DE102005008347B4

DE102005008347B4 - Verfahren zum Interpretieren des vom Fahrer angeforderten Achsendrehmoments

Info

Publication number: DE102005008347B4
Application number: DE102005008347A
Authority: DE
Inventors: David J. Farmington Hills Stroh
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: US7428457B2; US20050187696A1; DE102005008347A1

Abstract

System (54) zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments, welches von einem Drehmoment-Steuersystem (52) eines Fahrzeugs weiterverarbeitbar ist, umfassend:
einen Eingang (80), der die Fahrgeschwindigkeit (72) und einen Pedalbefehl (70) empfängt;
einen Datenspeicher (100), in dem eine dreidimensionale Drehmomentfläche gespeichert ist, die in einem Koordinatensystem mit einer auf den Pedalbefehl (70) bezogenen ersten Achse (102), einer auf die Fahrgeschwindigkeit (72) bezogenen zweiten Achse (104) und einer auf ein Soll-Drehmoment (98) bezogenen dritten Achse (106) definiert ist; und
ein Modul (96) zur Bestimmung des Soll-Drehmoments (98), das auf den Datenspeicher (100) zugreift und auf der Grundlage einer Korrelation zwischen dem Pedalbefehl (70) und der Fahrgeschwindigkeit (72) jeweils aus der dreidimensionalen Drehmomentfläche das Soll-Drehmoment (98) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Modul (96) zur Erzeugung des Soll-Drehmoments (98) in Abhängigkeit davon, ob die Fahrgeschwindigkeit (72) einen Kriechgang-Schwellwert (112) überschreitet oder nicht, bei der Berechnung des Soll-Drehmoments (90) zwischen zwei verschiedenen Prozeduren...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments in einem Fahrzeug und insbesondere auf die Interpretation eines Pedalbefehls.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 102 04 083 A1 bekannt.
Ein koordiniertes Achsendrehmoment-Steuersystem interpretiert die Stärke des vom Fahrer angeforderten Soll-Drehmoments. Das Steuersystem reagiert auf das Soll-Drehmoment mit dem Beschleunigen oder Verlangsamen des Fahrzeugs. Im Allgemeinen muss die Fahrpedalstellung als Soll-Drehmoment interpretiert werden, um das gewünschte Fahrverhalten zu bewirken.
Das gewünschte Fahrverhalten zu erreichen ist eine komplizierte Angelegenheit. Beispielsweise sollte das Fahrzeug sofort reagieren, wenn der Fahrer das Pedal niederdrückt. Mit anderen Worten, es sollte im anfänglichen Pedalbetätigungsweg keine tote Zone, die zu keiner Reaktion führt, geben. Außerdem sollte dann, wenn das Pedal vollständig niedergedrückt ist, die maximal verfügbare Drehmomentstärke von der Kraftübertragung zur Verfügung stehen. Mit anderen Worten, es sollte trotz der unterschied lichen Drehmomentleistung der verschiedenen Motoren keine ungenützte Drehmomentleistung oder tote Zone am Ende des Pedalbetätigungswegs geben. Diese Eigenschaften im Fahrverhalten sollten trotz der Schwankung der Drehmomentleistung eines Motors infolge von wechselnden Umgebungsbedingungen wie etwa der Temperatur und des Luftdrucks erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Auftreten etwaiger Totzonen bei der Pedalbetätigung eines Fahrzeugs zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
1 einen funktionellen Blockschaltplan, der ein koordiniertes Drehmomentsteuersystem, das die Technik zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments gemäß der Erfindung anwendet, zeigt;
2 einen Blockschaltplan, der die Wechselwirkung zwischen dem koordinierten Drehmomentsteuersystem und dem System zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments gemäß der Erfindung veranschaulicht;
3 einen Blockschaltplan, der das System zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments gemäß der Erfindung zeigt;
4 einen Ablaufplan, der einen ersten Abschnitt des Verfahrens zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments gemäß der Erfindung zeigt;
5 einen Ablaufplan, der einen zweiten Abschnitt des Verfahrens zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments gemäß der Erfindung zeigt;
6 eine Erhebungsansicht der dreidimensionalen Drehmomentfläche gemäß der Erfindung;
7 einen zweidimensionalen Graphen, der ein auf einem Pedalstellung basierenden Soll-Drehmoment gemäß der Erfindung zeigt;
8 eine Gruppe von zweidimensionalen Graphen, die die Einstellung eines maximalen Nenndrehmoments, um Schwankungen der Umgebungsbedingungen zu kompensieren, in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt; und
9 eine Gruppe von Ablaufdiagrammen, die ein alternatives Verfahren gemäß der Erfindung zeigt.
Wie zunächst in 1 gezeigt ist, umfasst ein Motorsteuersystem 10 einen Motor 12 mit einer Drosselklappe 14 und einem Einlasskrümmer 16. Der Luftdurchfluss durch die Drosselklappe 14 in den Einlasskrümmer 16 hängt mit der Stellung einer Drosselklappenplatte 18 zusammen. Die Luft strömt in einzelne Zylinder 20 des Motors 12. Obwohl nur ein einziger Zylinder 20 gezeigt ist, enthält selbstverständlich der Motor 12 im Allgemeinen mehrere Zylinder 20. Ein Zylinder 20 enthält einen (nicht gezeigten) Kolben, der ein Luft-/Kraftstoffgemisch komprimiert. Genauer wird der Luftstrom in den Zylinder 20 mit durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22 eingespritztem Kraftstoff vermischt. Eine Zündkerze 24 zündet das komprimierte Luft-/Kraftstoffgemisch in einem Verbrennungsprozess, um ein Motordrehmoment zu erzeugen, das wiederum über ein Getriebe 44 auf eine (nicht gezeigte) Achse übertragen wird. Bei einem Hybridfahrzeug kann auch ein Elektromotor 46 ein Drehmoment erzeugen. Das Drehmoment vom Motor 46 wird in ähnlicher Weise über das Getriebe 44 auf die Achse übertragen.
Eine oder mehrere Steuereinheiten 26 stellen das Motordrehmoment, das Elektromotordrehmoment und den Gang ein. Die Steuereinheiten 26 stellen beispielsweise das Motordrehmoment auf der Grundlage eines angeforderten Drehmoments ein. Die Steuereinheiten 26 steuern dynamisch die vom Motor 12 gelieferte Drehmomentänderungsrate, indem sie die Stellung der Drosselklappenplatte 18 steuern und die Anzahl von aktiven Zylindern zur Verdrängung nach Bedarf steuern. Die Steuereinheiten 26 kommunizieren mit einem Luftmassendurchfluss-(MAF)-Sensor 28, einem Krümmerabsolutdruck-(MAP)-Sensor 32 und einem Motordrehzahlsensor 34. Der MAF-Sensor 28 erzeugt ein Signal, das mit der Stärke des Luftstroms durch die Drosselklappe 14 zusammenhängt. Der MAP-Sensor 32 erzeugt ein Signal, das mit dem Druck im Einlasskrümmer 16 zusammenhängt. Der Motordrehzahlsensor 34 erzeugt ein Signal, das mit der Motordrehzahl (RPM) zusammenhängt. Eine Steuereinheit 26 kommuniziert außerdem mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 22, um die dem Zylinder 20 zugeführte Kraftstoffmenge zu steuern, und einer Zündanlage 36, um den Zeitpunkt des Zündfunkens auf der Grundlage des erfassten Luftdurchflusses und des Drucks zu steuern. Außerdem wählt eine Steuereinheit 26 den Gang und verändert die an den Elektromotor 46 angelegte Spannung.
Die Steuereinheit 26 empfängt verschiedene Eingangssignale, die Fahrzeugzustände angeben. Beispielsweise wird von einem Umgebungsluftsensor 40 ein Umgebungsluftsignal erzeugt. Außerdem wird von dem MAF-Sensor 28 durch Einstellen des erfassten Luftmassendurchflusses für den Druckabfall am Lufteinlassventil ein Umgebungsluftdrucksignal erzeugt. Alternativ kann das Drucksignal intermittierend erfasst werden, indem vor dem Starten des Motors eine Druckablesung vorgenommen wird. Ferner wird von einem Sauerstoffsensor 48 der Motorabgasanlage 48 ein Sauerstoffpegelsignal erzeugt. Des Weiteren wird durch einen Rillenscheibendrehzahlsensor 50 des Getriebes 44 ein Fahrgeschwindigkeitssignal erzeugt. Es kommt in Betracht, die Fahrgeschwindigkeit alternativ durch Raddrehzahlsensoren oder andere Geschwindigkeitserfassungsmechanismen zu erzeugen.
Die Steuereinheit 26 umfasst einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher umfasst einen elektronischen Datenspeicherungs-Flash-Speicher, einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher oder einen einmal programmierbaren (OTP) Speicher. Die Steuereinheiten 26 führen in Übereinstimmung mit einer interpretierten Drehmomentanforderung von einem Pedalbefehl, der von einer Benutzereingabevorrichtung 42 wie etwa einem Fahrpedal, einer handbetätigten Drosselklappensteuerung oder einer computerbasierten Eingabevorrichtung empfangen wird, eine koordinierte Drehmomentsteuerung aus. Im Allgemeinen ist der Pedalbefehl ein Signal, das die Stellung der Eingabevorrichtung 42 angibt. Die Steuereinheiten 26 umfassen ein koordiniertes Drehmomentsteuersystem und ein Modul zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments, das den Pedalbefehl für das koordinierte Drehmomentsteuersystem interpretiert.
In 2 ist die Wechselwirkung zwischen dem koordinierten Drehmomentsteuersystem 52 und dem System 54 zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments gezeigt. Das koordinierte Drehmomentsteuersystem erzeugt Drehmomentsteuersignale 56 auf der Grundlage eines Soll-Drehmoments 58 und Fahrzeugzuständen 60. Die Drehmomentsteuersignale 56 umfassen ein Gangsteuersignal 62 für das Getriebe, ein Spannungssteuersignal 64 für den Elektromotor und Drosselklappen-, Zündfunken- und Verdrängung-nach-Bedarf-Steuersignale 66A–B. Es versteht sich von selbst, dass das System 52 so beschaffen ist, dass es Kraftstoffeinspritzvorrichtungen entsprechend der sich aus der Drosselklappenstellung ergebenden Luftmasse betätigt.
Das Soll-Drehmoment 58 wird durch das System 54 auf der Grundlage von verschiedenen Systemeingaben 68 erzeugt. Die Eingaben umfassen einen Pedalbefehl 70, die Fahrgeschwindigkeit 72, ein Echtzeit-Mindestdrehmoment 74, die Umgebungstemperatur 76 und den Umgebungsluftdruck 78. Der Pedalbefehl 70 entspricht im Allgemeinen einem Signal von der Fahrereingabevorrichtung, das die Stellung der Vorrichtung angibt. Die Fahrgeschwindigkeit entspricht im Allgemeinen einem gefilterten Getrieberillenscheiben-Drehzahlsignal vom Sensor 50 (1), einer Raddrehzahl oder ähnlichen Fahrzeugkomponenten-Drehzahlen, die für die Fahrgeschwindigkeit kennzeichnend sind. Das Echtzeit-Mindestdrehmoment 74 (2) wird im Allgemeinen durch einen Leerlaufdrehzahl-Algorithmus, der auf der Luftmasse pro Zylinder, dem Zündfunken, dem Kraftstoff und der Motordrehzahl basiert, bestimmt. Die Umgebungstemperatur 76 entspricht im Allgemeinen einem Signal vom Sensor 40 (1). Der Umgebungsluftdruck 87 (2) entspricht im Allgemeinen einem gefilterten Signal vom Sensor 28 (1), wie oben besprochen worden ist.
3 zeigt das System 54 zur Erzeugung eines Soll-Drehmoments näher. Über einen Eingang 80 wird eine Systemeingabe 68 empfangen und an verschiedene Module übermittelt. Beispielsweise werden Umgebungsbedingungen 82 einschließlich der Umgebungstemperatur 76 und des Umgebungsluftdrucks 78 an ein Modul 84 zur Berechnung des Drehmomentanteils übermittelt. Das Modul 84 bestimmt seinerseits einen Anteil 86 des maximal verfügbaren Drehmoments als Produkt aus dem Verhältnis der Ist-Temperatur zu einer Standardtemperatur und der Quadratwurzel des Verhältnisses des Ist-Drucks zu einem Standarddruck. Dann wählt das Modul 88 zur Einstellung des maximalen Nenndrehmoments ein maximales Nenndrehmoment 90 auf der Grundlage des Pedalbefehls 70 und stellt es entsprechend dem Anteil 86 des maximal verfügbaren Drehmoments ein. Die Einstellprozedur verwendet einen berechneten maximalen Skalar 92 (CompMaxScalar), um den Einstellprozess zu steuern, wie weiter unten mit Bezug auf 8 näher erläutert wird. Diese Einstellprozedur führt zu einem eingestellten maximalen Nenndrehmoment 94, das der Veränderlichkeit der Umgebungsbedingungen Rechnung trägt.
CompMaxScalar 92 wird als Funktion der Pedalstellung entwickelt und ist in 8 gezeigt. Ein CapScalar-Wert liegt zwischen null und eins und gibt den Anteil des maximal verfügbaren Nenndrehmoments an. Der Comp-MaxScalar wird auf das maximale Nenndrehmoment angewandt. Falls keine Kompensation erwünscht ist, wird der CompMaxScalar einfach als Gerade 140 gleich dem CapScalar kalibriert. Falls eine volle Kompensation erwünscht ist, wird der CompMaxScalar als Gerade 142 gleich eins kalibriert. Falls eine teilweise Kompensation erwünscht ist, nimmt der Comp-MaxScalar über einen Abschnitt des Pedalbetätigungswegs den Wert Eins an und steigt dann bei 144 auf den CapScalar an. Es gibt für jeden Fall Kompromisse. Obwohl der Fall der vollständigen Kompensation ein glei ches Fahrverhalten, das für Umgebungsveränderungen unempfindlich ist, bewirkt, wird ein Punkt erreicht, an dem die Drehmomentleistung überschritten wird, was zu einer toten Zone am Ende des Pedalbetätigungswegs führt. Im Fall fehlender Kompensation verändert sich das Fahrverhalten mit den Umgebungsbedingungen, jedoch wird am Ende des Pedalbetätigungswegs keine tote Zone erzeugt. Als Kompromiss bewirkt die teilweise Kompensation über einen Abschnitt des Pedalbetätigungswegs ein gleiches Fahrverhalten, setzt jedoch dann die Anforderung an die Leistung herab, um eine tote Zone am Ende des Pedalbetätigungswegs zu vermeiden.
Das Modul 96 zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments ist dazu geeignet, auf der Grundlage des eingestellten maximalen Nenndrehmoments 94, der Fahrgeschwindigkeit 72, des Echtzeit-Mindestdrehmoments 74, des Pedalbefehls 70 und des Datenspeichers 100 für eine dreidimensionale Drehmomentfläche ein Soll-Drehmoment 98 zu bestimmen. Der Datenspeicher 100 für eine dreidimensionale Drehmomentfläche wird weiter unten mit Bezug auf 6A näher besprochen. Die Fläche ist in einem Koordinatensystem mit einer auf den Pedalbefehl 70 bezogenen ersten Achse 102, einer auf die Fahrgeschwindigkeit bezogenen zweiten Achse 104 und einer auf ein Soll-Drehmoment bezogenen dritten Achse 106 definiert. Das Modul 96 zur Erzeugung eines Soll-Drehmoments (3) greift auf den Datenspeicher 100 zu und erzeugt auf der Grundlage einer Korrelation zwischen dem Pedalbefehl 70 und der Fahrgeschwindigkeit 72, jeweils aus der dreidimensionalen Drehmomentfläche, das Soll-Drehmoment 98.
Das Modul 96 zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments verweist wahlweise auf drei Bereiche der Fläche. Beispielsweise ist bezüglich einer Kriechbetrieb-Drehmomentkurve 110, eines Kriechgang-Schwellenwerts 112 und einer Kurve 114 des maximalen Nenn-Achsendrehmoments ein Kriechbetrieb-Bereich 108 (6A) definiert. Außerdem ist bezüglich des Kriechgang-Schwellenwerts 112, der Kurve 114 des maximalen Nenn-Achsendrehmoments und einer Pedalfixpunktskurve 118 ein positiver Schiebebetrieb-Bereich 116 definiert. Ferner ist bezüglich der Pedalfixpunktskurve 118 und einer Schiebebetrieb-Drehmomentkurve 122 ein negativer Schiebebetrieb-Bereich 120 definiert. Die Kurve 114 des maximalen Nenn-Achsendrehmoments liegt in einer Ebene, die durch die zweite Achse 104 und die dritte Achse 106 gebildet ist. Die Kriechbetrieb-Drehmomentkurve 110 und die Schiebebetrieb-Drehmomentkurve 122 liegen in einer Ebene, die zu der durch die zweite Achse 104 und die dritte Achse 106 gebildeten Ebene parallel ist. Die Achse 102 ist auf den Einhundert-Prozent-Pedalbefehl im Ursprung des Koordinatensystems bezogen. Die Pedalfixpunktskurve 118 liegt in einer durch die Achsen 102 und 104 gebildeten Ebene und schneidet den Kriechgang-Schwellenwert 112 in der Nähe des Null-Pedal-Befehls.
Der Kriechgang-Schwellenwert 112 entspricht einer Fahrgeschwindigkeit, bei der das Kriechbetrieb-Drehmoment endet und das Schiebebetrieb-Drehmoment beginnt. Das Kriechbetrieb-Drehmoment ist das minimale positive Achsendrehmoment bei relativ niedriger Geschwindigkeit und für das Fahrzeugkriechen beim Null-Pedal-Befehl verantwortlich. Das Schiebebetrieb-Drehmoment ist das minimale negative Drehmoment bei relativ hohen Fahrgeschwindigkeiten, das für die Art und Weise, wie das Fahrzeug beim Null-Pedal-Befehl ausrollt, verantwortlich ist. Das maximale Nenn-Achsendrehmoment ist das von einem nominellen Motor bei Standardumgebungsbedingungen und beim Einhundert-Prozent-Pedalbefehl gelieferte maximale Achsendrehmoment.
Das Modul 96 (3) wendet eine oder mehrere Normierungsfunktionen an, um die Fahrgeschwindigkeit 72 und/oder den Pedalbefehl 70 zu normieren. Es verweist mittels der Kurve 114 des maximalen Nenn-Achsendrehmoments auf den Kriechbetrieb-Bereich 108 (6) und den Schiebebetrieb-Bereich 116. Der relevante Punkt der Kurve 114 wird so eingestellt, wie es erforderlich ist, um den Veränderungen der Drehmomentleistung infolge von Umgebungsbedingungen Rechnung zu tragen, wie oben geschildert worden ist. Beim Verweisen auf den Kriechbetrieb-Bereich 108 normiert das Modul 96 (3) die Fahrgeschwindigkeit zwischen null und eins. Beim Verweisen auf den Schiebebetrieb-Bereich 116 (6) stellt das Modul 96 (3) die Fahrgeschwindigkeit auf der Grundlage des Kriechgang-Schwellenwerts 112 (6) ein. Das eingestellte maximale Nenn-Achsendrehmoment wird im Allgemeinen mit einem Prozentsatz des Pedalbetätigungswegs oder einem gleichwertigen Pedalbefehl-Eingabewert multipliziert. Der normierte Geschwindigkeitswert wird im Allgemeinen verwendet, um das minimale Drehmoment auf der Kriechbetriebs- oder der Schiebebetriebskurve zu finden. Das maximale Nenn-Achsendrehmoment wird vor und nach der Multiplikation, um das Soll-Drehmoment zu erhalten, auf das Mindestdrehmoment eingestellt. Es ist jedoch in manchen Fällen erforderlich, die Ausgangsgröße des Leerlaufdrehzahl-Steueralgorithmus Rechnung zu berücksichtigen.
Um bei herkömmlichen Motoren ein Stocken zu vermeiden, wenn der Fahrer das Pedal zurücknimmt, müssen das Kriechbetrieb-Drehmoment und das Schiebebetrieb-Drehmoment auf die Ausgangsgröße des Leerlaufdrehzahl-Steueralgorithmus eingestellt werden. Wenn der Fahrer das Pedal niederdrückt, ergibt sich eine Pedaltotzone oder eine Unstetigkeit, falls das Soll-Drehmoment zu jenem Zeitpunkt nicht gleich jenem des Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoments ist. Daher ist es erforderlich, das Mindestdrehmoment auf das Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment zu initialisieren, um einen sanften Übergang sicherzustellen. Daher wird das Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment als Eingabe empfangen. Jedoch können Schwankungen des Mindestdrehmoments eine Verzerrung der Achsendrehmomentfläche herbeiführen und dazu führen, dass sie sich unerwartet verändert. Diese Veränderung erfolgt bezüglich des Kriechbetrieb-Drehmoments langsam, da sie in Abhängigkeit von der eingestellten Leerlaufdrehzahl und den Temperaturbedingungen erfolgt. Daher ist die Veränderung kein Problem für das Kriechbetrieb-Drehmoment. Das Schiebebetrieb-Drehmoment jedoch hängt vom Gang ab und kann sich während eines Gangwechsels schnell ändern.
Der Kriechgang-Schwellenwert ist eine Funktion der eingestellten Leerlaufdrehzahl. Wenn sich die eingestellte Leerlaufdrehzahl ändert, verschiebt sich der Kriechgang-Schwellenwert dementsprechend nach rechts oder nach links. Die Pedalfixpunktskurve 118 wird geliefert, um die schnelle Veränderlichkeit des Schiebebetrieb-Drehmoments, die sich aus der schnellen Gangänderung während eines Wechsels ergibt, zu kompensieren. Die Fixpunktskurve 118 unterteilt den Schiebebetrieb-Drehmomentbereich in getrennte Bereiche mit verschiedenen Steuerungsfunktionen, die verhindern, dass die schnelle Veränderlichkeit die gesamte Pedalprogression beeinflusst. Außerdem wird zur Vermeidung von plötzlichen Änderungen des Soll-Drehmoments, sobald der Fahren das Pedal niederdrückt, ein Filter auf das Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment angewandt. Dieses Filter wird in der Drehzahlsteuerungsbetriebsart umgangen, um sicherzustellen, dass das Drehmoment nicht auf ein phasenverzögertes Mindestdrehmoment initialisiert wird. Folglich verweist das Modul 96 (3) auf den negativen Schiebebetrieb-Bereich 120 (6) durch lineares Steuern des Soll-Drehmoments zwischen dem Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment 74 und dem Null-Drehmoment. Im Ergebnis ist das erzeugte Soll-Drehmoment geeignet, das gewünschte Fahrverhalten für ein positives Drehmoment zu liefern. Außerdem ist es zur Einstellung auf das wirkliche Minimum für ein negatives Drehmoment, um sicherzustellen, dass weder eine Totzone noch eine Unstetigkeit vorkommt, wenn der Fahrer das Pedal niederdrückt, geeignet. Die Einzelheiten der durch das Modul 96 ausgeführten Berechnungen werden weiter unten mit Bezug auf die 4 und 5 erläutert.
In 4 umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung bei 150 das Vergleichen der Fahrgeschwindigkeit 72 mit einem Kriechgang-Schwellenwert der dreidimensionalen Drehmomentfläche aus dem Datenspeicher 100. Darauf basierend, ob die Fahrgeschwindigkeit 72 den Kriechgang-Schwellenwert übersteigt, wird wahlweise bestimmt, ob eine Schiebebetrieb-Bereich-Drehmomentanforderung anstelle einer Kriechbetrieb-Bereich-Drehmomentanforderung zu berechnen ist. Diese Rechentechniken folgen verschiedenen Prozeduren.
Das Berechnen eines Kriechbetrieb-Bereich-Drehmoments umfasst bei 152 das Normieren der Fahrgeschwindigkeit 72 auf der Grundlage des Kriechgang-Schwellenwerts. Danach wird bei 154 auf der Grundlage einer normierten Fahrgeschwindigkeit und der Drehmomentfläche ein normiertes Kriechbetrieb-Drehmoment berechnet. Zwischenzeitlich wird bei 156 das Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment 74 vom eingestellten maximalen Nenn-Achsendrehmoment 94 subtrahiert, um dadurch einen Drehmomentbereich zu erzeugen. Das normierte Kriechbetrieb-Bereich-Drehmoment wird bei 158 mit dem Achsendrehmomentbereich multipliziert, um dadurch ein entnormiertes Kriechbetrieb-Bereich-Drehmoment zu erzeugen.
Das Berechnen des Schiebebetrieb-Bereich-Drehmoments umfasst bei 162 das Berechnen eines Pedalfixpunkts auf der Grundlage der Fahrge schwindigkeit 72, jeweils aus einer Pedalfixpunktskurve, die in einer durch die erste und die zweite Achse gebildeten Ebene liegt. Der Pedalbefehl 70 wird mit dann dem Pedalfixpunkt verglichen. Danach wird bei 164, darauf basierend, ob der Pedalbefehl 70 den Pedalfixpunkt überschreitet, wahlweise bestimmt, ob ein Soll-Drehmoment aus dem negativen Schiebebetrieb-Bereich anstelle eines Soll-Drehmoments aus dem positiven Schiebebetrieb-Bereich zu berechnen ist. Diese Berechnungen beinhalten verschiedene Prozeduren.
Das Berechnen des Soll-Drehmoments des positiven Schiebebetriebs umfasst bei 166 das Normieren des Pedalbefehls 70 auf der Grundlage des Pedalfixpunkts, wie er der Fahrgeschwindigkeit 72 entsprechend der Fläche aus dem Datenspeicher 100 entnommen wird. Die Fahrgeschwindigkeit 72 wird bei 168 ebenfalls auf der Grundlage des Kriechgang-Schwellenwerts eingestellt. Danach wird bei 170 auf der Grundlage eines normierten Pedalbefehls und einer eingestellten Fahrgeschwindigkeit ein normiertes positives Drehmoment berechnet. Das normierte positive Drehmoment wird dann mit dem eingestellten maximalen Nenn-Achsendrehmoment 94 multipliziert und damit das Soll-Drehmoment 98 aus dem positiven Schiebebetrieb-Bereich (4) erzeugt.
Das Berechnen des Soll-Drehmoments aus dem negativen Schiebebetrieb-Bereich umfasst bei 174 das Normieren des Pedalbefehls auf der Grundlage des Pedalfixpunkts (5). Der normierte Pedalbefehl wird dann bei 176 mit einem negativen Wert des Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoments 74 multipliziert, um dadurch aus dem Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment ein Differenz-Drehmoment zu erzeugen. Danach wird das Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment 74 zum Differenz-Drehmoment addiert und damit das Soll-Drehmoment 98 aus dem negativen Schiebebetrieb-Bereich (4) erzeugt.
Sobald das Soll-Drehmoment 98 durch das Modul 96 erzeugt worden ist, verbleibt die Aufgabe, der Veränderlichkeit der Drehmomentleistung der verschiedenen Motoren Rechnung zu tragen. Dementsprechend ist das Modul 124 zur Erhöhung des Soll-Drehmoments dazu beschaffen, den Pedalbefehl 70 mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen. Falls der Pedalbefehl 70 den Schwellenwert überschreitet, verwendet das Modul 124 den garantierten maximalen Skalar 126 (guaranteed max scalar), um das Soll-Drehmoment über das maximal verfügbare Nenndrehmoment anzuheben. Der garantierte maximale Skalar 126 wird als Funktion der Pedalstellung oder anderer Pedalbefehl-Eingabevorrichtungskriterien entwickelt und nimmt den in 7 gezeigten Charakter an. Demgemäß entspricht der Skalar 126 einer relativen Größe, um die der Pedalbefehl den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Diese Größe ist zu einem oberen Bereich des Pedalbefehls, der beispielsweise dem Ende des Pedalbetätigungswegs entspricht, relativ. Das Ergebnis ist eine progressiv stärkere Erhöhung mit zunehmender Stellung des Pedals oder einer anderen Eingabevorrichtung vom Schwellenpunkt bis zum Ende des Betätigungswegs. Der Pegel "Alpha", auf den das Soll-Drehmoment erhöht wird, ist ein statistisch bestimmter Faktor, der auf einer bekannten Veränderlichkeitsspanne zwischen Motoren basiert.
Das durch das Modul 124 erzeugte erhöhte Soll-Drehmoment 128 dient als endgültige Drehmomentanforderung 130. Sie wird dem koordinierten Drehmomentsteuersystem 52 in Flussrichtung über den Ausgang 132 übermittelt. Im Ergebnis erfährt der Fahrer ein Fahrverhalten mit den oben erwähnten Eigenschaften.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Fläche für den Fall ohne Motorbremsung aus einem oberen Drehmomentbereich 150 und für den Fall der Motorbremsung aus einem unteren Drehmomentbereich 152 gebildet, wie in 6B gezeigt ist. In diesem Fall kann die Pedalfixpunktskurve 118, der Kurve 114 des maximalen Nenn-Achsendrehmoments entsprechend, irgendwo auf der gebildeten Fläche liegen. Das untere Ende der Fläche ist aus einer zusammengesetzten Kriechbetrieb/Schiebebetrieb-Drehmomentkurve in einer zur Fahrgeschwindigkeit-Achsendrehmomentkurve parallelen Ebene gebildet. Dieses zusammengesetzte Kriechbetrieb/Schiebebetrieb-Drehmoment ist jenes Drehmoment, das erforderlich ist, um das gewünschte Kriech- und Schiebeverhalten des Fahrzeugs zu liefern. Diese Kurve ändert sich in Abhängigkeit von dem gewünschten Maß der Motorbremsung. Wenn eine stärkere Motorbremsung gewünscht wird, fällt die Kurve unter jene des Falls einer fehlenden Motorbremsung, wie in 6B gezeigt ist. Falls der Pedalbefehl über dem Pedalfixpunkt liegt, wird die Fläche wie beim Berechnen des Soll-Drehmoments verwendet. Fall der Pedalbefehl unter dem Pedalfixpunkt liegt, kann es dann, wenn eine Motorbremsung gewünscht wird, erforderlich sein, eine Einstellung zu berechnen.
Der Prozess, der zum Berechnen des Soll-Drehmoments mittels dieser alternativen Fläche von 6B ausgeführt wird, ist in 9A gezeigt. Die normierte Achsendrehmomentfläche 154 wird, wie oben beschrieben worden ist, mit dem eingestellten maximalen Nenndrehmoment 94 und dem Pedalfixpunkt 156 kombiniert.
Der Pedalbefehl muss für die Leerlaufdrehzahlsteuerung eingestellt werden, um eine Pedaltotzone zu vermeiden. Diese Einstellung erfolgt durch Vergleichen des Schiebebetrieb-Drehmoments 158 (rpm torque) mit dem Kriechbetrieb/Schiebebetrieb-Drehmoment 160 zum Zeitpunkt des Über gangs 162 aus der Leerlaufdrehzahlsteuerung, wie in 9B gezeigt ist. Dieses Leerlauf-Delta-Achsendrehmoment 164 wird zur Fahreranforderung addiert und klingt als Funktion der Zeit ab.

Claims

System (54) zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments, welches von einem Drehmoment-Steuersystem (52) eines Fahrzeugs weiterverarbeitbar ist, umfassend: einen Eingang (80), der die Fahrgeschwindigkeit (72) und einen Pedalbefehl (70) empfängt; einen Datenspeicher (100), in dem eine dreidimensionale Drehmomentfläche gespeichert ist, die in einem Koordinatensystem mit einer auf den Pedalbefehl (70) bezogenen ersten Achse (102), einer auf die Fahrgeschwindigkeit (72) bezogenen zweiten Achse (104) und einer auf ein Soll-Drehmoment (98) bezogenen dritten Achse (106) definiert ist; und ein Modul (96) zur Bestimmung des Soll-Drehmoments (98), das auf den Datenspeicher (100) zugreift und auf der Grundlage einer Korrelation zwischen dem Pedalbefehl (70) und der Fahrgeschwindigkeit (72) jeweils aus der dreidimensionalen Drehmomentfläche das Soll-Drehmoment (98) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (96) zur Erzeugung des Soll-Drehmoments (98) in Abhängigkeit davon, ob die Fahrgeschwindigkeit (72) einen Kriechgang-Schwellwert (112) überschreitet oder nicht, bei der Berechnung des Soll-Drehmoments (90) zwischen zwei verschiedenen Prozeduren wählt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenspeicher (100) eine Normierungsfunktion bezüglich der Fahrgeschwindigkeit (72) und/oder dem Pedalbefehl (70) enthält und dazu beschaffen ist, über eine Kurve (114) des maximalen Nenn-Achsendrehmoments, die in einer durch die zweite Achse (104) und die dritte Achse (106) gebildeten Ebene liegt, auf die dreidimensionale Drehmomentfläche zu verweisen, um dadurch eine dynamische Online-Einstellung eines Kriechgang-Schwellenwerts (112) zu ermöglichen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kriechgang-Schwellenwert (112) als Funktion der eingestellten Leerlaufdrehzahl dynamisch bestimmt wird, so dass er sich mit dieser verändert.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Modul (88) zur Einstellung des maximalen Nenndrehmoments umfasst, das in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen, die mit der Temperatur und/oder der Höhe zusammenhängen, das maximale Nenn-Achsendrehmoment auf der Grundlage des Pedalbefehls (70) und eines Anteils (86) des maximal verfügbaren Drehmoments einstellt.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Modul zur Umgebungskompensation umfasst, das so beschaffen ist, dass es verschiedene Grade der Umgebungskompensation bewirkt, wobei die Auswirkungen der Höhe und der Temperatur auf die maximale Drehmomentabgabe dazu verwendet werden, entweder eine teilweise Kompensation, keine Kompensation oder eine vollständige Kompensation dieser Auswirkungen herbeizuführen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (96) zur Erzeugung eines Soll-Drehmoments auf Grundlage davon, ob die Fahrgeschwindigkeit (72) den Kriechgang-Schwellenwert (112) übersteigt oder nicht, wahlweise bestimmt, ob ein Schiebebetrieb-Bereich-Soll-Drehmoment anstelle eines Kriechbetrieb-Bereich-Soll-Drehmoments zu berechnen ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (96) zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments auf der Grundlage der Fahrgeschwindigkeit (72), jeweils aus einer Pedalfixpunktskurve (118), die in einer durch die erste Achse (102) und die zweite Achse (104) gebildeten Ebene liegt, einen Pedalfixpunkt berechnet, den Pedalbefehl (70) mit dem Pedalfixpunkt vergleicht und darauf basierend, ob der Pedalbefehl (70) den Pedalfixpunkt überschreitet, wahlweise bestimmt, ob ein Soll-Drehmoment aus dem negativen Schiebebetrieb-Bereich anstelle eine Soll-Drehmoments aus dem positiven Schiebebetrieb-Bereich zu berechnen ist.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (96) zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments den Pedalbefehl (70) auf der Grundlage des Pedalfixpunkts normiert, die Fahrgeschwindigkeit (72) auf der Grundlage des Kriechgang-Schwellenwerts (112) einstellt, ein normiertes positives Drehmoment auf der Grundlage eines normierten Pedalbefehls (70) und einer eingestellten Fahrgeschwindigkeit berechnet und ein eingestelltes maximales Nenn-Achsendrehmoment mit dem normierten positiven Drehmoment multipliziert, um dadurch das Soll-Drehmoment (98) aus dem positiven Schiebebetrieb-Bereich zu erzeugen.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (96) zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments den Pedalbefehl (70) auf der Grundlage des Pedalfixpunkts normiert, den normierten Pedalbefehl mit einem negativen Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment multipliziert, um dadurch auf der Grundlage des Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoments (74) ein Differenz-Drehmoment zu erzeugen, und ein positives Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment zum Differenz-Drehmoment addiert, um dadurch das Soll-Drehmoment (98) aus dem negativen Schiebebetrieb-Bereich zu erzeugen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (96) zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments die Fahrgeschwindigkeit (72) auf der Grundlage des Kriechgang-Schwellenwerts (112) normiert, ein normiertes Kriechbetrieb-Be reich-Drehmoment auf der Grundlage einer normierten Fahrgeschwindigkeit und des Pedalbefehls (70) berechnet, ein Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment (74) von einem eingestellten maximalen Nenn-Achsendrehmoment (94) subtrahiert, um dadurch einen Achsendrehmomentbereich zu erzeugen, und das normierte Kriechbetrieb-Drehmoment mit dem Achsendrehmomentbereich multipliziert, um dadurch ein entnormiertes Kriechbetrieb-Bereich-Drehmoment zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Modul (124) zur Erhöhung des Soll-Drehmoments (98) umfasst, das den Pedalbefehl (70) mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht und die Drehmomentanforderung als Funktion eines Betrags, um den der Pedalbefehl (70) den vorgegebenen Schwellenwert relativ zu einem oberen Bereich des Pedalbefehls überschreitet, über ein maximal erreichbares Nenndrehmoment anhebt.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oberer Erhöhungsbereich der statistischen Veränderlichkeit zwischen Fahrzeugmotorleistungen bezüglich des maximal erreichbaren Drehmoments Rechnung trägt.
Verfahren zur Bestimmung eines Soll-Drehmoments, welches durch ein Drehmoment-Steuersystem (52) eines Fahrzeugs weiterverarbeitbar ist, umfassend: Empfangen eines Pedalbefehls (70) von einer Fahrereingabevorrichtung; Empfangen einer Eingabe (68), die für die Fahrgeschwindigkeit (72) kennzeichnend ist; und Bestimmen eines Soll-Drehmoments (98) auf der Grundlage einer Korrelation zwischen dem Pedalbefehl (70) und der Fahrgeschwindigkeit (72) jeweils aus der dreidimensionalen Drehmomentfläche, die in einem Prozessorspeicher (100) gespeichert ist und in einem Koordinatensystem mit einer auf den Pedalbefehl (70) bezogenen ersten Achse (102), einer auf die Fahrgeschwindigkeit (72) bezogenen zweiten Achse (104) und einer auf das Soll-Drehmoment (98) bezogenen dritten Achse (106) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Drehmoment (98) in Abhängigkeit davon, ob die Fahrgeschwindigkeit (72) einen Kriechgang-Schwellwert (112) überschreitet oder nicht auf Grundlage einer Auswahl zwischen zwei verschiedenen Prozeduren berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Verwenden einer Normierungsfunktion bezüglich der Fahrgeschwindigkeit (72) und/oder dem Pedalbefehl (70) in Verbindung mit einer Kurve (114) des maximalen Nenn-Achsendrehmoments, die in einer durch die zweite Achse (104) und die dritte Achse (106) gebildeten Ebene liegt, um auf die dreidimensionale Drehmomentfläche zu verweisen und dadurch eine dynamische Online-Einstellung eines Kriechgang-Schwellenwerts (112) zu ermöglichen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen, die mit der Temperatur und/oder der Höhe zusammenhängen, das Einstellen des maximalen Nenn-Achsendrehmoments auf der Grundlage des Pedalbefehls (70) und eines Anteils (86) des maximal verfügbaren Drehmoments umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das Bewirken verschiedener Kompensationsgrade umfasst, wobei die Auswirkungen der Höhe und der Temperatur auf die maximale Drehmomentabgabe dazu verwendet werden, entweder eine teilweise Kompensation, keine Kompensation oder eine vollständige Kompensation dieser Auswirkungen herbeizuführen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass darauf basierend, ob die Fahrgeschwindigkeit (72) den Kriechgang-Schwellenwert (112) übersteigt, wahlweise bestimmt wird, ob ein Schiebebetrieb-Bereich-Soll-Drehmoment anstelle eines Kriechbetrieb-Bereich-Soll-Drehmoments zu berechnen ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Berechnen eines Pedalfixpunkts auf der Grundlage der Fahrgeschwindigkeit (72), jeweils aus einer Pedalfixpunktskurve (118), die in einer durch die erste Achse (102) und die zweite Achse (104) gebildeten Ebene liegt; Vergleichen des Pedalbefehls (70) mit dem Pedalfixpunkt; und darauf basierend, ob der Pedalbefehl (70) den Pedalfixpunkt überschreitet, wahlweises Bestimmen, ob ein Soll-Drehmoment (98) aus dem negativen Schiebebetrieb-Bereich anstelle eines Soll-Drehmoments (98) aus dem positiven Schiebebetrieb-Bereich zu berechnen ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Normieren des Pedalbefehls (70) auf der Grundlage des Pedalfixpunkts; Einstellen der Fahrgeschwindigkeit (72) auf der Grundlage des Kriechgang-Schwellenwerts (112); Berechnen eines normierten positiven Drehmoments auf der Grundlage eines normierten Pedalbefehls (70) und einer eingestellten Fahrgeschwindigkeit (72); und Multiplizieren eines eingestellten maximalen Nenn-Achsendrehmoments mit dem normierten positiven Drehmoment, um dadurch das Soll-Drehmoment (98) aus dem positiven Schiebebetrieb-Bereich zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Normieren des Pedalbefehls (70) auf der Grundlage des Pedalfixpunkts; Multiplizieren des normierten Pedalbefehls (70) mit einem negativen Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoment, um dadurch auf der Grundlage des Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoments (74) ein Differenz-Drehmoment zu erzeugen; und Addieren eines positiven Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoments zum Differenz-Drehmoment, um dadurch das Soll-Drehmoment (98) aus dem negativen Schiebebetrieb-Bereich zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Normieren der Fahrgeschwindigkeit (72) auf der Grundlage des Kriechgang-Schwellenwerts (112); Berechnen eines normierten Kriechbetrieb-Bereich-Drehmoments auf der Grundlage einer normierten Fahrgeschwindigkeit und des Pedalbefehls (70); Subtrahieren eines Echtzeit-Schiebebetrieb-Drehmoments (74) von einem eingestellten maximalen Nenn-Achsendrehmoment (94), um dadurch einen Achsendrehmomentbereich zu erzeugen; und Multiplizieren des normierten Kriechbetrieb-Drehmoments mit dem Achsendrehmomentbereich, um dadurch ein entnormiertes Kriechbetrieb-Bereich-Drehmoment zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: Vergleichen des Pedalbefehls (70) mit einem vorgegebenen Schwellenwert; und Anheben des Soll-Drehmoments (98) über ein maximal erreichbares Nenndrehmoment als Funktion eines Betrags, um den der Pedalbefehl (70) den vorgegebenen Schwellenwert relativ zu einem oberen Bereich des Pedalbefehls überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner das statistische Bestimmen eines oberen Erhöhungsbereichs auf der Grundlage der Veränderlichkeit zwischen Fahrzeugmotorleistungen bezüglich des maximal erreichbaren Drehmoments umfasst.