DE102007001674A1

DE102007001674A1 - Verfahren zur Ermittlung eines Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102007001674A1
Application number: DE200710001674
Authority: DE
Inventors: Stefan Kallich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-17

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung eines Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugs, wobei das Antriebsmoment aus einer ermittelten Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und einer ermittelten Änderung des Höhenstands an mindestens einer Achse des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Auswirkungen der Kraftübertragung am Rad messtechnisch erfasst werden können. Daraus kann wiederum das Antriebsmoment des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung eines Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugs, sowie auf eine Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens.
Die Ermittlung des Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugs wird in der Regel mittels eines Drehmomentenmodells simuliert. Dieses Modell basiert auf einer Umrechung der Ansteuerdauer der Injektoren auf eine Einspritzmenge über ein Injektorkennfeld. Die daraus berechnete Einspritzmenge wird über ein Wirkungsgradkennfeld auf ein inneres Motormoment umgerechnet. Das innere Motormoment wird anschließend um ein ermitteltes Motorreibmoment und um die Momente der Nebenaggregate, z. B. der Klimaanlage, des Generators und der Servopumpe reduziert. Das dadurch entstehende Antriebsmoment wird bspw. über eine Schnittstelle eines Bussystems dem Fahrzeugverbund zur Verfügung gestellt.
Alle Drehmomentenmodelle haben den Nachteil, dass sie an jedem Übergang von einem Wert zum nächsten Wert fast immer fehlerhaft sind. Das führt dazu, dass die Information über das Antriebsmoment, das dem Fahrzeugverbund zur Verfügung gestellt wird, ebenfalls fehlerhaft ist. Dies führt vor allem im ausgekuppelten Leerlauf zu Problemen, z. B. zu einer schlechten Schaltqualität.
Aus der DE 103 05 092 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Anpassung eines Drehmomentenmodells bekannt, bei dem während einer Konstantfahrt des Kraftfahrzeugs wenigstens ein Parameter des Drehmomentenmodells verstellt wird und anschließend die Auswirkungen auf das Drehmomentenmodell analysiert werden. Im speziellen wird während einer Konstantfahrt das mit Hilfe des Drehmomentenmodells ermittelte Ist-Drehmoment mit einem berechneten Fahrzeug-Drehmoment verglichen. Treten während der Fahrt Verschiebungen zwischen dem berechneten Fahrzeug-Drehmoment und dem ermittelten Ist-Drehmoment auf, dann werden ein oder mehrere Parameter im Drehmomentenmodell angepasst. Mögliche Parameter können bspw. der Zündwinkel oder die Zylinderfüllung sein. Ein derartiges Verfahren ist äußerst aufwendig.
Eine messtechnische Erfassung des Antriebsmoments bzw. des tatsächlichen Moments an den Rädern des Kraftfahrzeugs ist derzeit nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein zur Ermittlung des Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugs mittels Drehmomentenmodell alternatives Verfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Auswirkungen der Kraftübertragung am Rad messtechnisch erfasst werden können und auch in neueren Fahrzeugen bereits erfasst werden. Aus diesen vorliegenden Daten kann wiederum das Antriebsmoment bzw. das Radmoment des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.
Erfindungsgemäß kann das Antriebsmoment somit aus einer ermittelten Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und einer ermittelten Änderung des Höhenstands an mindestens einer Achse des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Bei Fahrzeugen, die bspw. mit einem dynamischen Stabilitätsregesystem ausgestattet sind, wird die Längsbeschleunigung ohnehin bereits ermittelt, so dass dafür keine zusätzlichen Sensoren oder Berechnungseinheiten notwendig sind. Bei Fahrzeugen, die bspw. mit einem dynamischen Leuchtweiten-Regelsystem oder einem Niveau-Regelsystem ausgestattet sind, wird der Höhenstand an zumindest einer Achse mittels eines Höhenstandsensors ermittelt. Somit sind auch für dieses Signal bzw. diese Daten keine zusätzlichen Sensoren oder Berechnungseinheiten erforderlich, wodurch keine zusätzlichen Kosten entstehen.
Weiter muss zur Ermittlung des Antriebsmoments aus der ermittelten Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und der ermittelten Änderung des Höhenstands an mindestens einer Achse des Kraftfahrzeugs noch die Federkonstante bzw. die Federsteifigkeit der Achsfeder, an der der Höhnenstand ermittelt wird, bekannt sein. Die Federsteifigkeit der Achsfeder kann in einem Kennfeld hinterlegt sein und in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kontinuierlich, z. B. während Betankungsvorgängen durch die ermittelte Änderung des Höhnenstands korrigiert werden, um auftretende Alterungseffekte der Achsfeder zu kompensieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Vertikalbeschleunigung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden. Dadurch können Höhenstandsänderungen, die aufgrund einer Vertikalbeschleunigung oder eines Verzögerungsvorgangs des Fahrzeugs auftreten, kompensiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung des Antriebsmoments kann durch eine Steuereinheit vorgenommen werden, wobei die Steuereinheit Teil eines Motorsteuergeräts sein kann. Die Steuereinheit kann einen Algorithmus zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten oder eine Schaltanordnung, die als Eingangssignale ein Signal für die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, ein Signal für die Änderung des Höhenstands des Kraftfahrzeugs und in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Signal für die Vertikalbeschleunigung des Kraftfahrzeugs erhält. Die zusätzlich notwendigen Werte, wie die Federsteifigkeit oder die Erdbeschleunigung können in der Steuereinheit hinterlegt sein oder als Eingangssignale von anderen Systemen zur Verfügung gestellt werden.
Im Folgenden wird nun die Ermittlung des Antriebsmoments aus der ermittelten Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und der ermittelten Änderung des Höhenstands an mindestens einer Achse des Kraftfahrzeugs näher erläutert.
Es ist bekannt, dass ein Drehmoment durch folgende Formel ermittelt werden kann: M = F·r, (Gl. 1)wobei F die Kraft und r der Radius des Rades ist. Die Kraft ist zwar nicht direkt messbar, kann aber über die Gleichung F = m·a (Gl. 2)ermittelt werden, wobei m die Masse des Kraftfahrzeugs, und a die Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ist. Die Längsbeschleunigung wird bei Fahrzeugen mit einer Stabilitätskontrolle ohnehin ermittelt, wodurch keine zusätzliche Sensorik im Kraftfahrzeug zum Ermitteln der Längsbeschleunigung notwendig ist. Da die Masse des Kraftfahrzeugs grundsätzlich nicht gemessen werden kann, und bspw. aufgrund des Tankinhalts variabel ist, muss diese auf eine andere Art ermittelt werden.
Die Erfindung macht sich zunutze, dass die Federkraft, die an der Achsfeder des Kraftfahrzeugs wirkt, über folgende Formel bekannt ist: FF = D·s (Gl. 3)
Dabei ist D die Federkonstante bzw. die Federsteifigkeit der Achsfeder und s die Länge, um die die Feder gedehnt oder wie hier, gestaucht wird. Diese Länge entspricht der ermittelten Änderung des Höhenstands des Kraftfahrzeugs. Die Federsteifigkeit der Achsfeder kann in einem Kennfeld hinterlegt sein und in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kontinuierlich, z. B. während Betankungsvorgängen durch die Änderung des Höhnenstands korrigiert werden, um auftretende Alterungseffekte der Achsfeder kompensieren zu können. Der Höhenstand des Kraftfahrzeugs kann vorteilhafterweise mittels eines Höhenstandssensors an zumindest einer Achse gemessen werden. Bei Fahrzeugen, die mit einer dynamischen Leuchtweiten-Regelung oder mit einer Niveau-Regelung ausgestattet sind, muss der Höhenstand des Kraftfahrzeugs bereits ermittelt werden, wodurch keine zusätzliche Sensorik im Kraftfahrzeug zum Ermitteln des Höhenstands bzw. der Änderung des Höhenstands notwendig ist.
Neben der Gl. 3 ist bekannt, dass die Gewichtskraft eines Systems durch folgende Formel ermittelt bzw. dargestellt werden kann: FG = m·g, (Gl. 4)wobei m die Masse des Gesamtsystems, und g die Erdbeschleunigung ist.
Da im Fahrzeug grundsätzlich das gesamte Fahrzeuggewicht auf die Achsfeder einwirkt, kann die Federkraft aus Gl. 3 mit der Gewichtskraft aus Gl. 4 gleichgesetzt werden. Durch Gleichsetze der Gleichungen Gl. 3 und Gl. 4 und Auflösen nach der Masse m erhält man folgende Gleichung:
Mit dieser Gleichung Gl. 5 kann nun ein Wert für die Fahrzeugmasse aus der ermittelten Änderung des Höhenstands an einer Achse des Kraftfahrzeugs und der Federsteifigkeit der dazugehörigen Achsfeder ermittelt werden.
Setzt man nun die Gleichung Gl. 5 in die Gleichung Gl. 2 und diese dann wiederum in die Gleichung Gl. 1, erhält man das Antriebsmoment entsprechend der nachstehenden Formel aus der ermittelten Längsbeschleunigung a des Kraftfahrzeugs und der Änderung des Höhenstands unter Berücksichtigung der Federsteifigkeit der Achsfeder, dem Radius des Rades und der Erdbeschleunigung.
Vorteilhafterweise kann zusätzlich zu dieser Ermittlung des Antriebsmoments das Antriebsmoment auch mittels eines bekannten Drehmomentenmodells zur Plausibilisierung ermittelt werden. In Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen kann dann entweder das mittels des Drehmomentenmodells ermittelte Antriebsmoment oder das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelte Antriebsmoment oder ein aus beiden Verfahren ermitteltes bzw. korrigiertes Antriebsmoment an die jeweiligen Steuereinheiten oder an ein zentrales Bussystem im Fahrzeug zur weiteren Verwendung weitergeleitet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10305092 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Antriebsmoments eines Kraftfahrzeugs, wobei das Antriebsmoment aus einer ermittelten Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und einer ermittelten Änderung des Höhenstands an mindestens einer Achse des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbeschleunigung mittels einer Sensoreinheit gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenstand mittels eines Höhenstandsensors gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Änderung des Höhenstands an einer Achse und der Federsteifigkeit der dazugehörigen Achsfeder ein Wert für die Fahrzeugmasse ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebmoment aus der ermittelten Längsbeschleunigung und dem ermittelten Wert für die Fahrzeugmasse ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Antriebsmoments aus der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und der ermittelten Änderung des Höhenstands an mindestens einer Achse des Kraftfahrzeugs zusätzlich eine ermittelte Vertikalbeschleunigung des Kraftfahrzeugs berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich das Antriebsmoment mittels eines Drehmomentenmodells ermittelt wird.
Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7.