einem separat verfügbaren Speichermedium, wie bspw. USB, DVD, SD usw., bereitgestellt werden.
Mit dem beschriebenen Verfahren wird eine im Vergleich zu bekannten Vorge- hensweisen einfachere Applikation der Funktions- bzw. Steuergeräteparameter erreicht. Zudem wird eine gleichbleibend hohe Qualität der Applikation gewährleistet. Insbesondere wenn nur optimale Parameter eingesetzt werden, herrscht eine genaue Kenntnis zu Grenzen und Möglichkeiten des Systems. Weiterhin ist die Möglichkeit gegeben, dass der OEM oder der Endkunde, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, das Verhalten selbst einstellen kann.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, in einer sogenannten statistischen Versuchsplanung (DoE: Design of Experiments) die Sätze optimaler Parameter zu ermitteln. Diese Änderungen werden anhand einer Versuchs- /Messautomatisierung durchgeführt und aufgezeichnet. Die Versuchsergebnisse werden auf Grundlage spezifischer Bewertungskriterien ausgewertet. Zu beach-
ten ist, dass die Beziehung zwischen den Applikationsparametern und den Bewertungskriterien in einem Modell abgebildet werden kann. Mittels dieses Modells kann eine multikriterielle Optimierungsaufgabe hinsichtlich der Bewertungskriterien durchgeführt werden. Als Ergebnis erhält man eine Reihe von optimalen Applikations-Datensätzen, die bspw. durch den Einsatz von Schiebereglern in einer GUI eingestellt werden können.
Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Parameter mittels anderer Verfahren zu ermitteln. Bspw. können die Parameter auch durch eine Optimierung auf einem physikalischen Modell oder durch eine Online-Optimierung auf dem realen System ermittelt werden. Die Parametersätze können in einem sogenannten Modell optimaler Parameter abgelegt sein.
Zum Bereitstellen eines Modells optimaler Parameter werden vorab direkt auf dem System oder auf einem Verhaltensmodell des Systems (entspricht Kriterienmodell) über alle notwendigen Betriebspunkte mit einem Optimierer eine Mehrzieloptimierung auf allen notwendigen Zielgrößen und/oder Kriterien mit den verfügbaren Funktionsparametern durchgeführt. Die aus der Optimierung erhaltenen Ergebnisse beinhalten dann für jeden Betriebspunkt die optimierten Funktionsparameter für alle Kompromisse der Zielgrößen und/oder Kriterien.
Aus den durch die Optimierung erhaltenen Ergebnissen kann dann ein betriebspunktabhängiges Modell optimaler Parameter erstellt werden. Dies kann in Form von Kennfeldern und mehrdimensionalen Datenmodellen erfolgen. Die Eingänge des Modells sind die Betriebspunkte und die Zielgrößen und/oder Kriterien oder deren Gewichtung und damit die Gewichtung der Zielgrößen/Kriterien.
Die einfachste Form der Darstellung optimaler Parameter erfolgt über eine Liste, in der die Optimierergebnisse über die Betriebspunkte und über verschiedene Kompromisse der Bewertungskriterien hinterlegt sind.
Mit der vorgestellten Einrichtung kann die Auswahl eines gewünschten Verhaltens sehr schnell und komfortabel erfolgen. Außerdem lässt sich das Vorgehen auf viele Applikationsaufgaben anwenden. Das Know-How bzw. Wissen über die Steuergerätefunktion und das Applikationswissen kann kompakt in diesem Vor-
gehen zusammengeführt werden. Der Kunde, bspw. der OEM oder der Endkunde, kann sich das Verhalten auf einfache Weise selbst einstellen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt eine Vorgehensweise zur Ermittlung optimaler Parameter mittels einer statistischen Versuchsplanung.
Figur 2 zeigt die Vorgehensweise aus Figur 1 , wobei eine kriterienbezogene Applikation hervorgehoben ist.
Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der beschrieben Einrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
In Figur 1 ist ein Verhaltensmodell bzw. Parameter-Kriterien-Modell 10 dargestellt, in das Steuergeräteparameter 12 eingegeben werden, die in dem Modell 10 mittels eines Interpreters 22 interpretiert werden, so dass sich Kriterien 16 Fs und Ta ergeben.
In einer statistischen Versuchsplanung 18 (DoE) wird vorgegeben, welche Parametervariationen bzw. -kombinationen bei welchen Betriebspunkten sinnvoll
sind. Über eine Messautomatisierung 20 führt man die im Versuchsplan 18 vorgegebenen Parameter und Betriebspunktvariationen am System durch.
Auf der Systemantwort werden zu jeder Parameter- und Betriebspunktvariation die Kriterien, die für die Beurteilung des Systems notwendig sind, in dem Interpreter 22 berechnet. Diese Vorgänge können sowohl statischer als auch dynamischer Natur sein.
In einem weiteren Werkzeug 23 wird ein Verhaltensmodell bzw. Datenmodell 24 erstellt. Innerhalb des Werkzeugs 23 kann mit einem Optimierer 28 optimiert und die Ergebnisse mit einem Visualisierer 30 angezeigt bzw. visualisiert werden. Auf Grundlage dieser Daten kann das Verhaltensmodell 24 des Systems berechnet werden. Optimierte Steuergeräteparameter 34 werden dann einer Applikation 36, in diesem Fall einem Kraftfahrzeug, zur Verfügung gestellt.
In Figur 2 ist eine der Figur 1 vergleichbare Darstellung der Ermittlung optimaler Parameter mittels eines DoE-Versuchsplans gegeben. In dieser Darstellung ist eine kriterienbezogene Applikation 50 gezeigt, die auf Basis optimaler Parameter und des Zielkonflikts 52 zwischen den Bewertungskriterien, bspw. Dynamik- Komfort, arbeitet. Die optimalen Parameter und der Zielkonflikt zwischen den Kriterien sind Ergebnisse des Optimierers 28. Über eine Benutzeroberfläche kann man einen Kompromiss im Zielkonflikt auswählen. Die entsprechenden Parame- ter sind hinterlegt und werden im Steuergerät eingestellt.
In dieser Ausführung werden somit Steuergeräte- bzw. Applikationsparameter 12 mittels der statistischen Versuchsplanung (DoE) 18 verändert. Dabei werden Änderungen anhand einer Versuchs-/Messautomatisierung 20 durchgeführt und aufgezeichnet. Sich ergebende Versuchsergebnisse werden dann anhand spezifischer Bewertungskriterien ausgewertet. Eine Beziehung zwischen den Steuergeräteparametern 12 und den Bewertungskriterien werden in einem Modell 24 abgebildet. Mit diesem Modell 24 kann eine multikriterielle Optimierung unter Berücksichtigung der Bewertungskriterien durchgeführt werden. Es ergibt sich eine Reihe von optimalen Applikations-Datensätzen, die durch den Einsatz einer Nutzerschnittstelle quasi kontinuierlich eingestellt werden können.
In Figur 3 ist in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der Einrichtung zum Ermitteln von Funktionsparametern dargestellt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist. Diese Einrichtung 100 kann bspw. durch ein Computerprogramm implementiert sein, das innerhalb einer Steuergeräte- Software zur Ausführung kommen kann.
Die Einrichtung 100 ist mit einem Steuergerät 102 verbunden und weist eine Benutzeroberfläche 104 auf, auf der eine Nutzerschnittstelle 106, die als graphische Benutzerschnittstelle in Form eines Schiebereglers ausgebildet ist, vorgesehen ist.
Mit dieser Nutzerschnittstelle 106 können Zielgrößen, die sich auf ein Verhalten eines Fahrzeugs beziehen, oder auch Gewichtungen von Zielgrößen von einem Nutzer vorgegeben werden.
Die auszuwählenden Zielgrößen bzw. die Gewichtungen von Zielgrößen sind Sätzen 108 und 1 10 von Parametern 1 12 und 1 14 bzw. 1 16 und 1 18 zugeordnet, die in einer Speichereinheit 1 19 abgelegt sind.
Entsprechend der Zuordnung (Pfeil 120) wird auf die vorgegebenen Zielgrößen der Satz 108 oder 1 10 mit den enthaltenden Parametern 1 12, 1 14, 1 16, 1 18 verwiesen, der üblicherweise zur Erreichung des gewünschten Verhaltens optimal ist. Diese Parameter 1 12, 1 14 bzw. 1 16, 1 18 werden dann im Steuergerät 102 eingestellt.