WO2012097931A1 - Verfahren zur erkennung von fehlern in einem elektronisch gesteuerten antriebssystem eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren zur erkennung von fehlern in einem elektronisch gesteuerten antriebssystem eines kraftfahrzeuges Download PDF

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Jörg MÖLLMANN
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting errors in an electronically controlled drive system of a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • vehicle-internal electronic control units in this regard have a large software scope for self-diagnosis in addition to
  • Patent claim 1 solved.
  • the dependent claims are advantageous developments of the invention.
  • a first error detection program can be carried out by means of the control unit » by which an error is detected when a defined acceleration gradient which is dependent on an accelerator pedal position change is exceeded for a predetermined period of time.
  • control unit is programmed accordingly.
  • the defined acceleration gradient which is dependent on an accelerator pedal position change, is preferably limited by the maximum gradient of a characteristic curve of the actual functional scope, by means of which a desired vehicle acceleration is predetermined as a function of the accelerator pedal position. This maximum gradient is determined empirically, especially in driving tests, in order to determine which acceleration gradients are just reasonable or manageable for the driver.
  • the defined one (s) dependent on an accelerator pedal position change is preferably limited by the maximum gradient of a characteristic curve of the actual functional scope, by means of which a desired vehicle acceleration is predetermined as a function of the accelerator pedal position. This maximum gradient is determined empirically, especially in driving tests, in order to determine which acceleration gradients are just reasonable or manageable for the driver.
  • Acceleration gradient (s) will be (are) stored in a memory
  • a second fault detection program can be carried out independently of its actual scope of function, by which an error is detected if a defined one - preferably of the
  • Vehicle speed dependent - acceleration threshold is exceeded longer than for a given period.
  • Wheel speeds are detected via corresponding sensors in a known manner anyway, for example for a slip control
  • a vehicle acceleration gradient not determined from the wheel speeds can be determined, for example, by means of a separate longitudinal acceleration sensor or from the tacho signal (eg gearbox output rotational speed).
  • Fig. 2 shows an example for determining a defined one of
  • FIG. 3 shows an example of the second fault detection program
  • Fig. 5 shows an example of the third error detection program, in which a
  • Fig. 6 is a schematic overview of a possible networking of
  • FIG. 7 is a schematic overview of components of a motor vehicle
  • Fig. 7 is a schematic overview of components of a
  • Motor vehicle with a possible network of electronically controlled systems consisting of an internal combustion engine V with electronic engine control unit DMS, shown from an automatic transmission G with electronic transmission control unit EGS and a brake system with electronic brake control unit DSC. Furthermore, the wheels R of the vehicle are shown schematically having sensors for detecting the wheel speeds n_R. The signals for detecting the
  • Wheel speeds n_R are detected, for example, in the brake control unit DSC. From this, for example, an acceleration a n _R determined from the wheel speeds is calculated.
  • the engine control unit DMS receives the determined from the wheel speeds acceleration a n _R, for example, via a digital bus connection, which exists between all control units.
  • Fig. 6 again is a schematic overview of a possible
  • the electronic engine control unit DMS receives the position of the accelerator pedal, for example, directly via the signal of a sensor for measuring the accelerator pedal angle Q F P and the vehicle acceleration ap zg directly via the signal of a sensor for measuring the
  • Error detection program SFJ31 is performed unless another error detection program proceeds to the first error detection program.
  • the "net" longitudinal acceleration of the motor vehicle aFzg (net) is in a known manner to a downdraft acceleration
  • an error is basically detected when a defined of an accelerator pedal position change AaFp / At
  • the first fault detection program SF_01 a is dependent on an accelerator pedal position change Aa F p / ⁇ t, in particular for positive accelerator pedal changes Aa F p / Et
  • the defined acceleration gradient AaFzg (net) / At which is dependent on an accelerator pedal position change ⁇ / ⁇ , is limited by the maximum gradient Aa ⁇ H u Aan »in a characteristic curve of the actual
  • a tolerance range TB is preferably additionally permitted by [AaFzg Aa F p] max (see FIG. 1).
  • FIGS. 4 and 5 show a further special case in the case of a non-activated traction control system when wheel slip occurs which is not compensated by the brake control unit DSC.
  • the engine control unit DS instead of the traction control system or the brake control unit DSC make a drive torque reduction and thus ensure a stable driving condition.
  • Vehicle acceleration gradient Aapzg At (here in Fig. 5 positive gradients) is excluded according to FIG. 5, that the permissible situation according to FIG.

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Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Fehlem in einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges mittels eines elektronischen Steuergeräts erfasst das elektronische Steuergerät zumindest die Fahrpedalstellung und die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges als Eingangssignale. Mittels des Steuergeräts ist unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein erstes Fehlererkennungsprogramm durchführbar, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter von einer Fahrpedalstellungsänderung abhängiger Beschleunigungsgradient länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird.

Description

Verfahren zur Erkennung von Fehlern in einem elektronisch gesteuerten
Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von Fehlern in einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Durch gesetzlich vorgeschriebene Normen (z. B. ISO oder CARB
Standard Vorschriften) besteht seit vielen Jahren die Anforderung für
Kraftfahrzeughersteller, dass elektronische Steuergeräte bzw. elektronisch gesteuerte Systeme in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise die digitale Motorsteuerung oder die adaptive Getriebesteuerung, eigendiagnosefähig sein müssen. Daraus wurden beispielsweise die sogenannten OBD (On- Board-Diagnose) Systeme entwickelt. Ein Beispiel für eine Ausgestaltung eines OBD Systems ist im Patentdokument DE 197 31 283 A1 der
Anmelderin zu finden.
Die kraftfahrzeuginternen elektronischen Steuergeräte weisen diesbezüglich einen großen Softwareumfang zur Eigendiagnose zusätzlich zum
Softwareumfang für die eigentliche Funktionssteuerung auf. Ein Beispiel für eine steuergeräteinterne Eigendiagnose ist Im Patentdokument DE 196 12 857 A1 der Anmelderin beschrieben.
Der Fokus zur .vorgeschriebenen Fehlerdiagnose wurde bisher auf die Eigensicherheit jedes einzelnen Steuergeräts bzw. jedes einzelnen elektronisch gesteuerten Fahrzeugsystems für sich gelegt. Daraus folgt ein hoher Applikationsaufwand. Insbesondere bei einer Motor- bzw.
Brennkraftmaschinensteuerung (für Otto- oder Dieselmotoren) fällt dadurch eine hohe Anzahl von abgespeicherten Kennfeldern an, wenn jede programmierte Funktion abgesichert werden muss. Ein Beispiel allein für den Aufwand einer Funktionsprogrammierung bei der Vorgabe einer Soll- Antriebsleistung in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung ist aus dem Patentdokument DE 102 49 689 A1 der Anmelderin zu entnehmen. Würden die dort dargestellten Kennfelder zur Funktionsprogrammierung eigensicher diagnostiziert werden, wäre etwa der doppelte Programmieraufwand bzw. Speicherplatz erforderlich; denn zu jeder Kennlinie der Kennfelder müsste eine Fehlererkennungsschwelle abgelegt werden (Prinzip siehe Fig. 8). Hierbei ist„QFP" die Stellung des Fahrpedals und„MA" das Soll- Antriebsmoment. Die in Fig. 8 (mit durchgezogener Linie) dargestellte Kennlinie ist eine von vielen Soll-Kennlinien, zu der (gestrichelt dargestellt) eine Fehlererkennungskennlinie programmiert wäre.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erkennung von Fehlern in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Fehlern In einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges mittels eines elektronischen Steuergeräts erfasst das elektronische Steuergerät zumindest die Fahrpedalstellung und die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges als Eingangssignale. Mittels des Steuergeräts ist unabhängig von seinem eigentlichen Funktionsumfang ein erstes Fehlererkennungsprogramm durchführbar» durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter von einer Fahrpedalstellungsänderung abhängiger Beschleunigungsgradient länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird. Zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Steuergerät entsprechend programmiert.
Vorzugsweise ist der definierte von einer Fahrpedalstellungsänderung abhängige Beschleunigungsgradient begrenzt durch die maximale Steigung einer Kennlinie des eigentlichen Funktionsumfangs, durch die abhängig von der Fahrpedalstellung eine Soll-Fahrzeugbeschleunigung vorgegeben wird. Diese maximale Steigung wird empirisch Insbesondere in Fahrversuchen ermittelt, um festzustellen, welche Beschleunigungsgradienten für den Fahrer gerade noch zumutbar bzw. beherrschbar sind. Der (die) definierte(n) von einer Fahrpedalstellungsänderung abhängige(n)
Beschleunigung sgradient(en) wird (werden) in einem Speicher des
Steuergerätes abgelegt und in das Programm des Steuergerätes zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingebunden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist bei nicht betätigtem Fahrpedal mittels des Steuergeräts unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein zweites Fehlererkennungsprogramm durchführbar, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter - vorzugsweise von der
Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiger - Beschleunigungsschwellwert länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Falle eines nicht aktivierten Antriebsschlupfregelsystems mittels des Steuergeräts unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein drittes
Fehlere rkennungsprogramm durchführbar, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei nicht betätigtem Fahrpedal oder abnehmendem Fahrpedalwinkel länger als für einen vorgegebenen Zeitraum ein aus den Raddrehzahlen ermittelter Beschleunigungsgradient positiv ist und gleichzeitig ein nicht aus den Raddrehzahlen ermittelter Fahrzeugbeschleunigungsgradient ebenfalls positiv ist. Hierzu erhält das Steuergerät entweder direkt oder über eine digitale Businformation die Raddrehzahlwerte oder die aus den
Raddrehzahlen ermittelte Beschleunigung als Eingangssignal(e). Die
Raddrehzahlen werden über entsprechende Sensoren in bekannter Weise ohnehin beispielsweise für eine Schlupfregelung erfasst Ein nicht aus den Raddrehzahlen ermittelter Fahrzeug-Beschleunigungsgradient kann beispielsweise mittels eines eigenen Längsbeschleunigungssensors oder aus dem Tachosignal (z. B. Getriebeabtriebsdrehzahl) ermittelt werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 ein Beispiel zum ersten Fehlererkennungsprogramm»
Fig. 2 ein Beispiel zur Ermittlung eines definierten von einer
Fahrpedalstellungsänderung abhängiger Beschleunigungsgradient, Fig. 3 ein Beispiel zum zweiten Fehlererkennungsprogramm,
Fig. 4 ein Beispiel zum dritten Fehlererkennungsprogramm, bei dem kein
Fehler erkannt wird,
Fig. 5 ein Beispiel zum dritten Fehlererkennungsprogramm, bei dem ein
Fehler erkannt wird,
Fig. 6 eine schematische Übersicht über eine mögliche Vernetzung von
elektronischen Steuergeräten zu elektronisch gesteuerten Systemen in einem Kraftfahrzeug, Fig. 7 eine schematische Übersicht über Komponenten eines
Kraftfahrzeuges mit einem mögliches Netz von elektronisch
gesteuerten Systemen und
Fig. 8 eine Fehlerdiagnose nach dem Stand der Technik.
In Fig. 7 ist eine schematische Übersicht über Komponenten eines
Kraftfahrzeuges mit einem mögliches Netz von elektronisch gesteuerten Systemen bestehend aus einer Brennkraftmaschine V mit elektronischem Motor-Steuergerät DMS, aus einem Automatikgetriebe G mit elektronischem Getriebe-Steuergerät EGS und aus einem Bremssystem mit elektronischem Brems-Steuergerät DSC dargestellt. Weiterhin werden schematisch die Räder R des Fahrzeuges dargestellt, die Sensoren zur Erfassung der Raddrehzahlen n_R aufweisen. Die Signale zur Erfassung der
Raddrehzahlen n_R werden beispielsweise im Brems-Steuergerät DSC erfasst. Daraus wird beispielsweise eine aus den Raddrehzahlen ermittelte Beschleunigung an_R berechnet. Das Motor-Steuergerät DMS erhält die aus den Raddrehzahlen ermittelte Beschleunigung an_R beispielsweise über eine digitale Busverbindung, die zwischen allen Steuergeräten besteht. Hierzu ist in Fig. 6 nochmal eine schematische Übersicht über eine mögliche
Vernetzung der elektronischen Steuergeräte DMS, DSC, EGS und optional auch eines Fahrassistent-Steuergerätes FAS über digitale Busverbindungen dargestellt.
Gemäß Fig. 6 erhält das elektronische Motor-Steuergerät DMS die Stellung des Fahrpedals beispielsweise direkt über das Signal eines Sensors zur Messung des Fahrpedalwinkels QFP sowie die Fahrzeug-Beschleunigung apzg direkt über das Signal eines Sensors zur Messung der
Fahrzeuglängsbeschleunigung.
Erfindungsgemäß wird hier beispielsweise mittels des elektronischen Motor- Steuergeräts DMS, das zumindest die Fahrpedalstellung QFP und die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges arzg als Eingangssignaie erfasst, unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein erstes
Fehlere rkennungsprogramm SFJ31 durchgeführt, wenn nicht ein anderes Fehlererkennungsprogramm dem ersten Fehlererkennungsprogramm vorgeht. Die„Netto'-Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges aFzg(netto) ist eine in bekannter Weise um eine Hangabtriebs-Beschleunigung
gegebenenfalls bereinigte Längsbeschleunigung. Wie In Fig. 1 durch die gestrichelte Linie dargestellt, wird demnach grundsätzlich ein Fehler erkannt, wenn ein definierter von einer Fahrpedalstellungsänderung AaFp/At
abhängiger Beschleunigungsgradient AaFzg(netto) Δί länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird. Mit der durchgezogenen Linie wird der Ist-Verlauf angedeutet, der hier nicht zu einer Fehlererkennung führen würde.
Gemäß Fig. 1 wird mit dem ersten Fehlererkennungsprogramm SF_01 a insbesondere für positive Fahrpedalsteliungsänderungen AaFp/Ät ein von einer Fahrpedalstellungsänderung AaFp/At abhängiger
Beschleunigungsgradient AaFzg(netto) /At gemäß einer in Fig. 2 hergeleiteten maximal zulässigen Beschleunigungsänderung [AaFZg/AaFp]max definiert:
Der definierte von einer Fahrpedalstellungsänderung Δαρρ/ΔΙ abhängige Beschleunigungsgradient AaFzg(netto) /At ist begrenzt durch die maximale Steigung Aa^Hu Aan» in einer Kennlinie des eigentlichen
Funktionsumfangs, durch die abhängig von der Fahrpedalstellung ctFp eine Soll-Fahrzeugbeschleunigung aFzg_Soii vorgegeben wird. Dabei wird vorzugsweise zusätzlich ein Toleranzbereich TB um [AaFzg AaFp]max zugelassen (siehe Fig. 1 ).
Gemäß Fig. 1 wird mit einem ersten Fehlererkennungsprogramm SF_01 b insbesondere für negative Fahrpedalsteliungsänderungen Δσρ /Δΐ ein von einer Fahipedalsteliungsäriderurig Actpp/At abhängiger minimaler
Beschleunigungsgradient ÄaFzg(netto) At hier von [AaFZg/AQFp]max=Nult definiert; denn hierdurch wird eine Bremsleistung vom Fahrer angefordert, durch die grundsätzlich nie eine Beschleunigungszunahme erfolgen sollte.
Fig. 3 zeigt ein das erste Fehlererkennungsprogramm SF_01 bei nicht betätigtem Fahrpedal QFP=0 ablösendes zweites Fehlererkennungsprogramm SF_02: Demnach wird bei nicht betätigtem Fahrpedal QFP=0 mittels des Steuergeräts DMS unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein Fehler erkannt, wenn ein definierter vorzugsweise von der
Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg abhängiger Beschleunigungsschwellwert apzgcnetto) länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird; denn auch im Schubbetrieb darf eher keine größere Beschleunigung vorkommen. it den Figuren 4 und 5 wird ein weiterer Sonderfall im Falle eines nicht aktivierten Antriebsschlupfregelsystems dargestellt, wenn Radschlupf auftritt, der nicht durch das Brems-Steuergerät DSC ausgeregelt wird: Hierbei wird mittels des Motor-Steuergeräts DMS ebenfalls unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein drittes Fehlererkennungsprogramm SF_03 zusätzlich oder anstelle des ersten Fehlererkennungsprogramms SF_01 durchgeführt, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei nicht betätigtem Fahrpedal aFp=0 oder bei abnehmendem Fahrpedalwinkel ÄctFp/Ät,<0 länger als für einen vorgegebenen Zeitraum ein aus den Raddrehzahlen ermittelter Beschleunigungsgradient Aan_R/Z-t positiv ist und gleichzeitig ein nicht aus den Raddrehzahlen n_R ermittelter Fahrzeugbeschleunigungsgradient AaFzg/Ät ebenfalls positiv ist. Durch diese Fehlererkennung kann das Motor- Steuergerät D S anstelle des Antriebsschlupfregelsystems bzw. des Brems- Steuergeräts DSC eine Antriebsmomentreduzierung vornehmen und so für einen stabilen Fahrzustand sorgen.
In Fig. 4 wird demnach kein Fehler erkannt, da der Auslöser für den
Radschlupf ein Wechsel von Hoch-Reibwert Phigh auf Niedrig-Reibwert μιονν bei gleichbleibendem Antriebsmoment ist: es ergeben sich gegensinnige Verläufe der beiden Beschleunigungsgradienten Aan_R/At und AaFzg/At.
Gemäß Flg. 5 wird jedoch ein Fehler im Rahmen des Funktionsumfanges erkannt, da trotz gleichbleibendem Hoch-Reibwert phigh offenbar durch einen Fehler im Antriebssystem (z.B. im Brennkraftmaschinensteuergerät DMS oder im Getriebesteuergerät EGS, Fig. 7) das Antriebsmoment unzulässig erhöht wird. Durch Vergleich der Verlaufsrichtungen des
Beschleunigungsgradienten Aan_R/At und des
Fahrzeugbeschleunigungsgradient Aapzg At (hier in Fig. 5 positive Verläufe) wird gemäß Fig. 5 ausgeschlossen, dass die zulässige Situation gemäß Fig.
4 (gegensinnige Verläufe) vorliegt.
Grundsätzlich wird durch alle Fehlererkennungsprogramme SF_01 (in Form einer Beschleunigungs-Änderungs-Überwachung), SF_02 (in Form einer Beschleunigungs-Schub-Überwachung) und SF_03 (in Form eines
Verhinderns ungewollt durchdrehender Räder) im Falle einer
Fehlererkennung das Antriebsmoment reduziert oder ganz abgeschaltet.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird ein systemübergreifendes aber einfaches der Motorsteuerung zugeordnetes Überwachungskonzept geschaffen.

Claims

Verfahren zur Erkennung von Fehlern in einem elektronisch gesteuerten Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von Fehlem in einem elektronisch
gesteuerten Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges mittels eines elektronischen Steuergeräts (DMS), das zumindest die Fahrpedalste!lung (QFP) und die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeuges (aFZg) als Eingangssignale des elektronischen Steuergeräts (DMS) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Steuergeräts (DMS) unabhängig von seinem eigentlichen Funktionsumfang ein erstes Fehlererkennungsprogramm (SF_01 ; SF_01a, SF_01b) durchführbar ist, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter von einer Fahrpedalstellungsänderung (Δαρρ/Δΐ) abhängiger Beschleunigungsgrad ient (AaFzg(netio) /Δΐ) länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der definierte von einer Fahrpedalstellungsänderung (Δαρρ Δί) abhängige Beschleunigungsgradient (AaFzg(nettD) /At) begrenzt ist durch die maximale Steigung ([AaFzg/ActFplmax) einer Kennlinie des eigentlichen Funktionsumfangs, durch die abhängig von der Fahrpedalstellung (aFp) eine Soll-Fahrzeugbeschleunigung
(aFzjLjioii) vorgegeben wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht betätigtem Fahrpedal (QFP=0) mittels des Steuergeräts (DMS) unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein zweites Fehlererkennungsprogramm (SF_02) durchführbar ist, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn ein definierter
Beschleunigungsschwellwert (aFzg{netto)) länger als für einen vorgegebenen Zeitraum überschritten wird. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines nicht aktivierten Antriebsschlupfregelsysterns (DSC) mittels des Steuergeräts (DIVIS) unabhängig vom seinem eigentlichen Funktionsumfang ein drittes Fehlererkennungsprogramm (SF_03) durchführbar ist, durch das ein Fehler erkannt wird, wenn bei nicht betätigtem Fahrpedal
Figure imgf000011_0001
abnehmendem Fahrpedarwinkel (AaFp/Ät,<0) länger als für einen vorgegebenen Zeitraum ein aus den Raddrehzahlen ermittelter Beschleunigungsgradient (Aan_R/At) positiv ist und gleichzeitig ein nicht aus den Raddrehzahlen ermittelter
Fahrzeugbeschleunigungsgradient (AaFzg/At) ebenfalls positiv ist.
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