WO2020064203A1 - Verfahren zum bedaten eines steuergeräts sowie verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a control device for a motor vehicle and a method for operating a motor vehicle.
  • motor vehicles can differ, inter alia, in the construction of the drive train which connects an electric and / or internal combustion engine to wheels of the motor vehicle in a force-transmitting manner, in particular in hybrid vehicles.
  • the drive trains differ, inter alia, with regard to the gearboxes installed therein, which translate a speed of a drive shaft connected to the electric and / or internal combustion engine to a speed of the wheels.
  • the parameters are, for example, the transmission ratio and / or masses of sections or parts of the drive train.
  • the object of the invention is to provide a method for operating a control device and a method for operating a motor vehicle, in which the disadvantages of the prior art are eliminated.
  • a control device with a memory is provided.
  • a projected mathematical model of at least a section of a drive train is created, the section of the drive train comprising a transmission.
  • the projected mathematical model describes the section of the drive train with a translation of 1 and can be used universally with different gears.
  • the projected mathematical model is then stored in the memory of the control device.
  • controlling the control device is to be understood here and in the following to mean that data in any format, computer programs and / or control instructions are stored or stored on the control device, in particular in the memory of the control device.
  • a universally applicable mathematical model is provided, which can be used for virtually any drive train, regardless of the specific physical configuration of the drive train. It is therefore no longer necessary to determine and validate a separate set of system parameters of the drive train for each vehicle type and to use it to control the control unit. Rather, the corresponding control unit can be used universally for different vehicle types, which considerably reduces the development and testing effort. In this respect, the costs can be significantly reduced, especially in the case of a large variety of motor vehicles, which include different drive trains but identical control units.
  • the section of the drive train is modeled as at least two masses coupled to one another via a spring element and / or via a damping element.
  • the portion of the powertrain that includes the transmission is modeled as a damped harmonic oscillator.
  • the model can also comprise several masses which are connected in series and / or in parallel and are coupled in pairs in each case via a spring element and / or via a damping element.
  • Modeling as a damped harmonic oscillator reproduces all important system properties (including damping and elasticity of the gearbox) precisely enough and also allows simple generation of system matrices and a quick solution of the equations of motion and / or equations of state of the coupled masses, in particular a numerical solution of the equations of motion and / or the equations of state. In particular, this enables the equations of motion and / or the equations of state of the coupled masses to be solved in real time.
  • the object is also achieved according to the invention by a method for operating a motor vehicle, the motor vehicle comprising a drive train with at least one transmission having a transmission and a control device which is used according to a method described above, with the following steps: First, parameters and / or variables of the projected mathematical model are scaled based on an actual translation of the at least one transmission. At least one system matrix is then generated based on the projected mathematical model and the scaled parameters and / or variables.
  • the method according to the invention is therefore based on the idea of adapting the parameters and / or variables of the universal mathematical model based on the real properties of the transmission, more precisely based on the actual translation of the transmission.
  • the control unit can be easily adapted to the specific, actual physical configuration of the drive train of the respective motor vehicle and can therefore be used universally for different types of vehicles.
  • the parameters and / or variables are preferably scaled according to a predefined scheme.
  • Each parameter to be scaled and each variable to be scaled is permanently assigned a formula that describes the dependency of the corresponding scaled parameters or variables on the actual gear ratio.
  • equations of motion and / or equations of state that result from the mathematical model of the drive train can be solved, in particular numerically.
  • the parameters and / or variables are preferably scaled such that the projected mathematical model depicts the at least a section of the drive train.
  • the projected mathematical model with the scaled parameters and / or variables is equivalent to a “real” mathematical model of the section of the drive train that takes the translation into account.
  • a separate mathematical model does not have to be created for each drive train. Rather, it is sufficient to adapt the parameters and / or variables of the universal projected mathematical model according to the predefined scheme. This considerably reduces the application effort, which means that the costs can be reduced accordingly.
  • controlled based on the system matrix means that the system matrix itself, the solutions of the corresponding equations of motion and / or the solutions of the corresponding equations of state are used for the control.
  • One aspect of the invention provides that at least one motor vehicle function is controlled based on the system matrix.
  • a drive function, a steering function and / or a interference suppression function is controlled based on the system matrix.
  • the drive function is, for example, the provision of a predefined torque and / or the division of a torque between an internal combustion engine and an electric motor.
  • the steering function can be the provision of a predefined auxiliary torque for steering assistance and / or the provision of an adaptive steering feel.
  • the interference suppression function is, for example, a suppression of torsional vibrations in the drive train and / or a suppression of disruptive repercussions from the drive train to a steering wheel (eg "shaking on slippery roads").
  • a drive machine of the motor vehicle is controlled based on the system matrix.
  • the drive machine is, for example, an internal combustion engine and / or an electric motor, and the control unit can be an engine control unit.
  • the control unit can be an engine control unit.
  • an active damping device of the motor vehicle is controlled.
  • it is a damping device that actively dampens torsional vibrations in the drive train, which can significantly increase driving comfort.
  • the actual value of the gear ratio is preferably transmitted from the transmission to the control unit, in particular a current actual value of the gear ratio.
  • the actual value of the translation does not have to be stored in the control unit by hand and individually for each type of motor vehicle. Rather, the control unit receives the actual value of the translation directly from the transmission, in particular from a transmission control unit. If it is a transmission with several gears or gear stages, the current actual value of the translation can always be transmitted to the control unit, as a result of which the parameters and / or variables of the projected mathematical model can always be adapted to the current value of the translation .
  • the actual value of the translation can be stored in the control unit during the manufacture of the motor vehicle. This is special This is an advantage if the gearbox only has a fixed gear ratio and / or if the gearbox does not have a gearbox control unit.
  • the actual value of the translations of the individual gears can also be stored in the control unit and the control unit then only receives a signal from the transmission, for example, which gear is currently engaged.
  • the parameters and / or variables of the projected mathematical model are always adapted to the current translation values.
  • a motor vehicle with a drive train which comprises at least one transmission having a translation and a control device which is used according to a method for operating a control unit described above, the motor vehicle being designed to use a method described above Operate a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows schematically a motor vehicle according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic flow diagram of the steps of a method according to the invention for operating a control unit for a motor vehicle;
  • FIG. 3 (a) is a mathematical model of a drive train; (b) a projected powertrain mathematical model; and
  • FIG. 4 is a schematic flow diagram of the steps of a method according to the invention for operating a motor vehicle.
  • FIG. 1 schematically shows a motor vehicle 10 which has a drive machine 12 and a drive train 14 which connects the drive machine 12 to at least one axle of the motor vehicle 10 in a force-transmitting manner.
  • the drive machine 12 is connected to a rear axle 16 of the motor vehicle 10.
  • the motor vehicle 10 is therefore designed with a rear wheel drive. Alternatively or additionally, however, motor vehicle 10 can also have a front-wheel drive.
  • the prime mover 12 may include an internal combustion engine and / or an electric motor.
  • the motor vehicle 10 can be used as a vehicle be designed with a combustion drive, as an electric vehicle or as a hybrid vehicle which comprises an internal combustion engine and an electric motor.
  • the drive train 14 comprises at least one transmission 20 which has a transmission ratio i.
  • the transmission 20 translates a speed of a drive shaft 22 assigned to the drive machine 12 to a speed of the rear wheels 18.
  • the transmission 20 has several gears, the
  • Gear ratio i then depends on the gear selected.
  • the drive train 14 can also comprise a transfer case that transmits torques from the internal combustion engine and the electric motor to the drive shaft 22.
  • a damping device 24 is provided in the drive train 14, which is set up to actively dampen disturbing torsional vibrations in the drive train 14.
  • the motor vehicle 10 has a control unit 26 which is set up to control at least one motor vehicle function.
  • control unit 26 is an engine control unit and / or a control unit of the damping device 24. Consequently, the control unit 26 can be connected to the drive machine 12 and / or to the damping device 24 in a signal-transmitting manner.
  • Signal-transmitting connected is to be understood here to mean any type of wireless or wired connection that is suitable for transmitting data and / or signals. Signal-transmitting connections are indicated in FIG. 1 by dotted lines.
  • control unit 26 is designed to control a drive function, a steering function and / or a noise suppression function.
  • the drive function is, for example, the provision of a predefined torque by the drive machine and / or the division of a torque between an internal combustion engine and an electric motor.
  • the steering function can be the provision of a predefined auxiliary torque for steering assistance and / or the provision of an adaptive steering feel.
  • the interference suppression function is, for example, a suppression of torsional vibrations in the drive train 14 and / or a suppression of disruptive repercussions from the drive train to a steering wheel, for example from "shaking on slippery roads".
  • control unit 26 can be connected to the transmission 20 in a signal-transmitting manner, in particular to a transmission control unit 28.
  • the control device can preferably be used universally for different types of drive trains, in particular for drive trains 14 with different ratios i.
  • a projected mathematical model of the drive train 14 is stored in a memory of the control device 26, the control device 26 being loaded by means of the method described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • step S1 a projected mathematical model of a portion of the powertrain 14 that includes the transmission 20 is created.
  • the projected mathematical model describes the section of the
  • step S1 is explained in more detail with the aid of the exemplary mathematical model shown in FIG.
  • FIGS. 3 (a) and (b) which represent a mathematical model of the drive train 14 and a projected mathematical model of the drive train 14, the drive train 14 is modeled in each case as a damped harmonic oscillator.
  • a first mass t here represents an effective mass of the components on a first side 30 of the transmission 20, while a second mass m 2 represents an effective mass of the components on a second side 32 of the transmission 20.
  • the two masses 1 , m 2 are by a translation stage 34 with a
  • Ratio i a spring element 36 with a spring constant k and a Damping element 38 coupled to one another with a damping constant c.
  • a torque / also acts on the second mass m 2 .
  • the gear ratio i of the gear ratio stage 34 is such that the speed is multiplied by i from left to right in FIG. 3 (a) and the torque is divided by i.
  • the transmission stage 34, the spring element 36 and the damping element 38 together form a model of the transmission 20.
  • the equations of motion are accordingly
  • the mathematical model always contains equations of motion and / or equations of state that move a shaft above and below describe below the transmission 20.
  • the projected mathematical model in particular the associated equations of motion and / or equations of state, is stored in a memory of the control unit 26 (step S3).
  • the control unit 26 can now be used universally for different types of drive trains, in particular for drive trains 14 with different ratios i.
  • parameters and / or variables of the projected mathematical model are scaled (step S4) based on an actual translation of the transmission 20, in such a way that the projected mathematical model depicts the relevant section of the drive train 14 that contains the transmission 20.
  • the projected mathematical model with scaled parameters and / or variables is equivalent to a “real” mathematical model of the section of the drive train 14 that takes the translation into account.
  • Equations of motion for the coordinates x ⁇ and x 3 from the projected mathematical model shows that the projected mathematical model is equivalent to the “real” model under the following scales:
  • the actual value of the gear ratio i is preferably transmitted from the transmission 20 to the control unit 26, in particular a current actual value of the
  • Translation i In other words, the actual value of the translation i is not stored manually in the control unit 26 for each motor vehicle 10.
  • control unit 26 receives the actual value of the translation directly from the transmission 20, in particular from the transmission control unit 28. If it is a transmission 20 with several gears, then the current actual value of the
  • Manufacture of the motor vehicle 10 can be stored in the control unit 26.
  • step S5 Based on the projected mathematical model and the scaled parameters and / or variables, at least one system matrix is now generated (step S5).
  • equations of motion and / or equations of state that result from the mathematical model of the drive train are solved, in particular numerically solved (step S6).
  • control unit 26 Based on the system matrix, at least one of the vehicle functions described above can now be controlled by control unit 26.
  • Controlled based on the system matrix means that the system matrix itself, the solutions of the corresponding equations of motion and / or the solutions of the corresponding equations of state are used for the control.

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Abstract

Ein Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts (26) für ein Kraftfahrzeug (10) wird vorgestellt. Zunächst wird ein Steuergerät (26) mit einem Speicher bereitgestellt. Ein projiziertes mathematisches Modell wenigstens eines Abschnitts eines Antriebsstrangs (14) wird erstellt, wobei der Abschnitt des Antriebsstrangs (14) ein Getriebe (20) umfasst. Dabei beschreibt das projizierte mathematischen Modell den Abschnitt des Antriebsstrangs (14) mit einer Übersetzung (i) von 1 und ist universell bei unterschiedlichen Getrieben (20) verwendbar. Das projizierte mathematische Modell wird dann in dem Speicher des Steuergeräts (26) hinterlegt. Ferner wird ein Kraftfahrzeug (10) sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorgestellt.

Description

Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts sowie Verfahren zum Betreiben eines
Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Generell können sich Kraftfahrzeuge unter anderem im Aufbau des Antriebsstrangs unterscheiden, der eine Elektro- und/oder Verbrennungskraftmaschine mit Rädern des Kraftfahrzeugs kraftübertragend verbindet, insbesondere bei Hybridfahrzeugen. Die Antriebsstränge unterscheiden sich dabei unter anderem in Bezug auf darin verbaute Getriebe, die eine Drehzahl einer mit der Elektro- und/oder Verbrennungskraftmaschine verbundenen Antriebswelle auf eine Drehzahl der Räder übersetzen.
Für die Steuerung gewisser Kraftfahrzeugfunktionen ist es nötig, dass bestimmte Parameter des Antriebsstrangs in einem entsprechenden Steuergerät hinterlegt sind. Bei den Parametern handelt es sich beispielsweise um die Übersetzung des Getriebes und/oder um Massen von Abschnitten bzw. Teilen des Antriebsstrangs.
Da diese Parameter von Fahrzeugtyp zu Fahrzeugtyp unterschiedlich sind, muss für jeden Fahrzeugtyp ein eigener Satz dieser Parameter erstellt und validiert werden, was angesichts der stetig steigenden Variantenvielfalt an Fahrzeugtypen einen hohen Entwicklungs- und Versuchsaufwand bedeutet, wodurch die Kosten entsprechend hoch sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, bei denen die Nachteile aus dem Stand der Technik behoben sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts für ein Kraftfahrzeug, mit den folgenden Schritten: Es wird ein Steuergerät mit einem Speicher bereitgestellt. Ein projiziertes mathematisches Modell wenigstens eines Abschnitts eines Antriebsstrangs wird erstellt, wobei der Abschnitt des Antriebsstrangs ein Getriebe umfasst. Dabei beschreibt das projizierte mathematische Modell den Abschnitt des Antriebsstrangs mit einer Übersetzung von 1 und ist universell bei unterschiedlichen Getrieben verwendbar. Das projizierte mathematische Modell wird dann in dem Speicher des Steuergerät hinterlegt.
Unter„Bedaten des Steuergeräts“ ist dabei und im Folgenden zu verstehen, dass Daten in beliebigem Format, Computerprogramme und/oder Steuerungsanweisungen auf dem Steuergerät gespeichert bzw. abgelegt werden, insbesondere im Speicher des Steuergeräts.
Erfindungsgemäß wird also ein universell einsetzbares mathematisches Modell bereitgestellt, das unabhängig von der konkreten physikalischen Ausgestaltung des Antriebsstrangs für quasi jeden Antriebsstrang verwendet werden kann. Daher ist es nicht mehr notwendig, für jeden Fahrzeugtyp einen eigenen Satz an Systemparametern des Antriebsstrangs zu ermitteln, zu validieren und das Steuergerät damit zu bedaten. Vielmehr ist das entsprechende Steuergerät universell für unterschiedliche Fahrzeugtypen verwendbar, wodurch der Entwicklungs- und Versuchsaufwand erheblich reduziert wird. Insofern lassen sich die Kosten erheblich reduzieren, insbesondere bei einer hohen Vielfalt an Kraftfahrzeugen, die unterschiedliche Antriebsstränge aber baugleiche Steuergeräte umfassen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Abschnitt des Antriebsstrangs als wenigstens zwei miteinander über ein Federelement und/oder über ein Dämpfungselement gekoppelte Massen modelliert. Anders ausgedrückt wird der das Getriebe umfassende Abschnitt des Antriebsstrangs als ein gedämpfter harmonischer Oszillator modelliert. Umfasst der Antriebsstrang mehrere Getriebe, so kann das Modell auch mehrere Massen umfassen, die in Reihe und/oder parallel geschaltet und paarweise jeweils über ein Federelement und/oder über ein Dämpfungselement gekoppelt sind. Die Modellierung als gedämpfter harmonischer Oszillator gibt alle wichtigen Systemeigenschaften (u.a. Dämpfung und Elastizität des Getriebes) genau genug wieder und erlaubt außerdem eine einfache Generierung von Systemmatrizen sowie eine schnelle Lösung der Bewegungsgleichungen und/oder Zustandsgleichungen der gekoppelten Massen, insbesondere eine numerische Lösung der Bewegungsgleichungen und/oder der Zustandsgleichungen. Dies ermöglicht insbesondere eine Lösung der Bewegungsgleichungen und/oder der Zustandsgleichungen der gekoppelten Massen in Echtzeit.
Die Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Antriebsstrang mit wenigstens einem eine Übersetzung aufweisenden Getriebe und ein Steuergerät umfasst, das gemäß einem oben beschriebenen Verfahren bedatet ist, mit den folgenden Schritten: Zunächst werden Parameter und/oder Variablen des projizierten mathematischen Modells basierend auf einer tatsächlichen Übersetzung des wenigstens einen Getriebes skaliert. Basierend auf dem projizierten mathematischen Modell und den skalierten Parametern und/oder Variablen wird dann wenigstens eine Systemmatrix generiert.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt also der Gedanke zugrunde, die Parameter und/oder Variablen des universellen mathematischen Modells basierend auf den realen Eigenschaften des Getriebes anzupassen, genauer gesagt basierend auf der tatsächlichen Übersetzung des Getriebes. Dadurch kann das Steuergerät einfach an die konkrete, tatsächliche physikalische Ausgestaltung des Antriebsstrangs des jeweiligen Kraftfahrzeugs angepasst werden und ist daher universell für verschiedene Fahrzeugtypen verwendbar.
Die Parameter und/oder Variablen werden dabei vorzugsweise nach einem vordefinierten Schema skaliert. Jedem zu skalierenden Parameter und jeder zu skalierenden Variable ist ein Formelzusammenhang fest zugeordnet, der die Abhängigkeit der entsprechenden skalierten Parameter bzw. Variablen von der tatsächlichen Übersetzung des Getriebes beschreibt.
Basierend auf der Systemmatrix können Bewegungsgleichungen und/oder Zustandsgleichungen, die sich aus dem mathematischen Modell des Antriebsstrangs ergeben, gelöst werden, insbesondere numerisch.
Vorzugsweise werden die Parameter und/oder Variablen derart skaliert, dass das projizierte mathematische Modell den wenigstens einen Abschnitt des Antriebsstrangs abbildet. Anders ausgedrückt ist das projizierte mathematische Modell mit den skalierten Parametern und/oder Variablen äquivalent zu einem „realen“ mathematischen Modell des Abschnitts des Antriebsstrangs, das die Übersetzung berücksichtigt. Jedoch muss nicht für jeden Antriebsstrang ein eigenes mathematisches Modell erstellt werden. Es genügt vielmehr, die Parameter und/oder Variablen des universellen projizierten mathematischen Modells nach dem vordefinierten Schema anzupassen. Hierdurch reduziert sich der Applikationsaufwand erheblich wodurch die Kosten entsprechend gesenkt werden können.
Im Folgenden ist unter„basierend auf der Systemmatrix gesteuert“ zu verstehen, dass die Systemmatrix selbst, die Lösungen der entsprechenden Bewegungsgleichungen und/oder die Lösungen der entsprechenden Zustandsgleichungen für die Steuerung herangezogen werden. Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Kraftfahrzeugfunktion basierend auf der Systemmatrix gesteuert wird. Insbesondere wird eine Antriebsfunktion, eine Lenkfunktion und/oder eine Störunterdrückungsfunktion basierend auf der Systemmatrix gesteuert. Die Antriebsfunktion ist beispielsweise die Bereitstellung eines vordefinierten Drehmoments und/oder die Aufteilung eines Drehmoments zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor. Die Lenkfunktion kann eine Bereitstellung eines vordefinierten Hilfsmoments zur Lenkunterstützung und/oder die Bereitstellung eines adaptiven Lenkgefühls sein. Bei der Störunterdrückungsfunktion handelt es sich beispielsweise um eine Unterdrückung von Drehschwingungen im Antriebsstrang und/oder um eine Unterdrückung von störenden Rückwirkungen vom Antriebsstrang auf ein Lenkrad (z.B.„Rütteln auf glatter Straße“).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs basierend auf der Systemmatrix gesteuert. Bei der Antriebsmaschine handelt es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor und/oder um einen Elektromotor, wobei das Steuergerät ein Motorsteuergerät sein kann. Durch eine gezielte Steuerung des Antriebs des Kraftfahrzeugs können zum Beispiel Drehschwingungen im Antriebsstrang aktiv gedämpft werden.
Ein anderer Aspekt sieht vor, dass eine aktive Dämpfungseinrichtung des Kraftfahrzeugs gesteuert wird. Insbesondere handelt es sich um eine Dämpfungseinrichtung, die Drehschwingungen im Antriebsstrang aktiv dämpft, wodurch der Fahrkomfort erheblich erhöht werden kann.
Vorzugsweise wird der tatsächliche Wert der Übersetzung vom Getriebe an das Steuergerät übermittelt, insbesondere ein aktueller tatsächlicher Wert der Übersetzung. Anders ausgedrückt muss der tatsächliche Wert der Übersetzung nicht von Hand und für jeden Kraftfahrzeugtyp einzeln in das Steuergerät eingespeichert werden. Vielmehr erhält das Steuergerät den tatsächlichen Wert der Übersetzung direkt vom Getriebe, insbesondere von einem Getriebesteuergerät. Handelt es sich um ein Getriebe mit mehreren Gängen bzw. Gangstufen, so kann auch stets der aktuelle tatsächliche Wert der Übersetzung an das Steuergerät übermittelt werden, wodurch die Parameter und/oder Variablen des projizierten mathematischen Modells stets an den aktuellen Wert der Übersetzung angepasst werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann der tatsächliche Wert der Übersetzung bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs im Steuergerät hinterlegt werden. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn das Getriebe nur über eine, feststehende Übersetzung verfügt und/oder wenn das Getriebe über kein Getriebesteuergerät verfügt.
Handelt es sich um ein Getriebe mit mehreren Gängen bzw. Gangstufen, so kann auch der tatsächliche Wert der Übersetzungen der einzelnen Gänge im Steuergerät hinterlegt werden und das Steuergerät erhält dann vom Getriebe zum Beispiel nur noch ein Signal, welcher Gang gerade eingelegt ist. Auch hier werden die Parameter und/oder Variablen des projizierten mathematischen Modells stets an den aktuellen Werte Übersetzung angepasst.
Die Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang, der wenigstens ein eine Übersetzung aufweisendes Getriebe und ein Steuergerät umfasst, das gemäß einem oben beschriebenen Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts bedatet ist, wobei das Kraftfahrzeug dazu ausgebildet ist, ein oben beschriebenes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs durchzuführen. Bezüglich der Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Weitere Vorteile und Eigenschaften ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
- Figur 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug;
- Figur 2 ein schematisches Ablaufdiagramm der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bedaten eines Steuergeräts für ein Kraftfahrzeug;
- Figur 3 (a) ein mathematisches Modell eines Antriebsstrangs; (b) ein projiziertes mathematisches Modell eines Antriebsstrangs; und
- Figur 4 ein schematisches Ablaufdiagramm der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
In Figur 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, das eine Antriebsmaschine 12 sowie einen Antriebsstrang 14 aufweist, der die Antriebsmaschine 12 kraftübertragend mit wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs 10 verbindet. Im gezeigten Beispiel ist die Antriebsmaschine 12 mit einer Hinterachse 16 des Kraftfahrzeugs 10 verbunden.
Das Kraftfahrzeug 10 ist also mit einem Hinterradantrieb ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Kraftfahrzeug 10 jedoch auch über einen Frontantrieb verfügen.
Die Antriebsmaschine 12 kann einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Anders ausgedrückt kann das Kraftfahrzeug 10 als Fahrzeug mit Verbrennungsantrieb, als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst.
Der Antriebsstrang 14 umfasst wenigstens ein Getriebe 20, das eine Übersetzung i aufweist. Im in Figur 1 dargestellten Beispiel übersetzt das Getriebe 20 eine Drehzahl einer der Antriebsmaschine 12 zugeordneten Antriebswelle 22 auf eine Drehzahl der Hinterräder 18. Insbesondere verfügt das Getriebe 20 über mehrere Gänge, wobei die
Übersetzung i dann vom eingelegten Gang abhängt.
Ist das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet sein, kann der Antriebsstrang 14 auch noch ein Verteilergetriebe umfassen, das Drehmomente von Verbrennungsmotor und Elektromotor auf die Antriebswelle 22 überträgt.
Optional ist im Antriebsstrang 14 eine Dämpfungseinrichtung 24 vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, störende Drehschwingungen im Antriebsstrang 14 aktiv zu dämpfen.
Ferner weist das Kraftfahrzeug 10 ein Steuergerät 26 auf, das dazu eingerichtet ist, wenigstens eine Kraftfahrzeugfunktion zu steuern.
Insbesondere handelt es sich bei dem Steuergerät 26 um ein Motorsteuergerät und/oder um ein Steuergerät der Dämpfungseinrichtung 24. Folglich kann das Steuergerät 26 mit der Antriebsmaschine 12 und/oder mit der Dämpfungseinrichtung 24 signalübertragend verbunden sein.
Unter„signalübertragend verbunden“ ist dabei jegliche Art von kabelloser oder kabelgebundene Verbindung zu verstehen, die dazu geeignet ist, Daten und/oder Signale zu übertragen. Signalübertragende Verbindungen sind in Figur 1 durch gepunktete Linien angedeutet.
Alternativ oder zusätzlich ist das Steuergerät 26 dazu ausgebildet, eine Antriebsfunktion, eine Lenkfunktion und/oder eine Störunterdrückungsfunktion zu steuern. Die Antriebsfunktion ist beispielsweise die Bereitstellung eines vordefinierten Drehmoments durch die Antriebsmaschine und/oder die Aufteilung eines Drehmoments zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor. Die Lenkfunktion kann eine Bereitstellung eines vordefinierten Hilfsmoments zur Lenkunterstützung und/oder die Bereitstellung eines adaptiven Lenkgefühls sein. Bei der Störunterdrückungsfunktion handelt es sich beispielsweise um eine Unterdrückung von Drehschwingungen im Antriebsstrang 14 und/oder um eine Unterdrückung von störenden Rückwirkungen vom Antriebsstrang auf ein Lenkrad, zum Beispiel von „Rütteln auf glatter Straße“.
Ferner kann das Steuergerät 26 mit dem Getriebe 20 signalübertragend verbunden sein, insbesondere mit einem Getriebesteuergerät 28.
Das Steuergerät ist vorzugsweise universell für verschiedene Arten von Antriebssträngen verwendbar, insbesondere für Antriebsstränge 14 mit unterschiedlicher Übersetzung i.
Für diesen Zweck ist in einem Speicher des Steuergeräts 26 ein projiziertes mathematisches Modell des Antriebsstrangs 14 hinterlegt, wobei das Steuergerät 26 mittels des im Folgenden anhand von Figuren 2 und 3 beschriebenen Verfahrens bedatet ist.
Zunächst wird ein projiziertes mathematisches Modell eines Abschnitts des Antriebsstrangs 14 erstellt, der das Getriebe 20 umfasst (Schritt S1 ).
Das projizierte mathematische Modell beschreibt dabei den Abschnitt des
Antriebsstrangs 14 mit einer Getriebeübersetzung von i = i. Anders ausgedrückt findet im projizierten mathematischen Modell durch das Getriebe 20 weder eine Übersetzung noch eine Untersetzung der Drehzahl und des Drehmoments statt.
Zum besseren Verständnis wird Schritt S1 anhand des in Figur 3 dargestellten, beispielhaften mathematischen Modells noch näher erläutert.
In Figuren 3 (a) und (b), die ein mathematisches Modell des Antriebsstrangs 14 bzw. ein projiziertes mathematisches Modell des Antriebsstrangs 14 darstellen, ist der Antriebsstrang 14 jeweils als gedämpfter harmonischer Oszillator modelliert.
Eine erste Masse t repräsentiert hier eine effektive Masse der Bauteile auf einer ersten Seite 30 des Getriebes 20, während eine zweite Masse m2 eine effektive Masse der Bauteile auf einer zweiten Seite 32 des Getriebes 20 repräsentiert.
Die beiden Massen 1 , m2 sind durch eine Übersetzungsstufe 34 mit einer
Übersetzung i , ein Federelement 36 mit einer Federkonstante k sowie ein Dämpfungselement 38 mit einer Dämpfungskonstante c miteinander gekoppelt. Ferner greift an der zweiten Masse m2 ein Drehmoment / an.
Die Übersetzung i der Übersetzungsstufe 34 erfolgt dabei derart, dass in Figur 3 (a) von links nach rechts die Drehzahl mit i multipliziert und das Drehmoment durch i dividiert wird.
Die Übersetzungsstufe 34, das Federelement 36 und das Dämpfungselement 38 bilden zusammen ein Modell des Getriebes 20.
Aus dem in Figur 3 (a) gezeigten mathematischen Modell lassen sich die folgenden gekoppelten Bewegungsgleichungen für die Koordinaten x:i und x2 der Massen
Figure imgf000010_0001
bzw. m2 herleiten:
Figure imgf000010_0002
ih 2 c 2 + e (t2 - ί c ±) + k (c 2 - ί 3 = / ·
Das projizierte mathematische Modell von Figur 3 (b) entspricht genau dem mathematischen Modell gemäß Figur 3 (a), jedoch mit der festen Wahl i = 1 und einer modifizierten Federkonstante k sowie einer modifizierten Dämpfungskonstante c. Die Bewegungsgleichungen sind dementsprechend
Figure imgf000010_0003
Es sei hier nochmals erwähnt, dass es sich bei dem oben beschriebenen mathematischen Modell lediglich um ein Beispiel zur Illustration handelt. Natürlich kann ein beliebiges, geeignetes mathematisches Modell für den Antriebsstrang 14 gewählt werden.
Das mathematische Modell beinhaltet jedoch stets Bewegungsgleichungen und/oder Zustandsgleichungen, die eine Drehbewegung von Wellen ober- und unterhalb des Getriebes 20 beschreiben. Analog entspricht das projizierte mathematische Modell stets dem mathematischen Modell des Antriebsstrangs 14, jedoch mit einer Übersetzung i = 1.
Das projizierte mathematische Modell, insbesondere die zugehörigen Bewegungsgleichungen und/oder Zustandsgleichungen, wird in einem Speicher des Steuergeräts 26 hinterlegt (Schritt S3).
Das Steuergerät 26 ist nun universell für verschiedene Arten von Antriebssträngen verwendbar, insbesondere für Antriebsstränge 14 mit unterschiedlicher Übersetzung i.
Dazu müssen lediglich die im Folgenden anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben Verfahrensschritte durchgeführt werden.
Zunächst werden Parameter und/oder Variablen des projizierten mathematischen Modells basierend auf einer tatsächlichen Übersetzung des Getriebes 20 skaliert (Schritt S4), und zwar derart, dass das projizierte mathematische Modell den betreffenden Abschnitt des Antriebsstrangs 14 abbildet, der das Getriebe 20 enthält. Anders ausgedrückt ist projizierte mathematische Modell mit skalierten Parametern und/oder Variablen äquivalent zu einem „realen“ mathematischen Modell des Abschnitts des Antriebsstrangs 14, das die Übersetzung berücksichtigt.
Dieser Schritt soll anhand des Modells aus Figur 3 nochmals näher illustriert werden.
Durch Vergleich der oben genannten gekoppelten Bewegungsgleichungen für die Koordinaten x± und
Figure imgf000011_0001
aus dem„realen“ mathematischen Modell und den gekoppelten
Bewegungsgleichungen für die Koordinaten x± und x3 aus dem projizierten mathematischen Modell zeigt sich, dass das projizierte mathematische Modell unter den folgenden Skalierungen äquivalent zum„realen“ Modell ist:
Figure imgf000011_0002
Auch hier ist das dargestellte Modell wieder nur als rein illustratives Beispiel für das Grundprinzip zu verstehen, dass die Parameter und/oder Variablen des projizierten mathematischen Modells skaliert werden, um den realen Antriebsstrang 14 abzubilden. Für diese Projektion des realen Antriebsstrangs 14 ist offensichtlich der tatsächliche Wert der Übersetzung i notwendig.
Vorzugsweise wird der tatsächliche Wert der Übersetzung i vom Getriebe 20 an das Steuergerät 26 übermittelt, insbesondere ein aktueller tatsächlicher Wert der
Übersetzung i. Anders ausgedrückt wird der tatsächliche Wert der Übersetzung i nicht von Hand und für jedes Kraftfahrzeug 10 einzeln in das Steuergerät 26 eingespeichert.
Vielmehr erhält das Steuergerät 26 den tatsächlichen Wert der Übersetzung direkt vom Getriebe 20, insbesondere vom Getriebesteuergerät 28. Handelt es sich um ein Getriebe 20 mit mehreren Gängen, so kann auch der aktuelle tatsächliche Wert der
Übersetzung t an das Steuergerät 26 übermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der tatsächliche Wert der Übersetzung i bei der
Herstellung des Kraftfahrzeugs 10 im Steuergerät 26 hinterlegt werden.
Basierend auf dem projizierten mathematischen Modell und den skalierten Parametern und/oder Variablen wird nun wenigstens eine Systemmatrix generiert (Schritt S5). Außerdem werden Bewegungsgleichungen und/oder Zustandsgleichungen gelöst, die sich aus dem mathematischen Modell des Antriebsstrangs ergeben, insbesondere numerisch gelöst (Schritt S6).
Basierend auf der Systemmatrix kann nun wenigstens eine der oben beschriebenen Fahrzeugfunktionen vom Steuergerät 26 gesteuert werden.
Dabei ist unter„basierend auf der Systemmatrix gesteuert“ zu verstehen, dass die Systemmatrix selbst, die Lösungen der entsprechenden Bewegungsgleichungen und/oder die Lösungen der entsprechenden Zustandsgleichungen für die Steuerung herangezogen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bedaten eines Steuergeräts (26) für ein Kraftfahrzeug (10), mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Steuergeräts (26) mit einem Speicher;
Erstellen eines projizierten mathematischen Modells wenigstens eines Abschnitts eines Antriebsstrangs (14), wobei der Abschnitt des Antriebsstrangs (14) ein Getriebe (20) umfasst, wobei das projizierte mathematische Modell den
Abschnitt des Antriebsstrangs (14) mit einer Übersetzung (i) von 1 beschreibt und universell bei unterschiedlichen Getrieben (20) verwendbar ist; und
Hinterlegen des projizierten mathematischen Modells in dem Speicher des Steuergeräts (26).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Antriebsstrangs (14) als wenigstens zwei miteinander über ein Federelement (36) und/oder über ein Dämpfungselement (38) gekoppelte Massen
Figure imgf000013_0001
modelliert wird.
3. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das Kraftfahrzeug
(10) einen Antriebsstrang (14) mit wenigstens einem eine Übersetzung ( i ) aufweisenden Getriebe (20) und ein Steuergerät (26) umfasst, das gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bedatet ist, mit den folgenden Schritten:
Skalieren von Parametern und/oder Variablen des projizierten mathematischen
Modells basierend auf einer tatsächlichen Übersetzung ( i) des wenigstens einen Getriebes (20); und
Generieren wenigstens einer Systemmatrix basierend auf dem projizierten mathematischen Modell und den skalierten Parametern und/oder Variablen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter und/oder Variablen derart skaliert werden, dass das projizierte mathematische Modell den wenigstens einen Abschnitt des Antriebsstrangs (14) abbildet.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kraftfahrzeugfunktion basierend auf der Systemmatrix gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsmaschine (12) des Kraftfahrzeugs (10) gesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktive Dämpfungseinrichtung (24) des Kraftfahrzeugs (10) gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Wert der Übersetzung (i) vom Getriebe (20) an das Steuergerät (26) übermittelt wird, insbesondere ein aktueller tatsächlicher Wert der Übersetzung (i).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der tatsächliche Wert der Übersetzung (i) bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs (10) im Steuergerät (26) hinterlegt wird.
10. Kraftfahrzeug (10) mit einem Antriebsstrang (14), der wenigstens ein eine Übersetzung (i) aufweisendes Getriebe (20) und ein Steuergerät (26) umfasst, das gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bedatet ist, wobei das Kraftfahrzeug (10) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9 durchzuführen.
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