DE102006018790A1

DE102006018790A1 - Verfahren zum Betreiben von Komponenten eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102006018790A1
Application number: DE102006018790A
Authority: DE
Inventors: Ruben CÜPPERS; Peter Schiele; Bernd Allgaier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-04-22
Filing date: 2006-04-22
Publication date: 2007-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben, insbesondere zur Funktionsüberprüfung, von Komponenten eines Antriebsstranges eines Kraftfahzeugs, wobei auf Basis eines Antriebstrangmodells eine theoretisch zu erwartende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs errechnet wird, wobei weiterhin mit Hilfe eines Längsbeschleunigungssensors eine sich tatsächlich einstellende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs gemessen wird und wobei die gemessene Längsbeschleunigung mit der errechneten Längsbeschleunigung derart verglichen wird, dass dann, wenn die gemessene Längsbeschleunigung von der errechneten Längsbeschleunigung um mehr als einen Grenzwert abweicht, auf eine Fehlfunktion im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Komponenten eines Antriebsstrangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe. Das Getriebe setzt das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats um. Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der als Antriebsaggregat einen Motor und als Getriebe ein Automatgetriebe umfasst, wobei unter dem Begriff Automatgetriebe insbesondere alle Getriebe mit einem automatischen Gangwechsel verstanden werden sollen.
Dem Motor ist eine Motorsteuerungseinrichtung und dem Getriebe ist eine Getriebesteuerungseinrichtung zugeordnet, die den Betrieb von Motor bzw. Automatgetriebe steuern. So wird in der Getriebesteuerungseinrichtung auf Grundlage von Größen, die einen Fahrerwunsch repräsentieren, eine Schaltstrategie für das Automatgetriebe festgelegt. Auf Grundlage der den Fahrerwunsch repräsentierenden Größen wird dabei ein Soll-Gang für das Automatgetriebe sowie eine Ansteuerung von Schaltelementen, nämlich von Kupplungen und/oder Bremsen, des Automatgetriebes festgelegt, um dasselbe ausgehen von einem Ist-Gang in den Soll-Gang zu überführen.
Bei der Entwicklung von Automatgetrieben ist ein Trend nach einer sich zunehmend vergrößernden Ganganzahl, insbesondere für die Vorwärtsgänge, feststellbar. Da zwar bei Automatgetrieben die Ganganzahl zunimmt, aber nicht in gleichem Maße die Anzahl der Schaltelemente, nämlich der Kupplungen sowie Bremsen, steigt, erhöht sich die Komplexität von Automatgetrieben. So müssen Schaltelemente wie Kupplungen und/oder Bremsen an solchen Auto matgetrieben zur Erhöhung der Ganganzahl in verschiedenen Schaltelementkombinationen mehrfach verwendet werden.
Werden dann aufgrund von Fehlern Schaltelemente falsch angesteuert und hierdurch falsche Schaltelementkombinationen angewählt, so kann unter Umständen ein falscher Gang eingelegt werden, was letztendlich die Fahrsicherheit des Kraftfahrzeugs stark beeinträchtigt. Zum Betreiben eines Automatgetriebes sind demnach Funktionalitäten erforderlich, mit denen der ordnungsgemäße Betrieb des Automatgetriebes überwacht werden kann.
Hierbei wird bei aus der Praxis bekannten Automatgetrieben so vorgegangen, dass stets einzelne Getriebefunktionen des Automatgetriebes isoliert für sich überprüft werden, und zwar auf Basis von Messwerten, die in das Automatgetriebe integrierte Sensoren erfassen. So sind z. B. bei aus der Praxis bekannten Automatgetrieben in dieselben Drucksensoren und/oder Wegsensoren und/oder Positionssensoren integriert, die an einzelnen Schaltelementen des Automatgetriebes z. B. einen Kupplungsdruck oder eine Schaltstellung erfassen und auswerten. Bedingt dadurch, dass bei aus der Praxis bekannten Automatgetrieben jede Getriebefunktion durch eine separate Überwachungsfunktion überprüft wird, nehmen solche Überwachungsfunktionen in der Getriebesteuerungseinrichtung einen großen Speicherplatz ein.
Ein ähnliche Problematik stellt sich bei Motorsteuerungseinrichtungen, in welchen ebenfalls jede Funktion durch eine separate Überwachungsfunktion überprüft wird. Es ist demnach wünschenswert, die Funktionalität von Komponenten eines Antriebstrangs mit geringerem Ressourcenaufwand zu überprüfen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben von Komponenten eines Antriebsstrangs zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird auf Basis eines Antriebsstrangmodells eine theoretisch zu erwartende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs errechnet, wobei mit Hilfe eines Längsbeschleunigungssensors eine sich tatsächlich einstellende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs gemessen wird, und wobei die gemessene Längsbeschleunigung mit der errechneten Längsbeschleunigung derart verglichen wird, dass dann, wenn die gemessene Längsbeschleunigung von der errechneten Längsbeschleunigung um mehr als einen Grenzwert abweicht, auf eine Fehlfunktion im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs geschlossen wird.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, zur Funktionsüberprüfung von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs die tatsächliche Längsbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs zu messen und diese Messgröße mit einer theoretisch zu erwartenden, errechneten Längsbeschleunigung zu vergleichen. Dabei werden nicht einzelne Funktionen der Komponenten des Antriebsstrangs überprüft, vielmehr wird im Sinne der Erfindung überprüft, ob die verschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs in ihrer Gesamtheit ordnungsgemäß zusammenarbeiten, ob also eine ordnungsgemäße Gesamtfunktionalität des Antriebsstrangs vorliegt. Hierdurch ist es möglich, die Gesamtfunktionalität des Antriebsstrangs mit relativ geringem Ressourcenaufwand zu überprüfen.
Vorzugsweise wird die Erkennung einer Fehlfunktion im Antriebsstrang auf Grundlage des Vergleichs der gemessenen Längsbeschleunigung mit der errechneten Längsbeschleunigung unter Berücksichtigung von Größen, die einen Fahrerwunsch repräsentieren, durchgeführt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, nachfolgend näher erläutert.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei es sich bei diesen Komponenten um einen Motor und ein Automatgetriebe des Antriebsstrangs handelt. Erfindungsgemäß kann überprüft werden, ob die Komponenten des Antriebsstrangs ordnungsgemäß zusammenspielen, ob also eine ordnungsgemäße Gesamtfunktionalität des Antriebsstrangs vorliegt. Weiterhin kann dann, wenn hierbei eine Fehlfunktion im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs erkannt wird, der Betrieb der Komponenten des Antriebsstrangs beeinflusst werden.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung erfolgt die Funktionsüberprüfung von Komponenten eines Antriebsstrangs derart, dass auf Basis eines Antriebsstrangmodells eine theoretisch zu erwartende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs im aktuellen Betriebspunkt desselben errechnet wird. Bei dem Antriebsstrangmodell, welches zur Errechnung der theoretisch zu erwartenden Längsbeschleunigung verwendet wird, handelt es sich um ein Zugkraftmodell des Antriebsstrangs, in welches vorgegebene Kenngrößen und erfasste Messgrößen einfließen. Das Zugkraftmodell des Antriebsstrangs zur Errechnung der in einem Betriebspunkt theoretisch zu erwartenden Längsbeschleunigung kann durch nachfolgende Gleichung beschrieben werden:
wobei a_l,1 die errechnete, theoretisch zu erwartende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, F_j Widerstände im Antriebsstrang, m die Masse des Kraftfahrzeugs, P die Motorleistung und ν die Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs im aktuellen Betriebspunkt desselben sind.
Als Widerstände im Antriebsstrang sind ein Rollwiderstand F_R, ein Luftwiderstand F_L, ein Steigungswiderstand F_ST, ein innerer Widerstand F_I und ein Beschleunigungswiderstand F_B zu berücksichtigen, wobei gilt:
Hierbei ist μ der Rollwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs, m die Masse des Kraftfahrzeugs, g die Erdbeschleunigung, c_w der Luftwiderstandsbeiwert des Kraftfahrzeugs, A die Stirnfläche des Kraftfahrzeugs, ρ die Luftdichte, α die Neigung des Kraftfahrzeugs, η der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs, Θ_x und Θ_y rotatorische Massenträgheiten, i die Übersetzung, r_stat der statische Reifenhalbmesser und r_dyn der dynamischer Reifenhalbmesser. Bei diesen Größen handelt es sich um Kenngroßen des Kraftfahrzeugs bzw. Antriebsstrangs.
Weiterhin fließt als Messgröße die Fahrzeuggeschwindigkeit ν ein. Auch bei der Motorleistung P handelt es sich um eine Messgröße.
Die auf Basis des obigen Antriebsstrangsmodells errechnete, theoretisch zu erwartende Längsbeschleunigung wird mit einer sich tatsächlich einstellenden Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs verglichen, wobei die sich tatsächlich einstellende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines fahrzeugseitigen Längsbeschleunigungssensors gemessen wird.
Wird bei diesem Vergleich festgestellt, dass die gemessene, sich tatsächlich einstellende Längsbeschleunigung von der errechneten, theoretisch zu erwartenden Längsbeschleunigung um mehr als einen bestimmten Grenzwert abweicht, so wird erfindungsgemäß auf eine Fehlfunktion im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs geschlossen. Dann, wenn auf eine Fehlfunktion des Antriebsstrangs geschlossen wird, werden die Komponenten des Antriebsstrangs bzw. die Funktionen derselben derart beeinflusst, dass kritische Fahrzustände sowie Beschädigungen des Motors und/oder Getriebes vermieden werden. So kann z.B. dann, wenn auf Basis des obigen Vergleichs zwischen errechneter Längsbeschleunigung und gemessener Längsbeschleunigung eine Fehlfunktion im Antriebsstrang erkannt wird, über die Motorsteuerungseinrichtung die Funktion des Motors sowie über die Getriebesteuerungseinrichtung die Funktion des Automatgetriebes beeinflusst werden.
Die Erkennung einer Fehlfunktion im Antriebsstrang auf Grundlage des obigen Vergleich zwischen der gemessenen, sich tatsächlich einstellenden Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und der errechneten, theoretisch zu erwartenden Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs wird unter Berücksichtigung von Größen durchgeführt, die einen Fahrerwunsch repräsentieren. Bei diesen Größen, die einen Fahrerwunsch repräsentieren, kann es sich insbesondere um ein Fahrpedalsignal und/oder ein Bremspedalsignal und/oder ein Wählhebelsignal des Automatgetriebes handeln.
Wird z. B. aus einem Fahrpedalsignal abgeleitet, dass ein Fahrer beschleunigen will, so darf die gemessene Längsbeschleunigung nicht von der auf Basis des Antriebsstrangmodels errechneten Längsbeschleunigung deutlich abweichen. Liegt hingegen eine deutliche Abweichung zwischen der gemessenen Längsbeschleunigung und der errechneten Längsbeschleunigung vor, so wird auf eine Fehlfunktion im Antriebsstrang geschlossen und die Funktion der Komponenten desselben beeinflusst, um die Fahrsicherheit zu gewährleisten und Beschädigungen des Motors sowie Getriebes zu vermeiden.
Wird z. B. aus einem Wählhebelsignal erkannt, dass als Fahrerwunsch eine Rückwärtsfahrt vorliegt, so darf die gemessene Fahrzeugbeschleunigung nicht positiv sein, es sei denn, dass sich das Fahrzeug im Gefälle befindet und auf Basis des Antriebsstrangmodells, in welches die Neigung des Kraftfahrzeugs einfließt, eine entsprechend positive Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zu erwarten ist.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird zyklisch uberprüft, ob der Längsbeschleunigungssensor ein gültiges Messsignal über die tatsächliche Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs bereitstellt. Nur dann, wenn eine gültig gemessene Längsbeschleunigung vorliegt, wird die gemessene Längsbeschleunigung zur oben dargestellten Funktionsüberprüfung der Komponenten des Antriebsstrangs verwendet. Die Überprüfung, ob ein gültiges Messsignal des Längsbeschleunigungssensors vorliegt, wird als Plausibilitätsprüfung bezeichnet und erfolgt zyklisch, so z. B. dann, wenn das Kraftfahrzeug eine bestimmte Anzahl von Betriebsstunden betrieben wurde oder eine bestimmte Laufleistung absolviert hat.
Die Plausibilitätsüberprüfung der gemessenen Längsbeschleunigung erfolgt dadurch, dass erstens auf Basis des bereits oben beschriebenen Antriebsstrangmodels eine erste Längsbeschleunigung a_l,1 errechnet wird.
Weiterhin wird auf Basis der gemessenen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine zweite Längsbeschleunigung a_l,2 nach folgender Gleichung errechnet:
Neben diesen beiden errechneten Längsbeschleunigungen a_l,1 und a_l,2 wird weiterhin für den aktuellen Betriebspunkt des Antriebsstrangs eine maxi mal zu erwartende Längsbeschleunigung a_l,max errechnet, und zwar wiederum auf Basis des bereits oben dargestellten Antriebsstrangmodells, also unter Verwendung der folgenden Gleichung:
wobei P_max die für den aktuellen Betriebspunkt maximal zu erwartende Antriebsleistung des Motors ist.
Im Wege der Plausibilitätsüberprüfung der gemessenen Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs müssen die erste errechnete Längsbeschleunigung a_l,1 und die zweite errechnete Längsbeschleunigung a_l,2 jeweils kleiner sein als die errechnete maximale Längsbeschleunigung a_l,max Weiterhin dürfen die erste und die zweite errechnete Längsbeschleunigung a_l,1, a_l,2 nicht mehr als um einen vorgegebenen Grenzwert von der gemessenen Längsbeschleunigung abweichen. Nur dann, wenn diese Bedingungen in Kombination erfüllt sind, liegt eine gültig gemessene Längsbeschleunigung vor, die dann zur Funktionsüberprüfung der Komponenten des Antriebsstrangs verwendet wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass das vom Längsbeschleunigungssensor bereitgestellte Messsignal der sich tatsächlich einstellenden Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs hinsichtlich einer möglichen Fahrzeugnickbewegung um eine Querachse des Kraftfahrzeugs kompensiert sein sollte. Weiterhin sollten Beschleunigungsänderungen, die durch das Kraftfahrzeug selbst verursacht werden, wie z. B. Fahrwerksschwingungen, kompensiert werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben, insbesondere zur Funktionsüberprüfung, von Komponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis eines Antriebsstrangmodells eine theoretisch zu erwartende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs errechnet wird, dass weiterhin mit Hilfe eines Längsbeschleunigungssensors eine sich tatsächlich einstellende Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs gemessen wird, und dass die gemessene Längsbeschleunigung mit der errechneten Längsbeschleunigung derart verglichen wird, dass dann, wenn die gemessene Längsbeschleunigung von der errechneten Längsbeschleunigung um mehr als einen Grenzwert abweicht, auf eine Fehlfunktion im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung einer Fehlfunktion im Antriebsstrang auf Grundlage des Vergleichs der gemessenen Längsbeschleunigung mit der errechneten Längsbeschleunigung unter Berücksichtigung von Größen, die einen Fahrerwunsch repräsentieren, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn auf eine Fehlfunktion im Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs geschlossen wird, über eine Motorsteuerungseinrichtung die Funktion eines Motors des Antriebsstrangs und/oder über eine Getriebesteuerungseinrichtung die Funktion eines Automatgetriebes des Antriebsstrangs derart beeinflusst wird, dass kritische Fahrzustände und/oder Motorschäden und/oder Getriebeschäden vermieden werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die theoretisch zu erwartende Längsbeschleunigung aus einem Zugkraftmodell des Antriebsstrangs errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das Zugkraftmodell als Messgrößen zumindest eine Motorleistung des Kraftfahrzeugs sowie eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und als Kenngrößengrößen zumindest ein Rollwiderstand des Kraftfahrzeugs und ein Luftwiderstand des Kraftfahrzeugs und ein Wirkungsgrad des Antriebsstrangs einfließen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Sinne einer Plausiblitätsüberprüfung zyklisch überprüft wird, ob ein gültiges Messsignal des Längsbeschleunigungssensors vorliegt, und dass nur dann, wenn eine gültig gemessene Längsbeschleunigung vorliegt, die gemessene Längsbeschleunigung zur Funktionsüberprüfung der Komponenten des Antriebsstrangs verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Plausiblitätsüberprüfung der gemessenen Längsbeschleunigung erstens auf Basis des Antriebsstrangmodells eine erste Längsbeschleunigung errechnet wird, zweitens auf Basis einer gemessenen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine zweite Längsbeschleunigung errechnet wird, und drittens ebenfalls auf Basis des Antriebsstrangmodells für den aktuellen Betriebspunkt des Antriebsstrangs eine maximale Längsbeschleunigung errechnet wird, wobei nur dann, wenn sowohl die erste und zweite errechnete Längsbeschleunigung jeweils kleiner als die errechnete maximale Längsbeschleunigung sind, als auch die erste und zweite errechnete Längsbeschleunigung nicht mehr als um einen vorgegebenen Grenzwert von der gemessenen Längsbeschleunigung abweichen, eine gültig gemessene Längsbeschleunigung vorliegt.