DE102020216029B4

DE102020216029B4 - Verfahren zum Betreiben eines Motors

Info

Publication number: DE102020216029B4
Application number: DE102020216029.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Eschbach; Henning Bien; Lisa Wagner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2040-12-17
Also published as: DE102020216029A1; CN114633735A

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Motors, in dem aus mehreren Momentenanforderungen (Msoll_1- Msoll_3) ein Zielmoment (Mziel) ermittelt wird (21) und mittels einer Rampenfunktion (22) ein aktuelles Moment an das Zielmoment (Mziel) angeglichen wird, indem ein erstes resultierendes Moment (Mres_1) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste resultierende Moment (Mres_1) in einer ersten Ebene (20) eines Mehrebenensicherheitskonzepts ermittelt wird und in einer zweiten Ebene (30) ein zweites resultierendes Moment (Mres_2) ermittelt wird, indem das erste resultierende Moment (Mres_1) durch einen Momentenkorridor (33) limitiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Motors. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren durchzuführen.
Stand der Technik
Zur Koordination verschiedener Momentenanforderungen wird in Kraftfahrzeugen mit konventionellen Antrieben üblicherweise eine Maximalauswahl verwendet. Bei Elektrofahrzeugen mit Rekuperation über der Simulation eines Verbrennerschleppmoments sind bei einer üblichen Maximalauswahl der Momente Sprünge im resultierenden Moment auf Fahrzeugebene möglich. Um diese ungewollten Sprünge zu verhindern, kann der Übergang zwischen unterschiedlichen Momenten rampenförmig realisiert werden.
Die DE 10 2006 008 642 A1 beschreibt, dass beim Betreiben eines Hybridfahrzeugs ein Übergang zwischen einem ersten Sollmoment, das sich aus einer Maximalwertauswahl ergibt und einem zweiten Sollmoment, das dem Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine bei der aktuellen Drehzahl entspricht, durch einen rampenförmigen Übergang erfolgt.
Aus der DE 10 2007 055 740 A1 ist ein Verfahren zum Steuern oder Regeln zumindest einer Teillastübernahme einer Hybridantriebsanordnung eines Fahrzeugs bekannt. Hierbei werden das von der elektrischen Maschine und das von der Brennkraftmaschine aufzubringende Drehmoment mittels überschneidender Funktionen angesteuert.
Aus der DE 10 2011 075 143 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Plausibilisierung und Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments bekannt. Hierbei wird ein zulässiges relatives Antriebsmoment bestimmt, ein maximales Antriebsmoment vorgegeben und ein maximal zulässiges Antriebmoment ausgehend von den vorgenannten Größen ermittelt.
Aus der DE 10 2015 221 951 A1 ist ein Verfahren zur Überprüfung einer Überwachungsfunktion bekannt. Das Verfahren zur Überprüfung einer Überwachung hinsichtlich wenigstens einer mit einer Beschleunigung eines Kraftfahrzeugs korrelierten Größe, sieht vor, in einer Funktionsebene wenigstens eine Vorgabe für die wenigstens eine Größe zu erzeugen, wobei in einer Überwachungsebene die wenigstens eine Vorgabe überwacht wird, indem ermittelt wird, ob ein Istwert der wenigstens einen Größe um mehr als einen Schwellwert von einem Sollwert der wenigstens einen Größe abweicht, und wobei die Überwachung unter Berücksichtigung einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert der wenigstens einen Größe überprüft wird.
Offenbarung der Erfindung
In dem Verfahren zum Betreiben eines Motors wird aus mehreren Momentenanforderungen ein Zielmoment ermittelt. Der Motor kann ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein. Die mehreren Momentenanforderungen umfassen insbesondere eine Momentenanforderung eines Gaspedals, eine Momentenanforderung eines Tempomats und eine Momentenanforderung eines Kriechreglers. Dabei erfolgt insbesondere eine Maximalauswahl aus den Momentenanforderungen. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass bei der Ermittlung des Zielmoments weitere Informationen wie beispielsweise der Status eines Tempomats (eingeschaltet oder ausgeschaltet) oder eine Position eines Gaspedals berücksichtigt werden.
Ein aktuelles Moment des Motors wird mittels einer Rampenfunktion an das Zielmoment angeglichen, indem ein erstes resultierendes Moment ermittelt wird. Unter einem resultierenden Moment wird dabei ein Moment verstanden, welches von der Rampenfunktion aus dem Zielmoment und dem aktuellen Moment ermittelt und als Steuerbefehl an den Motor weitergegeben wird. Die Rampenfunktion verhindert eine sprunghafte Änderung eines Moments des Motors.
Es ist vorgesehen, dass das Verfahren in einem Rechengerät oder Steuergerät implementiert wird, welches ein Mehrebenensicherheitskonzept, insbesondere ein Dreiebenensicherheitskonzept gemäß der Norm ISO 26262 aufweist. In diesem dient die erste Ebene als Funktionsebene, die zweite Ebene dient als Sicherheitsebene, welche die erste Ebene überwacht und die dritte Ebene stellt die Integrität der zweiten Ebene sicher. Das erste resultierende Moment wird in der ersten Ebene des Mehrebenensicherheitskonzepts ermittelt. In der zweiten Ebene wird ein zweites resultierendes Moment ermittelt, indem das erste resultierende Moment durch einen Momentenkorridor limitiert wird. Das Verfahren ermöglicht dabei eine Absicherung der Rampenfunktionalität in der ersten Ebene und ermöglicht damit weiterhin eine maximale Robustheit und Freiheit beim Design dieser Rampenfunktionalität. Dabei liegt dem Verfahren die Idee zugrunde, bei einem Überschreiten oder Unterschreiten der Grenzen des Momentenkorridors durch das erste resultierende Moment dieses in der zweiten Ebene auf die sicheren Grenzen des Momentenkorridors zu limitieren. Sobald das übernommene erste resultierende Moment aus der ersten Ebene, das nun vom ersten resultierenden Moment abweichende zweite resultierende Moment erreicht hat, kann ein Zielmoment, das in der zweiten Ebene ermittelt wird als zweites resultierendes Moment übernommen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Momentenkorridor durch ein zu einem früheren Zeitpunkt ermitteltes zweites resultierendes Moment als Minimalwert begrenzt. Auf diese Weise wird verhindert, dass es zu einer unerwünschten Verringerung des zweiten resultierenden Moments kommt, durch die dieses sich vom Zielmoment wegbewegen würde.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nicht das zu einem früheren Zeitpunkt ermittelte zweite resultierende Moment selbst als Minimalwert verwendet, um den Momentenkorridor zu begrenzen. Stattdessen wird es zuvor mit einem ersten Offset versehen. Die Verwendung eines solchen kalibrierbaren Offsets ermöglicht eine schrittweise Annäherung des Minimalwerts an das Zielmoment.
Als Maximalwert zum Begrenzen des Momentenkorridors wird in einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ein Zielmoment verwendet, das in der zweiten Ebene ermittelt wird. Für die Ermittlung des Zielmoments in der zweiten Ebene können dieselben Eingangsgrößen verwendet werden, welche auch in die Berechnung des Zielmoments in der ersten Ebene eingehen. Dabei werden allerdings vorzugsweise abgesicherte Werte verwendet. Die Verwendung des Zielmoments als Maximalwert des Momentenkorridors verhindert ein Überschreiten des Zielmoments durch das zweite resultierende Moment, da der Anstieg des zweiten resultierende Moments gemäß der Rampenfunktionalität nur bis zum Erreichen des Zielmoments erfolgen soll.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Momentenkorridor zusätzlich durch ein mit einem zweiten Offset versehenes, zu einem früheren Zeitpunkt ermitteltes, zweites resultierendes Moment als Maximalwert begrenzt. Zusammen mit einem Minimalwert, der unter Verwendung des ersten Offsets aus demselben zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten zweiten resultierenden Moment berechnet wird, kann auf diese Weise ein kalibrierter Momentenkorridor erzeugt werden. Indem das in der zweiten Ebene ermittelte Zielmoment jedoch weiterhin als zusätzlicher Maximalwert fungiert, wird sichergestellt, dass auch bei einem zu hoch gewählten zweiten Offset keinesfalls eine Erhöhung des zweiten resultierenden Moments auf einen Wert oberhalb des Zielmoments erfolgen kann.
Das Computerprogramm ist eingerichtet jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder auf einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät, wird ein elektronisches Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um einen Motor mittels des Verfahrens zu betreiben. Das elektronische Steuergerät weist hierbei ein Mehrebenensicherheitskonzept auf, bei welchem es sich insbesondere um ein Dreiebenensicherheitskonzept gemäß der Norm ISO 26262 handelt.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt schematisch, wie Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem elektronischen Steuergerät ablaufen.
2 zeigt schematisch, wie Schritte eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Steuergerät ablaufen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
In 1 ist ein elektronisches Steuergerät 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Elektromotor steuert. Das elektronische Steuergerät 10 weist ein Dreiebenensicherheitskonzept gemäß der Norm ISO 26262 auf. Die für das Verfahren wesentlichen Schritte laufen in der ersten Ebene 20 und der zweiten Ebene 30 ab, weshalb lediglich diese in der 1 dargestellt sind. In der ersten Ebene 20 erfolgt eine Ermittlung 21 eines Zielmoments M_ziel des Motors aus mehreren Eingangsgrößen. Diese Eingangsgrößen beinhalten eine Momentenanforderung M_{soll_1} eines Gaspedals des Kraftfahrzeugs, eine Momentenanforderung M_{soll_2} eines Tempomats des Kraftfahrzeugs und eine Momentenregelung M_{soll_3} eines Kriechreglers des Kraftfahrzeugs. Bei der Ermittlung 21 wird außerdem ein Tempomatstatus T berücksichtigt, der angibt, ob der Tempomat eingeschaltet oder ausgeschaltet ist, sowie eine Position P des Gaspedals, die angibt wie stark dieses vom Fahrer ausgelenkt wurde. Die drei Momentenanforderungen M_{soll_1}, M_{soll_2} und M_{soll_3} werden dabei einer Maximalauswahl unterworfen. Neben dem auf diese Weise ermittelten Zielmoment M_ziel wird eine Wechselinformation W bereitgestellt, die angibt, ob gegenüber einem unmittelbar vorhergehend ermittelten Zielmoment M_ziel ein Wechsel im Zielmoment M_ziel ermittelt wurde. Diese beiden Informationen M_ziel, W werden an einer Rampenfunktion 22 übergeben, die ein erstes resultierendes Moment M_{res_1} bereitstellt. Dieses erste resultierende Moment M_{res_1} wird außerdem an die zweite Ebene 30 übergeben. In der zweiten Ebene 30 erfolgt aus abgesicherten Werten der Eingangsgrößen M_{soll_1}, M_{soll_2,} M_{soll_3}, T, P eine weitere Ermittlung 31 des Zielmoments M_ziel und der Wechselinformation W. Das in der zweiten Ebene 30 ermittelte Zielmoment M_ziel wird einer Überwachung 32 der Rampenfunktion 22 übergeben und dort als Maximalwert M_max eines Momentenkorridors 33 verwendet. Ein im unmittelbar vorhergehenden Verfahrensdurchlauf in der zweiten Ebene 30 ermitteltes zweites resultierendes Moment M_{res_2} wird als Minimalwert M_min des Momentenkorridors 33 verwendet. Liegt das aus der ersten Ebene 20 übergebene erste resultierende Moment M_{res_1} innerhalb des Momentenkorridors 33 so wird es unverändert von der Überwachung 32 wieder ausgegeben. Liegt es allerdings außerhalb des Momentenkorridors 33 so wird es auf den Minimalwert M_min beziehungsweise Maximalwert M_max begrenzt. Auf diese Weise ergibt sich ein von der Überwachung 32 limitiertes Moment M_lim. Das limitierte Moment M_lim und das in der zweiten Ebene 30 ermittelte Zielmoment M_ziel werden zusammen mit der Wechselinformation W einer Momentenauswahl 34 zugeführt. Wenn gemäß der Wechselinformation W kein Wechsel im Zielmoment M_ziel stattgefunden hat, so wird dieses von der Momentenauswahl 34 als zweites resultierendes Moment M_{res_2} ausgegeben. Anderenfalls gibt die Momentauswahl 34 das limitiere Moment M_lim als zweites resultierendes Moment M_{res_2} aus. Das zweite resultierende Moment M_{res_2} wird für den nächsten Verfahrensdurchlauf der Überwachung 32 als neuer Minimalwert M_min des Momentenkorridors 33 zur Verfügung gestellt. Im Übrigen stellt die zweite Ebene 30 als Sicherheitsebene das zweite resultierende Moment M_{res_2} zur Verfügung, um das erste resultierende Moment M_{res_1}, das von der ersten Ebene 20 ausgegeben wird, zu überwachen und auf diese Weise sicherzustellen, dass die Rampenfunktion 22 keine Momentenanforderung an den Motor sendet, die außerhalb des sicheren Momentenkorridors 33 liegt.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in 2 dargestellt ist, wird in der Überwachung 32 ein vom ersten Ausführungsbeispiel abweichender Momentenkorridor 33 verwendet. Der Minimalwert M_min entspricht nicht dem letzten zweiten resultierenden Moment M_{res_2}, sondern zu diesem wird ein erstes Offset O₁ addiert. Der Maximalwert M_max wird berechnet, indem auf das letzte zweite resultierende Moment M_{res_2} ein zweites Offset O₂ addiert wird, welcher größer als das erst Offset O₁ ist. Das in der zweiten Ebene 30 ermittelte Zielmoment M_ziel wird allerdings weiterhin an die Überwachung 32 übergeben und unabhängig davon, wie groß das zweite Offset O₂ ist, kann der Maximalwert M_max keinen Wert annehmen der größer als das Zielmoment M_ziel ist. Das erste Offset O₁ und das zweite Offset O₂ sind kalibriebar, wodurch eine schrittweise Annäherung des limitierten Moments M_lim an das Zielmoment M_ziel erreicht werden kann.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Motors, in dem aus mehreren Momentenanforderungen (M_{soll_1} - M_{soll_3}) ein Zielmoment (M_ziel) ermittelt wird (21) und mittels einer Rampenfunktion (22) ein aktuelles Moment an das Zielmoment (M_ziel) angeglichen wird, indem ein erstes resultierendes Moment (M_{res_1}) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste resultierende Moment (M_{res_1}) in einer ersten Ebene (20) eines Mehrebenensicherheitskonzepts ermittelt wird und in einer zweiten Ebene (30) ein zweites resultierendes Moment (M_{res_2}) ermittelt wird, indem das erste resultierende Moment (M_{res_1}) durch einen Momentenkorridor (33) limitiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentenkorridor (33) durch ein zu einem früheren Zeitpunkt ermitteltes zweites resultierendes Moment (M_{res_2}) als Minimalwert (M_min) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentenkorridor (33) durch ein mit einem ersten Offset (O₁) versehenes zu einem früheren Zeitpunkt ermitteltes zweites resultierendes Moment (M_{res_2}) als Minimalwert (M_min) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentenkorridor (33) durch ein Zielmoment (M_ziel), das in der zweiten Ebene (30) ermittelt wird, als Maximalwert (M_max) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentenkorridor (33) zusätzlich durch ein mit einem zweiten Offset (O₂) versehenes zu einem früheren Zeitpunkt ermitteltes zweites resultierendes Moment (M_{res_2}) als Maximalwert (M_max) begrenzt wird.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (10), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 einen Motor zu betreiben.