DE102011075143B4

DE102011075143B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments

Info

Publication number: DE102011075143B4
Application number: DE201110075143
Authority: DE
Inventors: Guenter Kettenacker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2031-05-04
Also published as: DE102011075143A1

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments (MZ) zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments (MA_E1) in einem Antriebssystem (1) mit einem Motorsteuergerät (4) und einem Antriebsmotor (2), mit folgenden Schritten: – Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments (MZ1_rel) abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl (n) des Antriebsmotors, und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals (FP_E1), mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds (23); – Vorgeben eines maximalen Antriebsmoments (MMax) des Antriebsmotors (2); – Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments (MZ) basierend auf dem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment (MMax) und auf einem zulässigen relativen Antriebsmoment (MZ_rel), wobei das zulässige relative Antriebsmoment (MZ_rel) abhängig von einem fünften zulässigen relativen Antriebsmoment (MZ5_rel) ermittelt wird, das von dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment (MZ1_rel) abhängt; wobei eine Steigung des fünften zulässigen relativen Antriebsmoments (MZ5_rel) durch Bilden einer Rampe abgeflacht wird, um das zulässige relative Antriebsmoment (MZ_rel) zu erhalten.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein Antriebssysteme mit einem Antriebsmotor, der durch ein Motorsteuergerät zum Bereitstellen eines Antriebsmoments angesteuert wird. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Maßnahmen zum Überwachen des von dem Motorsteuergerät angeforderten Antriebsmoments.
Stand der Technik
Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge weisen in der Regel neben dem Antriebsmotor eine Motorsteuereinheit auf, die eine Fahrervorgabe, beispielsweise ein Fahrerwunschmoment, in ein von dem Antriebsmotor bereitzustellendes Antriebsmoment umsetzt. Da der Einsatz von Antriebssystemen in Kraftfahrzeugen sicherheitskritisch ist, ist es notwendig, etwaige Funktionsfehler des Motorsteuergeräts durch zusätzliche Plausibilisierungsfunktionen zu überprüfen und notfalls das angeforderte Antriebsmoment zu begrenzen.
Aus der Druckschrift DE19536038 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei denen das maximal zulässige Moment bzw. die maximale zulässige Leistung ermittelt wird und bei Überschreiten dieses Grenzwerts durch einen berechneten Istmomenten bzw. -leistungswert wenigstens eine Fehlerreaktion eingeleitet wird.
Aus der DE 197 39 565 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Drehmoments einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Soll- oder das Ist-Drehmoment der Antriebseinheit wird mit einem vorgegebenen maximal zulässigen Drehmoment in Beziehung gesetzt und das Drehmoment wird begrenzt oder reduziert, wenn das Soll- oder das Ist-Drehmoment das maximal zulässige Drehmoment überschreitet.
Aus der DE 10 2006 004 280 A1 ist ein Verfahren zur Momentenüberwachung eines Hybridantriebs bekannt. Dabei wird ein zulässiges Gesamtmoment mit der Summe aus einem Ist-Moment eines Elektromotors und dem Ist-Moment eines Verbrennungsmotors verglichen.
Aus der DE 10 2010 028 546 A1 ist ein Verfahren zur Reduzierung des Motormoments in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dabei wird das Motormoment auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt, der unterhalb eines maximal möglichen Wertes liegt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung, ein Antriebssystem und ein Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments in einem Antriebssystem mit einem Motorsteuergerät und einem Antriebsmotor vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl des Antriebsmotors, und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals, mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds;
– Vorgeben eines maximalen Antriebsmoments des Antriebsmotors;
– Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments basierend auf dem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment und auf dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment.

Gemäß einem Mehrebenenkonzept erfolgt im Allgemeinen die Ermittlung des angeforderten Antriebsmoments in einer ersten Ebene, während im Wesentlichen separat hierzu in einer zweiten Ebene eine Funktion implementiert wird, die zu jedem Zeitpunkt ein maximal erlaubtes anzuforderndes Antriebsmoment ausgibt. Durch eine permanente Überwachung des durch die erste Ebene angeforderten Antriebsmoments mithilfe des in der zweiten Ebene ermittelten maximal zulässigen Antriebsmoments kann das durch die erste Ebene angeforderte Antriebsmoment plausibilisiert werden. Das in der zweiten Ebene ermittelte maximal zulässige Antriebsmoment wird in der Regel ermittelt, indem die Funktion der ersten Ebene in der zweiten Ebene nachgebildet wird.
Bei der Anpassung des Motorsteuergeräts an den jeweiligen Typ des Antriebssystems muss eine Vielzahl von Parametern eingestellt werden. Aufgrund der für die Plausibilisierung des geforderten Antriebsmoments notwendigen Nachbildung der Funktionen der ersten Ebene in der zweiten Ebene bestehen daher viele Bedatungsabhängigkeiten für die einzelnen Parameter, so dass der Aufwand für die Applikation der einzelnen Parameter für die Inbetriebnahme eines Antriebssystems erheblich ist.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, eine Funktion vorzusehen, die die Antriebsmomentvorgabe und den momentanen Arbeitspunkt des Antriebsmotors, insbesondere in Form einer Drehzahlangabe, in ein erstes zulässiges relatives Antriebsmoment umsetzt, das zur Ermittlung eines maximal zulässigen angeforderten Antriebsmoments verwendet wird. Für verschiedene Antriebsmotoren kann somit eine fest vorgegebene Funktion verwendet werden, z. B. als Kennfeld, das für Antriebsmotoren mit unterschiedlichen maximal bereitstellbaren Antriebsmomenten geeignet ist, da es das maximale anzufordernde Antriebsmoment als eine Relativangabe angibt, die das maximale anzufordernde Antriebsmoment relativ zu dem durch den gewählten Antriebsmotor maximal bereitstellbaren Antriebsmoment angibt. Das Vorsehen einer Funktion, die eine solche Relativangabe bereitstellt, hat den Vorteil, dass bei einer Änderung des durch das Motorsteuergerät angesteuerten Antriebsmotors und einer damit verbundenen Änderung der Parameterapplizierung keine Neubedatung der ersten Ebene notwendig ist. Der Aufwand zum Applizieren der Parameter für die Plausibilisierungsfunktionen der zweiten Ebene kann damit erheblich reduziert werden.
Weiterhin kann das angeforderte Antriebsmoment durch das maximal zulässige Antriebsmoment begrenzt werden.
Das angeforderte Antriebsmoment kann durch das maximal zulässige Antriebsmoment plausibilisiert werden, wobei insbesondere ein Fehlersignal generiert wird, wenn das angeforderte Antriebsmoment das maximal zulässige Antriebsmoment überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform können das angeforderte Antriebsmoment in einer ersten Softwareebene und das erste zulässige relative Antriebsmoment in einer zweiten Softwareebene ermittelt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass aus dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment durch Multiplikation mit dem maximalen Antriebsmoment ein zulässiges Antriebsmoment ermittelt wird.
Weiterhin kann ein relatives von Nebenaggregaten angefordertes Antriebsmoment additiv beaufschlagt werden, um das zulässige relative Antriebsmoment zu erhalten, wobei unterhalb eines vorgegebenen Antriebsmomentschwellenwerts anstelle des relativen von den Nebenaggregaten angeforderten Antriebsmoments ein Anteil des ersten zulässigen relativen Antriebsmoments additiv beaufschlagt wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Abfall des maximal zulässigen Antriebsmoments betragsmäßig auf einen vorgegebenen Gradienten begrenzt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein relatives von einer Drehzahlregelung angefordertes Drehzahlreglermoment additiv beaufschlagt wird, um das zulässige relative Antriebsmoment zu erhalten, wobei das Drehzahlreglermoment abhängig von einer Differenz einer momentanen Drehzahl und einer Solldrehzahl ermittelt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments in einem Antriebssystem mit einem Motorsteuergerät und einem Antriebsmotor vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst:

– eine Einrichtung zum Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl des Antriebsmotors, und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals, mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds;
– eine Einrichtung zum Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments basierend auf einem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment und auf dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Antriebssystem mit einem Antriebsmotor und der obigen Vorrichtung vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems zum Betreiben einer Antriebseinheit; und
2 eine schematische Funktionsdarstellung einer Funktion zur Plausibilisierung eines angeforderten Antriebsmoments.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebssystems 1 mit einem Antriebsmotor 2, der beispielsweise als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgebildet sein kann.
Der Antriebsmotor 2 kann über eine Treibereinheit 3 von einer Motorsteuereinheit 4 zum Bereitstellen eines Antriebsmoments angesteuert werden. Die Treibereinheit 3 setzt eine Vorgabe eines anzufordernden Antriebsmoments M_A in eine entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors 2 um. Im Falle eines Elektromotors als Antriebsmotor 2 kann die Treibereinheit 3 einen Leistungsteil umfassen, der beispielsweise durch geeignete Kommutierung und durch Wahl eines Tastverhältnisses einer Pulsweitenmodulation entsprechende Leistungsschalter ansteuert, wie beispielsweise IGBTs, IGCTs, MOSFETs und dergleichen, um die dem angeforderten Antriebsmoment M_A entsprechende Leistung an den Elektromotor bereitzustellen, so dass das Antriebsmoment bereitgestellt wird. Im Falle eines Ottomotors als Antriebsmotor 2 kann das angeforderte Antriebsmoment M_A der Vorgabe einer einzustellenden Luftfüllung in Zylindern des Verbrennungsmotors entsprechen, wobei die Luftfüllung des Ottomotors das bereitzustellende Antriebsmoment bestimmt. Die Treibereinheit 3 dient dann dazu, einen Drosselklappenstellgeber entsprechend einer gewünschten Luftfüllung einzustellen. Im Falle eines Dieselmotors als Antriebsmotor 2 kann das anzufordernde Antriebsmoment M_A die einzuspritzende Kraftstoffmenge angeben, die bei einem Dieselmotor für das bereitgestellte Antriebsmoment bestimmend ist. Das anzufordernde Antriebsmoment M_A wird in diesem Fall durch die Treibereinheit 3 in entsprechende Öffnungszeitdauern von Einspritzventilen umgesetzt und es werden entsprechende Ansteuergrößen für die Einspritzventile generiert.
Antriebsmotor 2 und Treibereinheit 3 bilden somit eine Einheit, der eine Angabe über ein angefordertes Antriebsmoment M_A bereitgestellt wird, wobei das angeforderte Antriebsmoment M_A in geeigneter Weise umsetzt wird.
Das angeforderte Antriebsmoment M_A wird von der Motorsteuereinheit 4 anhand von Vorgaben ermittelt. Insbesondere kann eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 5 eine solche Vorgabe darstellen. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs gibt über die Stellung des Fahrpedals 5 eine Angabe über ein Fahrerwunschmoment an die Motorsteuereinheit 4 vor, woraus die Motorsteuereinheit 4 in an sich bekannter Weise ein anzuforderndes Antriebsmoment M_A ermittelt.
Weiterhin kann die Motorsteuereinheit 4 mit einem Bremspedal 6 gekoppelt sein, um einen Bremswunsch des Fahrers des Kraftfahrzeugs als sofortige Reduzierung des Fahrerwunschmoments auf Null bzw. einen Minimalwert zu interpretieren.
Die Motorsteuereinheit 4 ermittelt aus den Vorgaben, insbesondere der Fahrpedalstellung, der Bremspedalstellung und dergleichen, das anzufordernde Antriebsmoment M_A und stellt dieses der Treibereinheit 3 zur Verfügung. Die Funktion zur Ermittlung des anzufordernden Antriebsmoments M_A wird in einer ersten Softwareebene E1 der Motorsteuereinheit 4 ausgeführt. Das heißt, der in der Motorsteuereinheit 4 implementierte Mikrocontroller (nicht explizit gezeigt) führt die Funktionen der ersten Ebene E1 in entsprechender Weise aus.
Dazu erhält die Motorsteuereinheit 4 bei Inbetriebnahme mit einem bestimmten Antriebsmotor einen Parametersatz, um die Motorsteuereinheit 4 an den ausgewählten Antriebsmotor 2 anzupassen. Die Anpassung erfolgt so, dass die Motorsteuereinheit 4 basierend auf den Parametern des ausgewählten Antriebsmotors 2 die Ansteuerung des Antriebsmotors 2 so vornehmen kann, dass das angeforderte Antriebsmoment M_A durch den Antriebsmotor 2 bereitgestellt wird.
Neben der ersten Softwareebene E1 ist auch eine zweite Softwareebene E2 vorgesehen. Die zweite Ebene E2 entspricht einer separaten Umgebung zur Ausführung von Funktionen. Die Funktionen der zweiten Ebene E2 können ebenfalls in dem Mikrocontroller der Motorsteuereinheit 4 oder in einem davon separaten Mikrocontroller implementiert sein. Wesentlich ist, dass die der Funktionen der ersten und zweiten Ebenen E1, E2 zwar in ihrer Ausführung nicht voneinander beeinflusst werden können, jedoch wird zur Verbesserung der Genauigkeit an allen signifikanten Stellen eine Minimumauswahl mit Werten der Softwareebene E1 durchgeführt.
Die Funktionen der zweiten Ebene E2 bilden im Wesentlichen die Funktionen der ersten Ebene E1 nach und haben als Ergebnis ein maximal zulässiges Antriebsmoment M_Z. Das maximal zulässige Antriebsmoment M_Z kann dazu dienen, das anzufordernde Antriebsmoment M_A, das in der ersten Ebene E1 ermittelt wird, zu begrenzen und/oder zu plausibilisieren. Es kann ein Fehler signalisiert werden, wenn das angeforderte Antriebsmoment M_A der ersten Ebene E1 das maximal zulässige Antriebsmoment M_Z der zweiten Ebene E2 übersteigt oder durch dieses begrenzt wird.
In 2 ist ein Funktionsdiagramm dargestellt, das die redundante Nachbildung des erlaubten Antriebsmoments in der zweiten Softwareebene E2 zeigt. Diese Nachbildung hat an allen momentenerzeugenden Stellen eine Minimumauswahl mit dem Wert der ersten Softwareebene E1, damit sich im Ergebnis nur die tatsächlichen Fehler bei Vorliegen eines zu großen Antriebsmoment auswirken.
Das Funktionsdiagramm stellt die Plausibilisierung des in der ersten Ebene E1 ermittelten anzufordernden Antriebsmoments M_{A_E1} dar. Diese Plausibilisierung wird durch den ersten Minimumblock 21 vorgenommen, dem das in der ersten Softwareebene E1 ermittelte anzufordernde Antriebsmoment M_{A_E1} und ein in der zweiten Softwareebene E2 ermitteltes, maximal zulässiges Antriebsmoment M_Z zugeführt werden. Als Ergebnis erhält man die kleinere der beiden Antriebsmomentangaben als das anzufordernde Antriebsmoment M_A. Gleichzeitig kann ein Fehlersignal FS generiert werden, wenn das in der ersten Softwareebene E1 ermittelte angeforderte Antriebsmoment M_{A_E1} das maximal zulässige Antriebsmoment M_Z übersteigt.
Das maximal zulässige Antriebsmoment M_Z wird aus dem relativen zulässigen Antriebsmoment M_{Z_rel} ermittelt, das in einem ersten Multiplizierglied 22 durch Multiplizieren mit dem maximal bereitstellbaren Antriebsmoment M_max des Antriebsmotors 2 ermittelt werden kann. Das maximale Antriebsmoment M_max ist ein applizierbarer Parameter und wird entsprechend dem gewählten Antriebsmotor 2 fest vorgegeben. Das maximale Antriebsmoment M_max entspricht einem vom Antriebsmotor maximal bereitstellbaren Antriebsmoment.
Zum Bereitstellen des relativen zulässigen Antriebsmoments M_{Z_rel} ist ein Kennfeld 23 vorgesehen, dem eine Betriebspunktangabe in Form einer Motordrehzahl n und die kleinstmögliche in Betracht kommende Fahrpedalstellungsangabe als Antriebsmomentvorgabe zugeführt werden. Die in dem Kennfeld 23 verwendete Fahrpedalstellungsangabe wird entsprechend einer relativen Auslenkung des Fahrpedals 5 angegeben, wobei 0 keiner Auslenkung und 1 einer vollständigen (maximal möglichen) Auslenkung des Fahrpedals 5 entspricht. Die kleinstmögliche Fahrpedalstellung wird in einem zweiten Minimumblock 24 durch Auswahl des kleinsten Werts aus den folgenden Angaben ermittelt:

– eine vorgegebene, gemäß den Funktionen der ersten Ebene E1 überprüfte Fahrpedalstellungsangabe F_{P_E1};
– eine Fahrpedalstellungsangabe, die von einem ersten Fahrpedalsensor F_P1 erfasst wird;
– eine Fahrpedalstellungsangabe, die von einem zweiten Fahrpedalsensor F_P2 erfasst wird; und
– eine Angabe, die einer Schaltstellung eines Idle-Schalters F_IDLE zugeordnet ist und bei einer erkannten unbetätigten Stellung des Fahrpedals 5 einen vorgegebenen prozentualen Stellungswert, wie beispielsweise von 0,1, und bei einer erkannten betätigten Stellung des Fahrpedals einen Wert von 1 als Fahrpedalstellungsangabe an den zweiten Minimumblock 24 ausgibt.

Der kleinste Wert der Fahrpedalstellungsangaben wird dem Kennfeld 23 zugeführt und ein relatives erstes zulässiges Antriebsmoment M_{Z1_rel} wird daraus in Verbindung mit der Drehzahl n ermittelt.
Das so bestimmte relative erste zulässige Antriebsmoment M_{Z1_rel} kann optional z. B. in einem weiteren (nicht gezeigten) Minimumblock durch einen aus der ersten Softwareebene E1 bereitgestellten genaueren aktuellen relativen Antriebsmomentenwert M_{ACCPED_E1} begrenzt, um keine Toleranzaufweitung der Überwachung an dieser Stelle zu erhalten, solange die erste Softwareebene E1 an dieser Position keinen fehlerhaft zu großen Wert berechnet.
Weiterhin wird in einem ersten Maximumblock 25 eine Maximalauswahl zwischen dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment M_{Z1_rel} und einem relativen Fahrgeschwindigkeitsreglermoment M_{R_rel} ermittelt. Das relative Fahrgeschwindigkeitsreglermoment M_{R_rel} entspricht einer Angabe von einem Fahrgeschwindigkeitsregler (Cruise Control) und wird bezüglich des vorgegebenen maximalen Antriebsmoments M_max bereitgestellt. Das Ergebnis des ersten Maximumblocks 25 entspricht während aktiver Fahrgeschwindigkeitsregelung dem relativen Fahrgeschwindigkeitsreglermoment M_{R_rel}, so lange das Bremspedal 6 nicht betätigt wird. Wird das Bremspedal 6 betätigt, so wird dies entsprechend einem Bremspedalsignal L_B signalisiert und ein Schalter 26 entsprechend geschaltet, so dass anstelle des Fahrgeschwindigkeitsreglermoments M_{R_rel} das begrenzte erste relative zulässige Antriebsmoment M_{Z1_rel} als zweites relatives zulässiges Antriebsmoment M_{Z2_rel} weitergegeben wird.
Als nächstes soll für die Ermittlung des relativen zulässigen Antriebsmoments M_{Z_rel} die Drehmomentaufnahme von Nebenaggregaten, wie z. B. einer Klimaanlage, eines Generators und dergleichen berücksichtigt werden. Dazu wird aus den Funktionen der ersten Softwareebene E1 das von den Nebenaggregaten, wie beispielsweise der Klimaanlage und dergleichen, angeforderte zusätzliche (benötigte) Antriebsmoment M_ASC zu dem applizierten bereitgestellten maximalen Antriebsmoment M_max des gewählten Antriebsmotors 2 in Beziehung gesetzt, um ein relatives für den Betrieb der Nebenaggregate benötigtes Antriebsmoment M_{ASC_rel} zu erhalten. Dies wird in einem ersten Divisionsblock 27 durchgeführt.
Um sicherzustellen, dass in einem Schubbetrieb keine Kompensation der von den Nebenaggregaten angeforderten Antriebsmomente vorgenommen wird, ist nun für einen vorgegebenen Antriebsmomentenbereich M_range, der als relative Größe bezüglich eines maximal bereitstellbaren Antriebsmoment angegeben wird, wie z. B. ein Bereich von 0 bis 20%, ein linearer Verlauf des für die Nebenaggregatskompensation vorgesehenen Antriebsmoments anzunehmen. Der Antriebsmomentenbereich M_range gibt dabei den maximalen Momentenwert an, bis zu dem nur eine Teilkompensation des von den Nebenaggregaten aufgenommenen Antriebsmoments durchgeführt wird. Weiterhin wird ein Steigungswert S vorgegeben, der die Steigung dieses linearen Verlaufs angibt. Im Detail werden das zweite relative zulässige Antriebsmoment M_{Z2_rel} und eine Angabe zu dem Antriebsmomentenbereich M_range einem dritten Minimumblock 28 zugeführt, dessen Ausgang mit einem zweiten Multiplikationsblock 29 verbunden ist. Der Multiplikationsblock 29 multipliziert die vorgegebene Steigung S und das Ergebnis der Minimumauswahl des dritten Minimumblocks 29 und führt das Produkt einem vierten Minimumblock 30 zu, der ebenfalls das relative von den Nebenaggregaten angeforderte Antriebsmoment M_{ASC_rel} erhält.
Das relative von den Nebenaggregaten angeforderte Antriebsmoment M_{ASC_rel} entspricht im Wesentlichen der aktuellen aktiven relativen Nebenaggregatekompensation der Softwareebene E1 und lässt eine Erhöhung des erlaubten Antriebsmoments nur dann exakt um diesen berechtigten Wert zu, solange die Nebenaggregatekompensation in der Softwareebene E1 nicht fehlerhaft überhöht ist.
Das Ergebnis der Minimumauswahl des vierten Minimumblocks 30 wird in einem ersten Summierblock 31 zu dem zweiten relativen zulässigen Antriebsmoment M_{Z2_rel} addiert. Als Ergebnis erhält man ein drittes relatives zulässiges Antriebsmoment M_{Z3_rel}. Dieser Wert wird einem zweiten Maximumblock 32 zugeführt, dem auch eine über CAN empfangene Momentenanforderung M_CAN zugeführt wird. Die CAN-Momentenanforderungen stellen Momentenanforderungen aus Fahrdynamikeingriffen, wie beispielsweise der Antischlupfregelung, der Motorschleppmomentregelung, einem automatischen Bremssystem und dergleichen, dar. Fordert die CAN-Momentanforderung ein höheres Moment an als das dritte relative zulässige Antriebsmoment M_{Z3_rel}, so wird dieses als das vierte relative zulässige Antriebsmoment M_{Z4_rel} weitergegeben.
Falls die Softwareebene E1 die CAN-Momentenanforderung auf kleinere Werte begrenzt, kann vorgesehen sein, dass diese kleineren Werte dann auch als Freigabe verwendet werden, um keine Toleranzaufweitung zu bekommen, solange an dieser Stelle in der Softwareebene E1 kein Fehler vorliegt. Ob ein Fehler in der Softwareebene E1 vorliegt, wird bereits in der Softwareebene E1 festgestellt.
Bei aktiven Drehzahlreglern, wie beispielsweise in einem Leerlaufbereich bzw. einem leerlaufnahen Bereich, wird in dem zweiten Summierblock 33 dem vierten relativen zulässigen M_{Z4_rel} ein Drehzahlreglermoment M_D hinzuaddiert. Das Drehzahlreglermoment M_D ergibt sich aus einer vorgegebenen Solldrehzahl n_soll, wobei eine Differenz aus der aktuellen Drehzahl n und der vorgegebenen Solldrehzahl n_soll in einem ersten Subtraktionsblock 34 ermittelt wird und in einem dritten Maximumblock 35 gemeinsam mit der Größe Null zugeführt wird, um nur eine positive Drehzahldifferenz zwischen der aktuellen Drehzahl n und der vorgegebenen Solldrehzahl n_soll zuzulassen.
Die Drehzahldifferenz dn wird in einem fünften Multiplikationsblock 36 mit einem applizierbaren Faktor F multipliziert. Das resultierende Produkt wird einem fünften Minimumblock 37 zugeführt, der das Minimum des Werts 1 und des Produkts des fünften Multiplikationsblocks 36 ermittelt und dieses in einem dritten Subtraktionsblock 38 von dem Wert 1 subtrahiert.
Das Ergebnis entspricht einem relativen Drehzahlreglermoment M_D, das in dem zweiten Summierblock 33 dem vierten relativen zulässigen Antriebsmoment M_{Z4_rel} hinzuaddiert wird. Das Ergebnis entspricht dem fünften relativen zulässigen Antriebsmoment M_{Z5_rel}, das einem vierten Maximumblock 39 zugeführt wird.
Optional kann das relative Drehzahlreglermoment M_D noch mit einer aus der Software-Ebene E1 erhaltenen relativen Drehzahlreglerstellgröße begrenzt werden.
Der vierte Maximumblock 39 bildet gemeinsam mit einem vierten Multiplikationsblock 40 und einem dritten Subtraktionsblock 41 eine Rampenfunktion aus, die bei einem schnellen Abfall des fünften relativen zulässigen Antriebsmoments M_{Z5_rel} eine Abflachung der Steigung durch Bilden einer Rampe ausbildet. Dazu ist der Ausgang des vierten Maximumblocks 39 mit dem vierten Multiplikationsblock 40 verbunden, dem ebenfalls ein Abfallfaktor AF zugeführt wird. Das Produkt aus dem vierten Multiplikationsblock 40 wird einem Subtraktionsblock 41 zugeführt, der von dem Produkt einen Rampenabfallwert RA subtrahiert und das Ergebnis einem Eingang des vierten Maximumblocks 39 bereitstellt. Die so gebildete Schleife wird zyklisch ausgeführt, so dass das Ergebnis des vierten Maximumblocks 39 dem relativen zulässigen Antriebsmoment M_{Z_rel} entspricht und bei einem schnellen Abfall des fünften relativen zulässigen Antriebsmoments M_{Z5_rel} mit einem betragsmäßig reduzierten Gradienten bereitgestellt wird.
Eine dem obigen Verfahren zugrunde liegende Idee ist, dass Stufen in der Softwareebene E2 vorgesehen sind, die jeweils eine bestimmte Toleranz bezüglich der Momentenanforderung der Softwareebene E1, z. B. von ca. 20%, zulassen. Bei einer fehlerhaft zu großen Momentenanforderung in der Softwareebene E1, z. B. wegen Daten-, Funktions- oder Fehler des Mikrocontrollers, an nur einer Stelle, kann die Momentenanforderung der Softwareebene E1 entsprechend begrenzt werden, ohne dass die Überwachung in anderen Stufen beeinträchtigt sind. Die erfolgt dadurch, dass der im Falle eines Fehlers begrenzte Wert als Basis für die Berechnung der Begrenzungswerte der nachfolgenden Stufen verwendet wird.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments (M_Z) zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments (M_{A_E1}) in einem Antriebssystem (1) mit einem Motorsteuergerät (4) und einem Antriebsmotor (2), mit folgenden Schritten: – Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments (M_{Z1_rel}) abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl (n) des Antriebsmotors, und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals (F_{P_E1}), mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds (23); – Vorgeben eines maximalen Antriebsmoments (M_Max) des Antriebsmotors (2); – Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments (M_Z) basierend auf dem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment (M_Max) und auf einem zulässigen relativen Antriebsmoment (M_{Z_rel}), wobei das zulässige relative Antriebsmoment (M_{Z_rel}) abhängig von einem fünften zulässigen relativen Antriebsmoment (M_{Z5_rel}) ermittelt wird, das von dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment (M_{Z1_rel}) abhängt; wobei eine Steigung des fünften zulässigen relativen Antriebsmoments (M_{Z5_rel}) durch Bilden einer Rampe abgeflacht wird, um das zulässige relative Antriebsmoment (M_{Z_rel}) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das angeforderte Antriebsmoment (M_A) durch das maximal zulässige Antriebsmoment (M_Z) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das angeforderte Antriebsmoment (M_{A_E1}) durch das maximal zulässige Antriebsmoment (M_Z) plausibilisiert wird, wobei insbesondere ein Fehlersignal generiert wird, wenn das angeforderte Antriebsmoment (M_{A_E1}) das maximal zulässige Antriebsmoment (M_Z) überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das angeforderte Antriebsmoment (M_{A_E1}) in einer ersten Softwareebene (E1) und das erste zulässige relative Antriebsmoment (M_{Z_rel}) in einer zweiten Softwareebene (E2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei aus dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment (M_{Z_rel}) durch Multiplikation mit dem maximalen Antriebsmoment (M_Max) ein zulässiges Antriebsmoment (M_Z) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein relatives von Nebenaggregaten angefordertes Antriebsmoment (M_ASC) additiv beaufschlagt wird, um das zulässige relative Antriebsmoment zu erhalten, wobei unterhalb eines Antriebsmomentschwellenwerts anstelle des relativen von den Nebenaggregaten angeforderten Antriebsmoments (M_ASC) ein Anteil des ersten zulässigen relativen Antriebsmoments (M_{Z1_rel}) additiv beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Abfall des maximal zulässigen Antriebsmoments betragsmäßig auf einen vorgegebenen Gradienten begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein relatives von einer Drehzahlregelung angefordertes Drehzahlreglermoment (M_D) additiv beaufschlagt wird, um das zulässige relative Antriebsmoment zu erhalten, wobei das Drehzahlreglermoment (M_D) abhängig von einer Differenz einer momentanen Drehzahl (n) und einer Solldrehzahl (n_soll) ermittelt wird.
Vorrichtung zum Bereitstellen eines maximal zulässigen Antriebsmoments (M_Z) zur Plausibilisierung und/oder zur Begrenzung eines angeforderten Antriebsmoments (M_{A_E1}) in einem Antriebssystem (1) mit einem Motorsteuergerät (4) und einem Antriebsmotor (2), umfassend: – eine Einrichtung (23) zum Ermitteln eines ersten zulässigen relativen Antriebsmoments abhängig von einer Betriebspunktangabe, insbesondere einer Drehzahl (n) des Antriebsmotors (2), und einer Antriebsmomentvorgabe, insbesondere einer Fahrpedalstellung eines Fahrpedals (5), mithilfe einer vorgegebenen Funktion, insbesondere mithilfe eines Kennfelds; – eine Einrichtung (21) zum Ermitteln des maximal zulässigen Antriebsmoments (M_Z) basierend auf einem vorgegebenen maximalen Antriebsmoment (M_Max) und auf einem zulässigen relativen Antriebsmoment (M_{Z_rel}), wobei die Einrichtung (21) so ausgebildet ist, um das zulässige relative Antriebsmoment (M_{Z_rel}) abhängig von einem fünften zulässigen relativen Antriebsmoment (M_{Z5_rel}) zu ermitteln, das von dem ersten zulässigen relativen Antriebsmoment (M_{Z1_rel}) abhängt; und um eine Steigung des fünften zulässigen relativen Antriebsmoments (M_{Z5_rel}) durch Bilden einer Rampe abzuflachen, um das zulässige relative Antriebsmoment (M_{Z_rel}) zu erhalten.
Antriebssystem mit einem Antriebsmotor und einer Vorrichtung nach Anspruch 9.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt.