Beschreibung

Titel

Verfahren zur Vereinfachung der Momentenaufteilung bei Mehrfachantrieben

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vereinfachung der überwachung der Momentenaufteilung bei Mehrfachantrieben, insbesondere bei Hybridantrieben von Hybridfahrzeugen.

Stand der Technik

Aus DE 103 20 017 Al ist eine Steuereinrichtung für die Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die Steuereinrichtung die Antriebseinheit insbesondere hinsichtlich eines abgegebenen Antriebsmoments steuert oder regelt und die

Antriebseinheit einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ist. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei üblicherweise eine durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbaren Fahrerwunsch-übertragungseinrichtung, insbesondere ein mit dem Fuß betätigbares Fahrpedal. Diese ist dafür vorgesehen, einen momentanen Betätigungszustand der Fahrerwunsch-übertragungseinrichtung repräsentierendes

Ausgangssignal abzugeben. Eine Steuereinheit empfängt das Ausgangssignal von der Fahrwunsch-übertragungseinrichtung und ordnet dem empfangenen Ausgangssignal wenigstens eine Soll-Ausgangsgröße, bei der es sich insbesondere um ein Soll- Antriebsmoment der Antriebseinheit handelt, zu. Die Antriebseinheit wird von der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass sich eine von der Antriebseinheit abgegebene

Ist-Ausgangsgröße der Soll- Ausgangsgröße annähert. Derartige Steuereinrichtungen sind in verschiedenen Auslegungen für übliche Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere Ottomotoren und Dieselmotoren, bekannt, z.B. Bosch-Motorsteuerungssysteme mit elektronischem Gaspedal (EGAS).

Ferner ist bekannt, eine kontinuierliche Momentenüberwachung zur Aufdeckung von Fehlfunktionen in Steuergeräten durchzuführen. Dies dient dem Schutz von Fahrinsassen im Kraftfahrzeug sowie dem Schutz externer Verkehrsteilnehmer. Durch die kontinuierliche Momentenüberwachung soll eine ungewollte Beschleunigung des

Fahrzeugs vermieden werden. Der Kern der kontinuierlichen Momentenüberwachung liegt in einem Vergleich eines vom Motor bereitgestellten Ist-Moments mit einem zulässigen Moment. Im Normalfall ist das Ist-Moment kleiner als das zulässige Moment. Falls das Ist-Moment das zulässige Moment übersteigt, liegt ein Fehler im Motorsteuergerät vor und eine zu einem sicheren Fahrzeugzustand führende

Fehlerreaktion wird eingeleitet. Die überwachung der Motorsteuergeräte erfolgt üblicherweise nach einem 3-Ebenen-überwachungskonzept. Die Motorsteuerung selbst, insbesondere die Vorgabe des Soll-Moments erfolgt dabei in der als Funktionsebene bezeichneten ersten Ebene. Die zweite Ebene (überwachungsebene) ist als die kontinuierliche Momentenüberwachung ausgeführt. In dieser Ebene wird unter anderem in Abhängigkeit von Fahrzeug- und Motorfunktionen ein zulässiges Moment ermittelt und mit einem Motor-Ist-Moment verglichen. Die zweite Ebene wird aufwendig durch eine dritte Ebene abgesichert, so z.B. durch Doppelablage aller Variablen, zyklische RAM- und ROM-Prüfung, Programmablaufkontrollen sowie Befehltests.

DE 107 39 565 Al hat ein Verfahren zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs zur Gegenstand, bei welchem das Drehmoment der Antriebseinheit wenigstens nach Maßgabe des Fahrerwunsches eingestellt wird, wobei das Ist-Moment der Antriebseinheit bestimmt wird und wenigstens auf der Basis des Fahrerwunsches ein maximal zulässiges Drehmoment ermittelt wird. Es erfolgt eine

Drehmomentenreduzierung und/oder -begrenzung bei überschreiten des maximal zulässigen Moments durch das Ist-Drehmoment. Dabei wird wenigstens ein Betriebszustand festgestellt, in dem das Drehmoment der Antriebseinheit durch zusätzliche Belastung erhöht ist. Während dieses wenigstens einen Betriebszustands wird das maximal zulässige Moment erhöht. Insbesondere wird dadurch beim Betrieb mit kalter Antriebseinheit und/oder beim Betrieb belastender Verbraucher das zulässige Moment erhöht.

Die beschriebenen, aus dem Stand der Technik hervorgehenden Verfahren der Momentenüberwachung sind nicht ohne weiteres auf Hybridfahrzeuge zu übertragen. In Hybridfahrzeugen kommt neben einem Verbrennungsmotor mindestens eine weitere Momentenquelle (Motor) zum Einsatz. In den meisten Fällen handelt es sich hierbei um einen Elektroantrieb. In der Motorsteuerung muss nun das vom Fahrer geforderte

Wunschmoment, welches beispielsweise durch Bedienen eines Fahrpedals eingestellt wird, auf die vorhandene Momentenquelle, die zumindest zwei Motoren umfasst, aufgeteilt werden. Dies geschieht in Abhängigkeit von zahlreichen Umgebungsvariablen unter anderem mit dem Ziel, den verbrauchsgünstigsten Betriebspunkt für alle Momentenquellen, d.h. Antriebsmotoren, einzustellen. Der Kern der oben erwähnten kontinuierlichen Momentenüberwachung ist der Momentenvergleich in der zweiten Ebene, der überwachungsebene, in der ein zulässiges Moment der zweiten Ebene (überwachungsebene) mit einem Ist-Moment in der zweiten Ebene (überwachungsebene) verglichen wird. überschreitet das Ist-Moment das zulässige Moment, wird eine dementsprechende Fehlerreaktion eingeleitet. Die Berechnung des zulässigen Moments in der zweiten Ebene (überwachungsebene) bildet die Funktionalität der ersten Ebene, der Funktionsebene, ab. In der zweiten Ebene (überwachungsebene) werden nochmals die Berechnungen aus der ersten Ebene (Funktionsebene) durchgeführt, jedoch stark vereinfacht, um Fehlermöglichkeiten zu verringern. Bei Hybridfahrzeugen wird von der Fahrzeugsteuerung eine Momentenanforderung (Soll-Moment) an die einzelnen Momentenquellen, die Motoren, versendet. Das tatsächlich abgegebene Moment (Ist-Moment) kann jedoch von diesem Soll-Wert abweichen, da die Motorsteuergeräte momentenerhöhende Eigenfunktionalitäten besitzen können, so z.B. Leerlaufregler und Nebenaggregatkompensationen. Darüber hinaus bewirkt die Trägheit der Momentenquellen, der Motoren, eine dynamische Momentenabweichung. Diese

Abweichung muss bei der Berechnung des zulässigen Moments in der zweiten Ebene (überwachungsebene) nachgebildet werden, um ein fehlerhaftes Ansprechen der Momentenüberwachung zu verhindern. Dies stellt jedoch einen sehr hohen Aufwand hinsichtlich der Entwicklung und der Applikation der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene im Fahrzeugsteuergerät dar.

Die Berechnungen des zulässigen Moments in der überwachungsebene erfordert eine Abbildung der Funktionalität der ersten Ebene, d.h. der Funktionsebene in der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene. In der zweiten Ebene werden nochmals die

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Berechnungen aus der ersten Ebene durchgeführt. Um Ungenauigkeiten durch die in der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene, implementierten Vereinfachungen auszugleichen, wird auf das ermittelte Ergebnis ein „Offset" hinzugerechnet. Bei Fahrzeugen mit mehren Motoren, wie z.B. im Falle von Hybridfahrzeugen, wird in der ersten Ebene, d.h. der Funktionsebene ein Soll-Moment auf die verschiedenen

Momentenquellen, d.h. die Einzelantriebe eines Mehrfachantriebs aufgeteilt. Diese Aufteilung ist komplex und hängt von einer Vielzahl von Parametern ab, wie z.B. Betriebsart, Betriebsstrategie, Zustand der Einzelantriebe, Kennfelder der Einzelantriebe usw. Zur überwachung der Momentenaufteilung ist es nach dem bisherigen Vorgehen erforderlich, diese in der ersten Ebene, d.h. der Funktionsebene vorgenommene, komplexe Aufteilung in der überwachungsebene, d.h. in der zweiten Ebene nachzubilden, um die aufgeteilten Einzelmomente abzusichern. Mit der Nachbildung der Funktionsebene der ersten Ebene, d.h. der Funktionsebene in der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene geht ein großer Entwicklungs- und Applikationsaufwand einher. Zudem werden, hervorgerufen durch die in der überwachungsebene üblicherweise vorgenommenen Vereinfachungen, größere Ungenauigkeiten hinsichtlich der überwachung, d.h. ein größerer Offset, erhalten.

Darstellung der Erfindung

Dem erfϊndungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren folgend, erfolgt ein Vergleich eines resultierenden Soll-Moments nach dessen Aufteilung mit einem zulässigen Moment vor der Aufteilung. Damit kann eine Nachbildung der Momentenaufteilung in der zweiten Ebene, der überwachungsebene eines Motorsteuergeräts oder eines

Fahrzeugsteuergerätes entfallen. Für die Beschleunigung eines Fahrzeugs mit einem Mehrfachantrieb wie z.B. einem Hybridantrieb ist nicht die Verteilung der Einzelmomente, wie z.B. der einzelnen Soll-Momente M _SOLL ,V und M _SOLL , _E für die Einzelantriebe eines Hybridantriebs mit mindestens einer Verbrennungskraftmaschine und mit mindestens einem Elektroantrieb entscheidend, sondern das resultierende Soll-

Moment. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird eine überwachung des resultierenden Soll-Moments M _RES . _SOLL erreicht, so dass bei einer in der ersten Ebene, d.h. der Funktionsebene des Motorsteuergeräts erfolgten fehlerhaften Aufteilung des Soll-

Moments durch die zweite Ebene, die überwachungsebene keine Fehlerreaktionen ausgelöst werden, solange das resultierende Soll-Moment M _RES . _SOLL fehlerfrei ist.

Durch das Entfallen einer Nachbildung der Soll-Momentenaufteilung in der zweiten Ebene, der überwachungsebene des Motorsteuergeräts, wird ein hoher Aufwand, der bei der Nachbildung der Soll-Momentenaufteilung in der zweiten Ebene, d.h. der

üb erwachungs ebene zu betreiben wäre, vermieden. Dem erfmdungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren folgend, wird die tatsächlich sicherheitsrelevante Größe, d.h. im vorliegenden Falle die Bildung des resultierenden Soll-Moments M _RES . _SOLL überwacht, die für Beschleunigung eines Fahrzeugs mit einem Mehrfachantrieb wie z.B. einem

Hybridantrieb, tatsächlich relevant ist.

Die in der in der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene erfolgende Bildung des resultierenden Soll-Moments, M _RES;SOLL stellt sich im einfachsten Falle als eine Addition dar. Bei aufwendiger gestalteten Triebstrangkonfigurationen wie z.B. bei einem leistungsverzweigenden Hybridantrieb, um ein Beispiel zu nennen, sind die Kopplungsbedingungen der Einzelantriebe des Hybridantriebs zu berücksichtigen. Bevorzugt kann mit dem erfmdungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren in der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene ein kontinuierliches Vergleichen eines ermittelten zulässigen Moments M _ZUL mit dem jeweils aktuell gebildeten resultierenden M _RES;SOLL unter Heranziehung der Soll-Momente M _SOLL ,V und M _SOLL , _E für die Einzelantriebe des Hybridantriebs durchgeführt werden. Anstelle der Soll-Momente M _SOLL ,V und M _SOLL , _E können für den Vergleich mit dem zulässigen Moment M _ZUL auch die jeweiligen Ist- Momente herangezogen werden, die in diesem Fall von den Einzelantrieben wie z.B. mindestens einer Verbrennungskraftmaschine und mindestens einem Elektroantrieb an die zweite Ebene, d.h. die überwachungsebene des Motorsteuergeräts rückgemeldet werden. Es ist weiterhin auch möglich, das zulässige Moment M _ZUL anstelle mit den Soll- Momenten M _SOLL . _V und M _SOLL,E mit den Ist-Momenten der Einzelantriebe zu vergleichen. Allerdings sind bei dieser Verfahrensvariante Momentenabweichungen bewirkende Eigenfunktionalitäten der Einzelantriebe zu berücksichtigen.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 ein Motorsteuergerät eines Mehrfachantriebs, in dem eine in der ersten Ebene, d.h. der Funktionsebene implementierte Momentenaufteilung in der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene nachgebildet ist und

Figur 2 ein Motorsteuergerät, in welchem in der ersten Ebene, d.h. der Funktionsebene eine Momentenaufteilung implementiert ist und in der zweiten Ebene, d.h. der überwachungsebene, ein resultierendes Moment ermittelt wird.

Ausführungsbeispiel

Der Darstellung gemäß Figur 1 ist in schematischer Darstellung ein Motorsteuergerät zu entnehmen, bei dem sowohl in der ersten Ebene (Funktionsebene) als auch in der zweiten Ebene (überwachungsebene) eine Momentenaufteilung vorgenommen wird.

Ein in Figur 1 dargestelltes Motorsteuergerät 10 umfasst eine erste Ebene 12, bei der es sich um die Funktionsebene handelt, sowie eine zweite Ebene 14, welche die überwachungsebene darstellt. Mittels der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) wird im Rahmen einer kontinuierlichen Momentenüberwachung die in der ersten Ebene 12

(Funktions ebene) erfolgende Vorgabe des Soll-Moments überwacht. Die übertragung des Fahrerwunsches hinsichtlich einer Beschleunigung des Fahrzeugs wird über eine als Fahrpedal 16 ausgebildete Fahrerwunsch-übertragungseinrichtung an das Motorsteuergerät 10 übertragen. Der Fahrerwunsch wird als Soll- Vorgabe 18 sowohl an die erste Ebene 12 (Funktions ebene) als auch an die zweite Ebene 14

(überwachungsebene) des Motorsteuergeräts 10 übertragen. In der ersten Ebene 12 (Funktionsebene) erfolgt innerhalb einer Berechungsstufe 20 die Ermittlung eines Soll- Moments M _SOLL - Das ermittelte Soll-Moment M _SOLL wird in einer Momentenaufteilung für das Soll-Moment in ein Soll-Moment M _{SOLL V} für einen Einzelantrieb 26 eines

Hybridantriebs 24 und in ein Soll-Moment M _SOLL,E für einen weiteren Einzelantrieb eines Hybridantriebs 24 aufgeteilt. Der Hybridantrieb 24 umfasst mindestens eine Verbrennungskraftmaschine 26 sowie mindestens einen Elektroantrieb 28, an welche die in der Momentenaufteilung 22 aufgeteilten Soll-Momente M _SOLL,V bzw. M _SOLL,E gesendet werden.

In der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) erfolgt in einer Berechnungsstufe 30 die Ermittlung eines zulässigen Moments M _ZUL . Das ermittelte zulässige Moment M _ZUL wird in einer ebenfalls in der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) implementierten Momentenaufteilung 32 in ein zulässiges Moment M _{ZUL E} für den mindestens einen

Elektroantrieb 28 und in ein zulässiges Moment M _ZUL;V für die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine 26 des Hybridantriebs 24 aufgeteilt. Ferner befinden sich in der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) eine erste Vergleichsstufe 34 sowie eine zweite Vergleichsstufe 36. In der ersten Vergleichsstufe 34 folgt ein kontinuierliches Vergleichen des Soll-Moments M _SOLL,V mit dem zulässigen Moment M _{ZUL V} für den

Einzelantrieb 26, im vorliegenden Fall für die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine 26. Für den Fall, dass das Soll-Moment M _SOLL,V das zulässige Moment M _{ZUL V} übersteigt, wird eine Fehlerreaktion 38 ausgelöst. Analog dazu erfolgt in der zweiten Vergleichsstufe 36 ein kontinuierliches Vergleichen des SoIl- Moments M _SOLL,E mit dem zulässigen Moment M _{ZUL E} für den weiteren Einzelantrieb 28 des Hybridantriebs 24, im vorliegenden Fall für den mindestens einen Elektroantrieb 28. Abhängig vom Resultat des kontinuierlichen Vergleichens 36 erfolgt das Auslösen einer Fehlerreaktion, für den Fall, dass das Soll-Moment M _SOLL,E das zulässige Moment M _{ZUL E} für den mindestens einen Elektroantrieb 28 übersteigt.

Das in Figur 1 dargestellte Konzept für ein Motorsteuergerät 10 bedingt eine Nachbildung der in der ersten Ebene 12 implementierten Momentenaufteilung 22 auch in der zweiten Ebene 14, der überwachungsebene. Dies geht mit einem relativ hohen Entwicklungs- und Applikationsaufwand einher. Ferner wird aufgrund der in der zweiten Ebene 14, der überwachungsebene, vorgenommenen Vereinfachungen eine größere

Ungenauigkeit hinsichtlich der Momentenaufteilung erhalten, was sich im Allgemeinen durch eine größere Abweichung hinsichtlich der erhaltenen zulässigen Momente M _{ZUL V} und M _{ZUL E} von den tatsächlichen Momentenwerten ausdrückt.

Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren am Beispiel eines Motorsteuergeräts näher hervor.

Der Darstellung gemäß Figur 2 ist zu entnehmen, dass auch in diesem Fall eine übertragung des Fahrerwunsches durch eine als Fahrpedal 16 ausgebildete

Fahrerwunsch-übertragungseinrichtung als Soll- Vorgabe 18 sowohl der ersten Ebene 12 (Funktionsebene) als auch der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) des Motorsteuergeräts 10 aufgegeben wird. In der ersten Ebene 12 (Funktionsebene) erfolgt in der Berechnungsstufe 20 die Ermittlung eines Soll-Moments M _SOLL und in der sich an die Berechnungsstufe 20 anschließenden Momentenaufteilung 22 eine Aufteilung des

Soll-Moments M _SOLL auf ein Soll-Moment M _SOLL ,V und ein Soll-Moment M _SOLL , _E - Die Werte der jeweiligen Teil-Soll-Momente M _SOLL ,V und M _SOLL , _E werden an Abgriffen 42, 44 an eine in der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) implementierte Bildung 40 eines resultierenden Soll-Moments M _RES . _SOLL übertragen. Im einfachsten Fall kann es sich dabei um eine Additionsstufe handeln. Bei aufwendigeren Triebstrangkonfigurationen wie z.B. bei einem leistungsverzweigenden Hybridantrieb sind im Rahmen der Bildung 40 des resultierenden Soll-Moments M _RES . _SOLL die Kopplungsbedingungen der mindestens einen Verbrennungskraftmaschine 26 mit dem mindestens einen Elektroantrieb 28 des Hybridantriebs 24 zu berücksichtigen. Als Kopplungsbedingungen bei leistungsverzweigenden Hybridantrieben sind z.B. die Drehzahlen der

Elektroantriebe zu berücksichtigen, oder z.B. der Zustand einer Trennkupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 26 und dem mindestens einen Elektroantrieb 28 des leistungsverzweigenden Hybridantriebs.

In der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) wird aus der Soll- Vorgabe 18 in der

Berechnungsstufe 30 zunächst das zulässige Moment M _ZUL bestimmt, welches unmittelbar an die erste Vergleichsstufe 34 übertragen wird. An die erste Vergleichsstufe 34 wird das ermittelte resultierende Soll-Moment M _RES . _SOLL übertragen. Demzufolge unterbleibt in der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) die Momentenaufteilung des zulässigen Moments M _ZUL in ein zulässiges Moment M _{ZUL E} für den mindestens einen

Elektroantrieb 28 sowie M _ZUL;V , das zulässige Moment für die mindestens eine Verbrennungskraftmaschine 26 des Hybridantriebs 24. Damit lösen in der ersten Ebene 12 (Funktionsebene) eventuell auftretende Fehler bei der Aufteilung des Soll-Moments MSO _LL in der Momentenaufteilung 22 auf Soll-Momente M _SOLL ,V und M _SOLL , _E für die

mindestens eine Verbrennungskraftmaschine 26 und den mindestens einen Elektroantrieb 28 in der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) des Motorsteuergeräts 10 keine Fehler aus, solange das resultierende Moment M _RES . _SOLL im Rahmen des kontinuierlichen Vergleichens in der ersten Vergleichsstufe 34 unterhalb des zulässigen Moments M _ZUL bleibt. Mit dem erfmdungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird demnach die für die

Beschleunigung des Fahrzeugs mit einem Hybridantrieb 24 maßgebliche Größe, nämlich das resultierende Soll-Moment M _RES . _SOLL kontinuierlich überwacht. Die in der ersten Ebene 12 (Funktionsebene) des Motorsteuergeräts 10 erfolgende Momentenaufteilung 22 des Soll-Moments M _SOLL auf Einzel-Soll-Momente M _SOLL ,V bzw. M _SOLL , _E auf die Einzelantriebe 26, 28 des Hybridantriebs 24 ist für die tatsächlich sicherheitsrelevante

Größe, im vorliegenden Falle das resultierende Soll-Moment M _RES . _SOLL nicht relevant.

Wenngleich in der Darstellung gemäß Figur 2 die Bildung 40 des resultierenden Soll- Moments basierend auf den Einzel- Soll-Momenten M _SOLL ,V bzw. M _SOLL , _E erfolgt und das derart ermittelte resultierende Soll-Moment M _RES . _SOLL mit dem in der zweiten Ebene 14

(überwachungsebene) ermittelten zulässigen Moment M _ZUL im Rahmen eines kontinuierlichen Vergleichs 34 überprüft wird, können in die Bildung 40 des resultierenden Moments anstelle der Einzel-Soll-Momente M _SOLL ,V bzw. M _SOLL , _E auch die tatsächlichen Ist-Momente der mindestens einen Verbrennungskraftmaschine 26 und des mindestens einen Elektroantriebs 28 des Hybridantriebs 24 eingehen. Auch bei dieser

Alternative ist die Aufteilung der Einzel-Ist-Momente des Gesamt-Ist-Moments unerheblich, solange das resultierende Ist-Moment M _RES J _ST unterhalb des in der zweiten Ebene 14 (überwachungsebene) berechneten zulässigen Moments M _ZUL liegt. Werden anstelle der Einzel-Soll-Momente M _SOLL ,V oder M _SOLL , _E die tatsächlichen Ist-Momente berücksichtigt, so werden diese nicht in der zweiten Ebene 14 berechnet, sondern in den jeweiligen Antriebssteuergeräten berechnet und z.B. über einen CAN- Bus an die zweite Ebene 14 übertragen. Auf diese Weise lässt sich das resultierende Ist-Moment des Hybridantriebs überwachen. Wird hingegen das resultierende Soll-Moment überwacht, so können die Einzelsollmomente M _SOLL ,V und M _SOLL , _E auch an den jeweiligen Motorsteuergeräten plausibilisiert werden.