DE102005029587B4 - Verfahren und Einrichtung zum Steuern eines Antriebstrangs eines Fahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs.
- In modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend zumindest teilweise automatisierte Antriebsstränge eingesetzt, da damit nicht nur der Komfort erhöht, sondern zusätzlich der Verbrauch vermindert werden kann.
- Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 103 12 209 A1 offenbart ein Steuerverfahren zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses in einem automatisierten Schaltgetriebe, wobei dazu die Beschleunigung des Fahrzeugs herangezogen wird. Das DokumentJP S62 - 231 841 A US 6 701 224 B1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung einer Bergauf- oder Bergabfahrt eines Fahrzeugs. Das DokumentEP 0 932 033 B1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Masse eines Kraftfahrzeugs. - Zur Steuerung einer von einem Aktor betätigten Kupplung und/oder eines von einem Aktor betätigten Getriebes ist eine möglichst genaue Kenntnis verschiedener Betriebsparameter des Fahrzeugs, insbesondere des augenblicklichen, von einem Antriebsmotor abgegebenen Moments, der Drehzahl der Kurbelwelle des Antriebsmotors, sowie der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der augenblicklichen Getriebeübersetzung usw. erforderlich.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit dem bzw. der eine genauere und beispielsweise von einem rutschenden oder blockierenden Fahrzeugrads nicht störend beeinflusste Steuerung bzw. Regelung möglich ist.
- Eine erste Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs geschaffen, welcher Antriebsstrang einen Antriebsmotor, wenigstens eine von einem Kupplungsaktor betätigte Kupplung und ein Getriebe enthält, wobei der Aktor von einem elektronischen Steuergerät in Abhängigkeit von Sensorsignalen gesteuert wird, die Betriebsparameter des Fahrzeugs erfassen, bei welchem Verfahren wenigstens einer der für die Steuerung der Kupplung maßgeblichen Betriebsparameter unter Nutzung des Ausgangssignals eines Beschleunigungssensors zum Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung ermittelt wird.
- Das vorgenannte Verfahren ist beispielsweise in Antriebssträngen mit konventionellem Getriebe und lediglich automatisierter Kupplungsbetätigung einsetzbar.
- Eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe, die in Kombination mit dem vorgenannten Verfahren einsetzbar ist, wird mit einem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs erzielt, welcher Antriebsstrang einen Antriebsmotor, wenigstens eine Kupplung und ein von einem Getriebeaktor betätigtes Getriebe enthält, wobei der Aktor von einem elektronischen Steuergerät in Abhängigkeit von Sensorsignalen gesteuert wird, die Betriebsparameter des Fahrzeugs erfassen, bei welchem Verfahren wenigstens einer der für die Steuerung des Getriebes maßgeblichen Betriebsparameter unter Nutzung des Ausgangssignals eines Beschleunigungssensors zum Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung ermittelt wird.
- Das vorgenannte Verfahren ist beispielsweise in einem Antriebsstrang einsetzbar, der mit einem hydraulischen Wandler als Anfahrkupplung arbeitet und ein konventionelles automatisches Getriebe, das mit Planetensätzen arbeitet, verwendet.
- Der zusätzlich vorhandene Beschleunigungssensor, mit dem die Fahrzeugbeschleunigung unabhängig von den Raddrehzahlen bestimmt werden kann, kann in unterschiedlichster Weise eingesetzt werden:
- Beispielsweise kann aus der zeitlichen Änderung wenigstens einer Raddrehzahl und dem Signal des Beschleunigungssensors der Steigerungswinkel der Fahrbahn bestimmt werden, auf der das Fahrzeug fährt.
- Weiter kann aus der von dem Antriebsmotor auf das Fahrzeug aufgebrachten Vortriebskraft, der Fahrwiderstandskraft auf ebener Fahrbahn und der Fahrbahnsteigung die Fahrzeugmasse bestimmt werden.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Durchführungsform des Verfahrens kann im regelungstechnischen Sinn eines Beobachters aus der aktuellen Vortriebskraft, dem der aktuellen Fahrgeschwindigkeit entsprechenden nominellen Fahrwiderstand und der letztermittelten Fahrzeugmasse das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors geschätzt werden, das aktuelle Ausgangssignal des Beschleunigungssensors mit dem geschätzten Ausgangssignal verglichen werden und die Fahrzeugmasse auf Basis des Vergleichsergebnisses aktualisiert werden.
- Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren dadurch weitergebildet werden, dass das von der Kupplung übertragene Moment bestimmt wird, indem die auf das Fahrzeug wirkende Vortriebskraft aus der Summe des Produkts aus Fahrzeugmasse und der vom Beschleunigungssensor gemessenen Fahrzeugbeschleunigung und der Fahrwiderstandskraft bei ebener Fahrbahn bestimmt wird und aus der Vortriebskraft, der aktuellen Übersetzung und ggf. dem Reibungsmoment des Antriebsstrangs zwischen Kupplung und angetriebenen Fahrzeugrädern das von der Kupplung übertragene Moment bestimmt wird.
- Eine vorteilhafte Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht weiterhin darin, dass die von einem Drehzahlsensor gemessene Drehzahl eine Fahrzeugrades mit Hilfe des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors plausibilisiert wird.
- Eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einer Einrichtung zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs erzielt, welcher Antriebsstrang einen Antriebsmotor, wenigstens eine von einem Kupplungsaktor betätigte Kupplung und ein Getriebe enthält und welche Steuereinrichtung Sensoren zum Erfassen von Betriebsparametern des Fahrzeugs, einen Mikroprozessor und eine elektronische Speichereinrichtung mit einem Programm zur Steuerung des Kupplungsaktors in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren enthält, wobei die Steuereinrichtung einen Beschleunigungssensor zum Erfassen von Beschleunigungen des Fahrzeugs in dessen Längsrichtung enthält und das Programm zum Durchführen eines oder mehrerer der Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche ausgebildet ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist ein Getriebeaktor zum Betätigen des Getriebes vorgesehen, der von dem elektronischen Steuergerät in Abhängigkeit von den Sensorsignalen und in der Speichereinrichtung abgelegten Programmen gesteuert wird.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und in weiteren Einzelheiten erläutert.
- In den Figuren stellen dar:
-
1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs; und -
2 ein Prinzipschaltbild einer Einrichtung zum Schätzen der Fahrzeugmasse - Gemäß
1 weist ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs einen Antriebsmotor10 auf, der über eine Kupplung12 mit einem Getriebe14 verbunden ist, dessen Ausgangswelle über eine Kardanwelle16 und ein Differential18 die Hinterräder20 des Kraftfahrzeugs antreibt. Es versteht sich, dass der Antriebsstrang auch für einen Vorderantrieb oder einen Allradantrieb abwandelbar ist. - Im dargestellten Beispiel ist die Kupplung
12 eine konventionelle Reibungskupplung, deren Betätigungshebel von einem Kupplungsaktor22 , beispielsweise einem Elektromotor, betätigt wird. - Das Getriebe
14 ist beispielsweise ein automatisiertes Handschaltgetriebe, dessen Schaltglieder von einem Getriebeaktor24 zum Wählen und Schalten eines Gangs betätigt werden können. Dazu enthält der Getriebeaktor24 vorzugsweise zwei Elektromotoren. - Zur Steuerung des Kupplungsaktors
22 und des Getriebeaktors24 dient ein Getriebesteuergerät26 , dessen Eingänge mit Sensoren zur Erfassung der Stellung des Kupplungsaktors22 , des Getriebeaktors24 , einem Sensor28 zum Erfassen der Stellung eines Getriebewählhebels30 , einer Geschwindigkeitsregelanlage34 , Raddrehzahlsensoren36 (es sind nur die der Hinterräder dargestellt), einem Beschleunigungssensor38 zum direkten Erfassen der Beschleunigung in Längsrichtung des Fahrzeugs, sowie ggf. weiteren Sensoren verbunden sind. Das Getriebesteuergerät26 enthält einen Mikroprozessor und Speichereinrichtungen, in denen Programme gespeichert sind, entsprechend denen die Aktoren22 und24 abhängig von den Eingangssignalen gesteuert werden. - Zur Steuerung des Antriebsmotors
10 , beispielsweise einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, ist ein Motorsteuergerät40 vorgesehen, dessen Eingänge mit einem Sensor42 zum Erfassen der Stellung eines Fahrpedals44 , einem Sensor46 zum Erfassen der Stellung eines Bremspedals48 , einem Sensor49 zum Erfassen der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, einem Sensor zum Erfassen der Stellung eines Aktors50 zum Verstellen eines Leistungsstellgliedes52 der Brennkraftmaschine, einem Sensor54 zum Erfassen des der Brennkraftmaschine zuströmenden Luftdurchsatzes, einem Sensor56 zum Erfassen der Temperatur der Brennkraftmaschine10 sowie ggf. weiteren Sensoren verbunden. Ein Ausgang des Motorsteuergeräts40 steuert den Aktor50 zum Betätigen des Leistungsstellgliedes der Brennkraftmaschine. - Die Steuergeräte
26 und40 sowie ggf. weitere Steuergeräte (z.B. ein ABS-Steuergerät, ein Fahrstabilitätssteuergerät usw.) sind über eine Bus-Leitung60 miteinander verbunden, so dass in einem Steuergerät vorhandene Daten zum anderen übertragen werden können und die Funktionalitäten der Steuergeräte in unterschiedlicher Weise auf verschiedene Hardwareeinheiten aufgeteilt werden können oder in einer einzigen zentralen Einheit zusammengefasst werden können. - Mit Ausnahme des Beschleunigungssensors
38 sind der Aufbau und die Funktion des Antriebsstrangs gemäß1 an sich bekannt, so dass sie nicht im Einzelnen erläutert werden. - Abhängig von der Stellung des Fahrpedals
44 , der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dem Drehmoment und der Drehzahl des Antriebsmotors10 bestimmt das Getriebesteuergerät26 entsprechend in ihm abgelegten Programmen eine jeweils zu schaltende Übersetzung des Getriebes14 . Dabei richtet sich die jeweils zu schaltende Übersetzung bzw. der einzulegende Gang beispielsweise zusätzlich nach den Fahrgewohnheiten des Fahrers, nach der Raschheit der Betätigung des Fahrpedals44 usw., wobei eine Solldrehzahl des Motors derart eingestellt wird, dass einerseits ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch erzielt wird und andererseits jeweils ein ausreichendes Beschleunigungsvermögen für das Fahrzeug zur Verfügung steht. - Für die Betätigung der Kupplung
12 bei einem Gangwechsel spielt eine im Getriebesteuergerät26 abgelegte Kennlinie, die das jeweils übertragbare Kupplungsmoment abhängig von der Stellung eines Betätigungsgliedes der Kupplung bzw. des Kupplungsaktors22 angibt, eine wichtige Rolle. Das jeweils übertragbare Kupplungsmoment wird vorteilhafterweise an das vom Motor augenblicklich abgegebene Moment angepasst, so dass die Kupplung jeweils nur das erforderliche Moment übertragen kann und rasch geöffnet bzw. geschlossen werden kann, wobei beim Öffnen der Kupplung das Motormoment durch entsprechende Steuerung des Laststellgliedes (und/oder des Zündzeitpunktes) kurzzeitig zurückgenommen wird, um beim Schließen der Kupplung wieder anzusteigen. Steuerverfahren und Vorrichtungen zu deren Durchführung sind beispielsweise aus derDE 696 10 351 T2 oder derDE 199 46 335 A1 bekannt. - Da sich das Übertragungsverhalten einer Kupplung in Folge von Fertigungstoleranzen und Verschleiß ändern kann, muss die Kupplungskennlinie in an sich bekannter Weise immer wieder adaptiert bzw. abgeglichen werden. Diese Adaption erfolgt normalerweise unter Verwendung des vom Motor abgegebenen Moments (das aus der Stellung des Laststellgliedes und/oder dem Signal des Luftdurchsatzsensors) sowie der Motordrehzahl bekannt ist, und unter Verwendung von Drehzahlen der Fahrzeugräder und/oder der Drehzahl der Ausgangswelle eines Getriebes (Sensor nicht eingezeichnet). Die Steuerung der jeweiligen Getriebeübersetzung erfolgt ebenfalls auf Basis von Raddrehzahlen. Damit es im Falle eines Signalfehlers oder bei Blockieren der Räder beim Bremsen nicht zu einer gefährlichen Schaltung in einen zu niedrigen Gang kommt, ist eine Plausibilisierung der Raddrehzahlen wichtig, d.h. eine Überprüfung, ob das jeweilige Raddrehzahlsignal aussagefähig für die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit ist. In den im Getriebesteuergerät
26 abgelegten Fahrprogrammen erfolgt eine Auswertung der Motormomenten- und Drehzahlsignale unter Bewertung des aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeugs, um beispielsweise bei Berg- oder Talfahrt eine der Situation besser entsprechende Gangstufe im Getriebe einzulegen. - Um die verschiedenen Einflussgrößen für ein adäquates Fahrprogramm und eine komfortable Betätigung der Kupplung genauer steuern zu können, ist erfindungsgemäß zusätzlich zu den genannten Sensoren der Beschleunigungssensor
38 vorgesehen. Ein solcher Beschleunigungssensor ist beispielsweise aus derDE 694 12 216 T2 bekannt. Er enthält eine träge Masse62 die in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs gegen die Kraft von Federn beweglich ist. Die Auslenkung der Masse62 bzw. die Kraft der Aufschlagung der Federn, die ein Maß für die Verzögerung/Beschleunigung des Fahrzeugs liefert, wird im Motorsteuergerät40 ausgewertet. Es versteht sich, dass der Beschleunigungssensor38 in Längsrichtung des Fahrzeugs empfindlich ist und sowohl von seinem Messbereich her (+/- ca. 1g) als auch von der Frequenzbandbreite her (ca. 10 Hz) der Längsdynamik eines Kraftfahrzeugs entspricht. - Im Folgenden werden Beispiele für vorteilhafte Verwendungen des Beschleunigungssensors
38 und daraus mögliche Verbesserungen der Steuerungen bzw., wenn die Steuerungen mit Rückkopplungen arbeiten, Regelungen erläutert: - Erkennung von Bergfahrt
- Ein mit einer Trägheitsmasse arbeitender Beschleunigungssensor zeigt abhängig von seiner Ausrichtung zur Horizontalen auch stets den in seiner Messrichtung wirksamen Anteil der Beschleunigung. Fährt ein Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit v(t) auf einer Fahrbahn mit einem Steigungswinkel y, dann beträgt das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors bei relativ zum Fahrzeug waagerechter Montage in Längsrichtung des Fahrzeugs:
-
- Somit lässt sich mit Hilfe des Beschleunigungssensors
38 und der üblicherweise zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogenen Sensoren ermitteln, ob das Fahrzeug auf ebener Straße, bergab oder bergauf fährt. Bei Bergabfahrt kann das Fahrprogramm je nach Gefälle und Fahrprofil so eingestellt werden, dass bereits bei geringeren Motormomenten auf einen höheren Gang geschaltet wird, oder, um das Bremsmoment des Motors zu nutzen, auf einen niedrigeren Gang geschaltet wird. Bei Bergauffahrt kann auf ein Programm geschaltet werden, das bereits bei geringeren Geschwindigkeiten als in der Ebene auf einen niedrigeren Gang zurückschaltet. - Bestimmung der Fahrzeugmasse
- Die Fahrzeugmasse kann im Fahrbetrieb abhängig vom Beladungszustand stark variieren, so dass ihre Kenntnis eine Adaption sowohl der Schaltprogramme als auch der Kupplungsbetätigungsprogramme ermöglicht.
- Für die Fahrzeug-Längsbeschleunigung gilt:
-
-
- Problematisch dabei ist ein sehr kleiner Nenner, wenn das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors annähernd Null ist. Gute Ergebnisse bei der Berechnung der Fahrzeugmasse sind zu erwarten, wenn mF in Form einer regelungstechnischen Parameterschätzung ermittelt wird, wie anhand
2 erläutert wird: - Der Beschleunigungssensor
38 ist mit einem Eingang eines Differenzgliedes70 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines Rechengliedes72 verbunden ist. Der Ausgang des Differenzgliedes70 ist mit einem Eingang eines Korrekturgliedes74 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines Fahrzustandssignalgebers76 verbunden ist. Der Ausgang des Korrekturgliedes74 ist mit einem Eingang eines Adaptionsgliedes78 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Verzögerungsgliedes80 verbunden ist. Der Ausgang des Verzögerungsgliedes80 ist mit einem weiteren Eingang des Adaptionsgliedes78 und einem weiteren Eingang des Rechengliedes72 verbunden. - Ein Signalgeber
82 , an dessen Ausgang ein Signal FA liegt, das der vom Antriebsmotor auf das Fahrzeug aufgebrachten Vortriebskraft entspricht, ist mit einem Eingang eines Differenzgliedes84 verbunden, dessen anderer Eingang mit einem weiteren Signalgeber86 verbunden ist, an dessen Ausgang ein dem nominellen Fahrwiderstand FWn entsprechendes Signal liegt. Der Ausgang des Differenzgliedes84 ist mit einem weiteren Eingang des Rechengliedes72 verbunden. - Die Funktion der beschriebenen Schaltung ist folgende:
- Das Differenzglied
84 berechnet aus FA und FWn den Klammerausdruck der vorstehenden Formel 7 und führt ihn dem einen Eingang des Rechengliedes72 zu, an dessen anderem Eingang ein Signal mF(k-1) liegt, das einer in einem zurückliegenden Rechenschritt ermittelten Fahrzeugmasse entspricht. Als Startwert der regelungstechnisch als Kreisschaltung arbeitenden Schaltung kann ein typischer Fahrzeugmassenwert verwendet werden oder ein aus einem fahrzeugspezifischen Speicher ausgelesener Wert. In dem Rechenglied72 wird anhand der Formel 7 ein geschätzter Wert aSs der Fahrzeugbeschleunigung ermittelt, der im Differenzglied70 mit der vom Beschleunigungssensor38 ermittelten tatsächlichen augenblicklichen Fahrzeugbeschleunigung aS verglichen wird. Die Differenz aus beiden Signalen wird dem Korrekturglied74 zugeführt, das auf Basis des Unterschiedes des zwischen aS und aSs (Vorhersagefehler) sowie unter Berücksichtigung des aktuellen Fahrzustandes eine Korrekturgröße Δ mF bestimmt, die dem Adaptionsglied78 zugeführt wird. Das vom Fahrzustandssignalgeber76 gelieferte Fahrzustandssignal kann beispielsweise „keine Bremsbetätigung“ anzeigen oder andere Betriebszustände signalisieren, wie „Anfahren“, „Fahren“, „Schalten“, „Testbetrieb“ usw. Der Fahrzustandssignalgeber76 kann somit sowohl Sensoren enthalten als auch in Steuergeräten vorhandene Informationen weitergeben. - Im Adaptionsglied
78 wird die für den bisher geschilderten Rechengang verwendete Fahrzeugmasse mF(k-1) in die aktualisierte Fahrzeugmasse mF(k) umgewandelt, indem beispielsweise mF(k-1) entsprechend Δ mF korrigiert wird (je nach Vorzeichen addiert oder subtrahiert). Die aktualisierte Fahrzeugmasse mF(k) wird im Verzögerungsglied80 gehalten und steht in dem nachfolgenden Rechentakt als Fahrzeugmasse mF(k-1) zur Verfügung. In der Verbindungsleitung zwischen dem Adaptionsglied78 und dem Verzögerungsglied80 ist somit jeweils die aktualisierte Fahrzeugmasse mF(k) verfügbar, die der tatsächlichen Fahrzeugmasse möglichst genau entspricht. - Die verbesserte Kenntnis der Fahrzeugmasse sowie der aktuellen Fahrbahnsteigung bieten Vorteile bei der automatischen Gangwahl in der Steuerung automatischer Getriebe und bei der optimalen Ansteuerung der Kupplung.
- Für das Korrekturglied
74 sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Die Grobstruktur ist beispielsweise folgende: - Falls Fahrzustand für Korrektur geeignet;
- dann berechne ΔmF als Funktion von (aS-aSs)
- sonst
- ΔmF = 0
- Ende
- Ein für die Korrektur geeigneter Fahrzustand setzt insbesondere voraus, dass am Fahrzeug keine Bremse betätigt ist, da in diesem Fall wesentliche Einflüsse auf die Fahrzeugbeschleunigung unbekannt sind. Darüber hinaus sind Fahrzustände ungeeignet, während derer die Antriebskraft FA nur mit eingeschränkter Genauigkeit bestimmt werden kann. Hierzu können folgende Situationen zählen, deren Relevanz jedoch von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedlich hoch sein kann:
- - Synchronisiervorgänge (hier wirkt im Triebstrang das im Allgemeinen unbekannte Synchronmoment)
- - Schaltungen, insbesondere Überschneidungsschaltungen bei Doppelkupplungsgetrieben
- - Betriebszustände des Antriebsmotors, in denen die Motorsteuerung bekanntermaßen das Motormoment in schlechter Qualität sendet (z.B. bei großen Gradienten, im „Turboloch“ oder im Schubbetrieb; große Abhängigkeit vom konkret vorliegenden Motor)
- - aktuell erkannte Adaptionsfehler in der Kupplungssteuerung
- Die Berechnung von ΔmF kann beispielsweise wie folgt erfolgen:
- - proportional zum Prädiktionsfehler: ΔmF = k* (aS - aSs)
- - entsprechend einer beliebigen, nicht fallenden Kennlinie KL: ΔmF = fKL(aS-aSs)
- Eine solche Kennlinie kann beispielsweise eine „Totzone“ enthalten, so dass bei kleinen Beträgen des Prädiktionsfehlers |aS - aSs| keine Korrektur erfolgt. Weiterhin könnte die Kennlinie progressiv gestaltet sein (z.B. als Parabel), damit bei großen Prädiktionsfehlern eine stärkere Korrektur erfolgt als bei kleinen Fehlern.
- - Es kann eine zeitliche Abhängigkeit eingeführt werden, z.B. mittels eines zusätzlichen Faktors kT = 1/T, wobei T die Zeit seit dem letzten Start des Kupplungs- oder Getriebesteuergeräts oder seit dem letzten Öffnen einer Tür des Fahrzeugs bezeichnet. Hiermit wird erreicht, dass in Phasen kurz nach einer möglichen Beladungsänderung (z.B. ein- oder aussteigende Personen) stärker adaptiert wird als in Phasen, während denen sich die Gesamtmasse allenfalls durch den Kraftstoffverbrauch ändert.
- - Die Korrekturgröße ΔmF wird aus einem applizierbaren, möglicherweise mehrdimensionalen Kennfeld ermittelt, in dem zumindest (aS - aSs), gegebenenfalls auch andere Größen wie T oder sonstige Sensor- oder Zustandssignale ausgewertet werden.
- - Die Korrektur wird auch über dynamisch veränderliche Rechenvorschriften berechnet, wie dies beispielsweise in einem Kalmanfilter unter stochastischen Gesichtspunkten geschieht.
- Mögliche Lösungen sind jedoch nicht notwendigerweise auf die Vorstehenden beschränkt.
- Adaption der Kupplungskennlinie
- Mit Hilfe des Beschleunigungssensors
38 lässt sich das von der Kupplung übertragene Moment nicht nur aus dem mit Unsicherheiten behafteten Motormomentensignal ableiten, sondern zusätzlich aus der Reaktion des Fahrzeugs auf ein wirksames Motormoment, das sich in dessen Beschleunigung widerspiegelt. Diese alternative Ermittlung des von der Kupplung übertragenen Moments ist insbesondere dann möglich, wenn die Fahrzeugmasse ausreichend genau bekannt ist. -
- Unter Berücksichtigung der aktuellen Getriebeübersetzung und ggf. von Wirkungsgraden des Antriebsstrangs lässt sich daraus das Kupplungsmoment berechnen. Somit steht eine alternative Berechnungsmöglichkeit zur üblichen Ableitung des Kupplungsmoments aus dem Motormoment und der Motordrehzahl sowie deren zeitlicher Ableitung zur Verfügung.
- Stützung von Raddrehzahlsignalen
- Eine weitere vorteilhafte, durch den Beschleunigungssensor eröffnete Möglichkeit ist die Plausibilisierung von Raddrehzahlsignalen sowie die Gewinnung eines Ersatzwertes für die Fahrzeuggeschwindigkeit nach erkannten Raddrehzahlfehlern.
- Ausgehend von einem Zustand mit korrekten Raddrehzahlsignalen wird durch Integration des Beschleunigungssignals ein Prädiktionswert für die nächsten gemessenen Raddrehzahlsignale berechnet, wobei das Beschleunigungssignal vor der Integration gefiltert werden kann, um ein Messrauschen zu unterdrücken. Weichen die an einem oder mehreren Rädern gemessenen Drehzahlsignale um mehr als eine vorgegebene Toleranz vom Prädiktionswert ab, kann auf einen Fehler des Drehzahlsignals geschlossen werden. Der Begriff „Fehler“ ist dabei sehr allgemein; im Prinzip wird jeder Zustand als Fehler betrachtet, bei dem die Raddrehzahl nicht der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Neben Zuständen mit echten Signalfehlern (z.B. Sensorausfall, Kabelbruch, Kommunikationsverlust mit anderen Steuergeräten) zählen dazu das Durchdrehen oder das Blockieren eines Rades, da auch dann kein Rückschluss auf die Fahrzeuggeschwindigkeit möglich ist.
- Ein Vorteil der Plausibilisierung der Raddrehzahlsignale liegt darin, dass die Fehlerkennung nicht aufgrund pauschaler Grenzwerte, sondern abhängig von der aktuellen Fahrsituation vorgenommen werden kann. Der Einsatz eines Beschleunigungssensors verringert somit die Risiken eines „Common Mode Fehlers“ bezüglich der Raddrehzahlen, bei denen eine einzige Ursache (z.B. Ausfall einer Sicherung) alle Raddrehzahlsignale gleichzeitig eliminiert.
- Weiter erlaubt der Beschleunigungssensor die Bestimmung von Ersatzdrehzahlen bzw. - geschwindigkeiten, die als Basis von Steuer- und Schaltstrategien dienen.
- Der Antriebsstrang gemäß
1 , dessen Aggregate und dessen Sensorbestückung sind nur beispielhaft und können in vielfältiger Weise abgeändert werden, ohne dass die Vorteile der zusätzlichen Verwendung eines Beschleunigungssensors darunter leiden. - Auch das Blockschaltbild gemäß
2 kann in verschiedener Weise abgeändert werden, solange der Zweck erreicht wird, durch Vergleich eines auf Basis einer berechneten Fahrzeugmasse berechneten Beschleunigungssignals mit dem gemessenen Beschleunigungssignal die berechnete Fahrzeugmasse zu verbessern. - Das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors
38 kann beispielsweise über CAN-Bus anderen Systemen, beispielsweise einem ESP-System, zugeführt werden. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Antriebsmotor
- 12
- Kupplung
- 14
- Getriebe
- 16
- Kardanwelle
- 18
- Differential
- 20
- Hinterrad
- 22
- Kupplungsaktor
- 24
- Getriebeaktor
- 26
- Getriebesteuergerät
- 28
- Sensor
- 30
- Wählhebel
- 34
- Geschwindigkeitsregelanlage
- 36
- Raddrehzahlsensor
- 38
- Beschleunigungssensor
- 40
- Motorsteuergerät
- 42
- Sensor
- 44
- Fahrpedal
- 46
- Sensor
- 48
- Bremspedal
- 49
- Sensor
- 50
- Aktor
- 52
- Leistungsstellglied
- 54
- Sensor
- 56
- Sensor
- 60
- Bus-Leitung
- 62
- träge Masse
- 70
- Differenzglied
- 72
- Rechenglied
- 74
- Korrekturglied
- 76
- Fahrzeugzustandssignalgeber
- 78
- Adaptionsglied
- 80
- Verzögerungsglied
- 82
- Signalgeber
- 84
- Differenzglied
- 86
- Signalgeber
Claims (8)
- Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang einen Antriebsmotor (10), wenigstens eine von einem Kupplungsaktor (22) betätigte Kupplung (12) und ein Getriebe (14) enthält, wobei der Kupplungsaktor von einem elektronischen Steuergerät (26) in Abhängigkeit von Sensorsignalen gesteuert wird, die Betriebsparameter des Fahrzeugs erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der für die Steuerung der Kupplung (12) maßgeblichen Betriebsparameter unter Nutzung des Ausgangssignals eines Beschleunigungssensors (38) zum direkten Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung ermittelt wird, mit dem die Fahrzeugbeschleunigung unabhängig von den Raddrehzahlen bestimmt werden kann, wobei aus der aktuellen Vortriebskraft, dem der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden nominellen Fahrwiderstand und der letztermittelten Fahrzeugmasse das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors geschätzt wird, das aktuelle Ausgangssignal des Beschleunigungssensors mit dem geschätzten Ausgangssignal verglichen wird und die Fahrzeugmasse auf Basis des Vergleichsergebnisses aktualisiert wird.
- Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs,wobei der Antriebsstrang einen Antriebsmotor (10), wenigstens eine Kupplung (12) und ein von einem Getriebeaktor (24) betätigtes Getriebe (14) enthält, wobei der Getriebeaktor von einem elektronischen Steuergerät (26) in Abhängigkeit von Sensorsignalen gesteuert wird, die Betriebsparameter des Fahrzeugs erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der für die Steuerung des Getriebes (14) maßgeblichen Betriebsparameter unter Nutzung des Ausgangssignals eines Beschleunigungssensors (38) zum direkten Erfassen der Fahrzeugbeschleunigung ermittelt wird, mit dem die Fahrzeugbeschleunigung unabhängig von den Raddrehzahlen bestimmt werden kann, wobei aus der aktuellen Vortriebskraft, dem der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden nominellen Fahrwiderstand und der letztermittelten Fahrzeugmasse das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors geschätzt wird, das aktuelle Ausgangssignal des Beschleunigungssensors mit dem geschätzten Ausgangssignal verglichen wird und die Fahrzeugmasse auf Basis des Vergleichsergebnisses aktualisiert wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , bei welchem Verfahren aus der zeitlichen Änderung wenigstens einer Raddrehzahl und dem Signal des Beschleunigungssensors (38) der Steigungswinkel der Fahrbahn bestimmt wird, auf der das Fahrzeug fährt. - Verfahren nach
Anspruch 3 bei welchem Verfahren aus der von dem Antriebsmotor (10) auf das Fahrzeug aufgebrachten Vortriebskraft, der Fahrwiderstandskraft auf ebener Fahrbahn und der Fahrbahnsteigung die Fahrzeugmasse bestimmt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , bei welchem Verfahren das von der Kupplung (12) übertragene Moment bestimmt wird, indem die auf das Fahrzeug wirkende Vortriebskraft aus der Summe des Produkts aus Fahrzeugmasse und der vom Beschleunigungssensor (38) gemessenen Fahrzeugbeschleunigung und der Fahrwiderstandskraft bei ebener Fahrbahn bestimmt wird und aus der Vortriebskraft, der aktuellen Übersetzung und ggf. dem Reibungsmoment des Antriebsstrangs zwischen Kupplung (12) und angetriebenen Fahrzeugrädern (20) das von der Kupplung übertragene Moment bestimmt wird. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , bei welchem Verfahren die von einem Drehzahlsensor (36) gemessene Drehzahl eines Fahrzeugrades (20) mit Hilfe des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors (38) plausibilisiert wird. - Steuereinrichtung zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang einen Antriebsmotor (10), wenigstens eine von einem Kupplungsaktor (22) betätigte Kupplung (12) und ein Getriebe (14) enthält und wobei die Steuereinrichtung Sensoren (28, 42, 46, 49, 54, 56) zum Erfassen von Betriebsparametern des Fahrzeugs, einen Mikroprozessor und eine elektronische Speichereinrichtung mit einem Programm zur Steuerung des Kupplungsaktors in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren enthält, wobei die Steuereinrichtung einen Beschleunigungssensor (38) zum direkten Erfassen der Beschleunigung des Fahrzeugs in dessen Längsrichtung enthält, mit dem die Fahrzeugbeschleunigung unabhängig von den Raddrehzahlen bestimmt werden kann und das Programm zum Durchführen eines oder mehrerer der Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis6 ausgebildet ist. - Steuereinrichtung nach
Anspruch 7 , wobei ein Getriebeaktor (24) zum Betätigen des Getriebes (14) vorgesehen ist, wobei der Getriebeaktor von dem elektronischen Steuergerät (26) in Abhängigkeit von den Sensorsignalen und in der Speichereinrichtung abgelegten Programmen gesteuert wird.
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