DE102017007153A1

DE102017007153A1 - Verfahren zum optimierten Ansteuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017007153A1
Application number: DE102017007153.5A
Authority: DE
Inventors: Nihad Karacic; Steffen Christof Meister; Felix KRAEMER
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2019-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Steuerung eines Motors eines Kraftfahrzeugs. Dabei weist das Verfahren folgende Schritte auf: ein Erfassen eines Pedalsignals, welches die Position eines Gaspedals zwischen dessen freigegebener Endposition und dessen maximal durchgetretener Endposition angibt, ein Bestimmen eines ungefilterten Soll-Verlaufs eines Motorwertes aus dem Pedalsignal, ein Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, um einen gedämpften gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes zu erhalten, und ein Ansteuern des Motors entsprechend des gefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum optimierten Ansteuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs.
Zur Steuerung eines Motors eines Kraftfahrzeugs betätigt ein Benutzer ein Gaspedal. Durch Betätigen des Gaspedals wird eine Stellung einer Drosselklappe gesteuert, welche ein Motordrehmoment beeinflusst. Durch nervöses Betätigen des Gaspedals schwankt das Motordrehmoment stark, was mit erhöhtem Kraftstoffverbrauch, Materialverschleiß und Lärmemission einhergeht. Die damit einhergehenden Schadstoff- und Lärmemissionen sind aus Gründen des Umweltschutzes unerwünscht. Es ist folglich nötig, den Motor optimiert anzusteuern.
Aus der Druckschrift EP 0081630 A2 ist ein elektrisches Gaspedal für ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen Sollwertgeber aufweist, von dem einer elektronischen Reglereinheit ein Sollwertsignal zuleitbar ist. Die Reglereinheit steuert durch elektrische Signale ein Stellglied, welches über eine Verstelleinrichtung die Motorleistung steuert.
Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum optimierten Ansteuern eines Motors bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur optimierten Steuerung eines Motors eines Kraftfahrzeugs. Dabei weist das Verfahren folgende Schritte auf: ein Erfassen eines Pedalsignals, welches die Position eines Gaspedals zwischen dessen freigegebener Endposition und dessen maximal durchgetretener Endposition angibt, ein Bestimmen eines ungefilterten Soll-Verlaufs eines Motorwertes aus dem Pedalsignal, ein Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, um einen gedämpften gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes zu erhalten, und ein Ansteuern des Motors entsprechend des gefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes.
Ein ungefilterter Soll-Verlauf des Motorwertes m_SOLL(t) kann dabei aus einem Pedalsignal up(t) gewonnen werden, indem jedem Pedalwert up(t) ein Motorwert m_SOLL(t) = f(u_P(t)) zugeordnet wird. Beispielsweise kann jedem Pedalwert mittels einer linearen Funktion ein Motorwert m_SOLL(t) = a·u_P(t) + m₀ zugeordnet werden. Ein gefilterter Soll-Verlauf des Motorwertes m_TP(t) kann beispielsweise gewonnen werden, indem der ungefilterte Soll-Verlauf m_SOLL(t) an einem Eingang eines Filters angelegt wird. In diesem Fall ergibt sich ein gefilterter Soll-Verlauf m_TP(t) = m_SOLL(t) * r_FILTER(t) als die Faltung aus dem ungefilterten Soll-Verlauf und einer Impulsantwort des Filters. Das Filter ist dabei repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise und kann geeignet gewählt werden, um eine überflüssige Schwankungen des Motorwertes, beispielsweise unnötige Schwankungen des Motordrehmoments oder überflüssige Schaltvorgänge, zu vermeiden.
Dadurch, dass das Verfahren ausgebildet ist, einen Motor entsprechend eines gefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes anzusteuern, kann eine kraftstoffsparende, materialschonende und komfortable Steuerung des Motors erreicht werden, indem ein ungefilterter Soll-Verlauf des Motorwertes so geändert wird, dass ein glatterer, ruhigerer und schwankungsarmer gefilterter Soll-Verlauf bereitgestellt wird. Da keine zusätzlichen Bauteile, insbesondere keine Aktoren an dem Gaspedal, benötigt werden, können zudem das Gewicht, die Komplexität und die Herstellungskosten des Kraftfahrzeugs gesenkt werden.
Da das Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt und rein in Software mit in vielen Fahrzeugen bereits vorhandenen Komponenten realisiert werden kann, kann das Verfahren auch einfach in bereits in Betrieb genommenen Fahrzeugen integriert werden.
In einer Weiterbildung kann das Verfahren vor dem Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes einen weiteren Schritt eines Analysierens eines Fahrverhaltens des Nutzers basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes in einem Analysezeitraum aufweisen. Das Filtern basiert dabei auf einem analysierten Fahrverhalten des Nutzers. Beispielsweise kann das Verfahren ein Filtern aussetzen, wenn der Soll-Verlauf auf einem hohen Niveau liegt. Beispielsweise kann das Verfahren einen Filter einsetzen, welcher den Soll-Verlauf nur schwach beeinflusst, wenn der ungefilterte Soll-Verlauf bereits sehr kraftstoffsparend ist. Umgekehrt kann das Verfahren beispielsweise einen Filter einsetzen, welcher den Soll-Verlauf stark beeinflusst, wenn bei dem Analysieren unerwünschte Muster, beispielsweise Spielen mit dem Gaspedal, entdeckt werden. Dabei kann der Analysezeitraum einstellbar sein, damit beispielsweise das Fahrverhalten eines neuen Nutzers des Kraftfahrzeugs eingehender analysiert wird, als das Fahrverhalten eines bereits bekannten Nutzers.
Dadurch, dass das Verfahren ausgebildet ist, den ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes vor einem Filtern des Soll-Verlaufs zu analysieren, kann das Filtern auf einen Nutzer abgestimmt werden, um gute Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs und Umweltaspekte gegeneinander abzuwägen.
In einer Weiterbildung kann das Analysieren ein Berechnen eines Durchschnittswertes aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes und ein Berechnen einer Varianz aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes aufweisen. Aus dem Durchschnittswert kann einfach darauf geschlossen werden, in welchem Betriebsbereich der Motor überwiegend betrieben werden soll. Beispielsweise spricht ein überwiegender Vollastbetrieb dafür, dass ein Filtern des Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine ruhige Fahrweise ist, mit einer unerwünschten Verringerung einer Durchschnittsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges einherginge. Aus der Varianz kann einfach darauf geschlossen werden, wie dynamisch ein Nutzer das Gaspedal des Kraftfahrzeugs nutzt. Insbesondere aus einer mittels des Durchschnittswertes normierten Varianz lässt sich eine dynamische oder ruhige Fahrweise einfach ablesen.
Dadurch, dass das Verfahren ausgebildet ist, einen Durchschnittswert und eine Varianz des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes zu berechnen, kann eine Dynamik der Fahrweise eines Nutzers einfach und zuverlässig quantifiziert werden, um das Filtern des Soll-Verlaufs auf den Nutzer abzustimmen.
In einer Weiterbildung kann das Filtern bei negativen Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes auf einem ersten Filter basieren und bei positiven Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes auf einem zweiten Filter basieren, wobei das erste Filter unterschiedlich zu dem zweiten Filter ist. Beispielsweise kann das Filtern bei negativen Gradienten auf einem antiproportionalen Filter basieren, damit starke Bremsvorgänge nicht gemildert werden, während ein Ausleiten einer Beschleunigung komfortabel gedämpft wird. Das Filtern bei positiven Gradienten kann hingegen auf einem einfachen Filter basieren, der starke Beschleunigungsbefehle kraftstoffsparend abmildert, während sanfte Beschleunigungsbefehle weitgehend ungefiltert bleiben, um dem Nutzer ein natürliches Fahrgefühl zu belassen. Sowohl negative als auch positive Gradienten des Soll-Verlaufs des Motorwertes tragen zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und Materialverschleiß bei.
Dadurch, dass das Filtern bei negativen und bei positiven Gradienten auf unterschiedlichen Filtern basiert, kann das Verfahren jedoch Unterschieden zwischen negativen und positiven Gradienten in der Lärmemission, Sicherheitsrelevanz und unter psychologischen Aspekten gerecht werden.
In einer Weiterbildung kann das Filtern auf einem Tiefpassfilter basieren. Ein Tiefpassfilter belässt niederfrequente Anteile eines Signals unverändert, während hochfrequente Anteile abgeschwächt werden. Beinhaltet das Eingangssignal, der ungefilterte Soll-Verlauf des Motorwertes, beispielsweise einen Sprung von einem niedrigen Wert zu einem hohen Wert, dann wird das Ausgangssignal, der gefilterte Soll-Verlauf des Motorwertes, ebenfalls einen Wechsel von dem niedrigen Wert zu dem hohen Wert aufweisen, jedoch nicht mit einem Sprung, sondern mit einem gleitenden Übergang. Die konkrete Ausgestaltung des Tiefpassfilters hängt dabei von einer tolerierten Verzögerung zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal, Flankensteilheit, Welligkeit und Kostenbeschränkungen ab. In jedem Fall wird ein Tiefpassfilter jedoch das Eingangssignal dahingehend verändern, dass hochfrequente Anteile des Soll-Verlaufs des Motorwertes, welche zu einer ineffizienten Steuerung des Motors führen, vermindert werden.
Dadurch, dass das Filtern auf einem Tiefpassfilter basiert, kann sehr einfach eine optimierte Steuerung des Motors zum kraftstoffsparenden und materialschonenden Betrieb realisiert werden.
In einer Weiterbildung kann das Filtern auf einem durch einen Nutzer einstellbaren Filter basieren. Beispielsweise kann ein Filter hinsichtlich seiner Flankensteilheit durch einen Nutzer einstellbar sein. Beispielsweise kann ein Nutzer eine hohe Flankensteilheit einstellen, wenn er mit verminderter Aufmerksamkeit in einem Stop-and-Go-Betrieb im Berufsverkehr fährt, um möglichst kraftstoffsparend zu fahren. Beispielsweise kann ein Nutzer eine geringe Flankensteilheit bis hin zur Wirkungslosigkeit des Filters einstellen, wenn er auf einer Serpentinenstrecke bewusst die volle Leistungsbandbreite seines Kraftfahrzeugs dynamisch abrufen möchte. In einem anderen Beispiel könnte ein Besitzer eines Kraftfahrzeugs eine hohe Flankensteilheit einstellen, wenn er das Kraftfahrzeug einem Fahranfänger zur Nutzung überlässt. Neben der Flankensteilheit des Filters kann ein Nutzer auch jeden anderen Parameter des Filters einstellen, beispielsweise eine Trennfrequenz. Insbesondere können vorgefertigte Sätze von aufeinander abgestimmten Parametern für den Nutzer abrufbar sein. Die Parameter können auch basierend auf einem analysierten Fahrverhaltens des Nutzers angepasst sein. Weiterhin können unterschiedliche Filterparameter für positive und negative Gradienten eingestellt werden.
Dadurch, dass das Filtern auf einem durch einen Nutzer einstellbaren Filter basiert, kann eine passende Abwägung zwischen einem kraftstoffsparenden Betrieb und einer dynamischen Fahrweise bedarfsgerecht getroffen werden, anstatt einen Kompromiss für jede Situation anwenden zu müssen.
In einer Weiterbildung ist der Motorwert ein Motordrehmoment. Aus dem Pedalsignal wird ein ungefilterter Soll-Verlauf eines Motordrehmoments bestimmt, und der Motor wird entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motordrehmoments angesteuert. Das Motordrehmoment kann sehr einfach gesteuert werden, da es unabhängig von einer Getriebestellung ist.
Dadurch, dass der Motor entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motordrehmoments angesteuert wird, kann die optimierte Steuerung des Motors folglich sehr einfach realisiert werden.
In einer Weiterbildung ist der Motorwert eine Motorleistung. Aus dem Pedalsignal wird ein ungefilterter Soll-Verlauf einer Motorleistung bestimmt, und der Motor wird entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf der Motorleistung angesteuert. Insbesondere bei schnell schaltenden Automatikgetrieben kann mit einer dynamischen Betätigung des Gaspedals eine Änderung der Getriebestellung bewirken. Dadurch kann die Motorleistung besser geeignet sein, um dynamischen, ineffizienten Betrieb eines Motors zu erkennen und um eine optimierte Steuerung eines Motors zu erzielen.
Dadurch, dass der Motor entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf der Motorleistung angesteuert wird, kann die optimierte Steuerung des Motors umfassender und effizienter realisiert werden.
In einer Weiterbildung weist das Ansteuern des Motors ein Steuern einer Drosselklappe auf. Eine Drosselklappe in einem Luftansaugtrakt eines Motors dient dazu, die Luftzufuhr zum Motor zu begrenzen. Daher kann ein Motordrehmoment unmittelbar durch Steuern der Drosselklappe gesteuert werden. Insbesondere stellen plötzliche, dynamische Veränderungen bei der Ansteuerung der Drosselklappe eine wesentliche Ursache von hohem Treibstoffverbrauch, hohem Materialverschleiß und schlechtem Komfort dar.
Dadurch, dass das Ansteuern des Motors ein Steuern einer Drosselklappe aufweist, kann ein Motordrehmoment des Motors sehr einfach gesteuert werden, ohne dass zusätzliche, kostspielige Komponenten vonnöten sind.
In einer Weiterbildung weist das Ansteuern des Motors ein Steuern einer Kraftstoffeinspritzung auf. Eine Kraftstoffeinspritzung bietet gegenüber alternativen Systemen den Vorteil geringeren Kraftstoffverbrauchs. Dabei kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs elektronisch gesteuert werden, beispielsweise indem Injektoren elektronisch angesteuert werden.
Dadurch, dass das Ansteuern des Motors ein Steuern einer Kraftstoffeinspritzung aufweist, kann ein Motordrehmoment oder eine Motorleistung präzise gesteuert werden und zugleich ein materialschonender Betrieb des Motors sichergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein System zum optimierten Ansteuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs angegeben. Dabei weist das System einen an einem Gaspedal angeordneten Pedalwertgeber zum Erfassen eines Pedalsignals, welches die Position des Gaspedals zwischen dessen freigegebener Endposition und dessen maximal durchgetretener Endposition angibt, ein Motorsteuerungsgerät, konfiguriert zum Bestimmen eines ungefilterten Soll-Verlaufs eines Motorwertes aus dem Pedalsignal, und eine Filtereinheit, konfiguriert zum Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, um einen gedämpften gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes zu erhalten, auf. Das Motorsteuerungsgerät ist dabei weiter konfiguriert zum Ansteuern des Motors entsprechend des gefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes.
Der Pedalwertgeber kann dabei ein Potentiometer sein, das ein Spannungssignal u_P(t) in Abhängigkeit von der Pedalstellung bereitstellt. Die Filtereinheit kann dabei als analoges Filter mit einer Kabelverbindung von dem Motorsteuerungsgerät an einem Eingang und einer Kabelverbindung zu dem Motorsteuerungsgerät an einem Ausgang ausgebildet sein. Die Filtereinheit kann auch mehrere analoge Filter aufweisen, welche entsprechend des beschriebenen Verfahrens ausgewählt oder kombiniert eingesetzt werden. Die Filtereinheit kann auch als digitales Filter ausgebildet sein. Dabei kann das digitale Filter parametrisierbar sein. Ferner können mehrere unterschiedliche Filterfunktionen von dem digitalen Filter realisiert werden. Die Filtereinheit kann ein von dem Motorsteuerungsgerät separates Steuergerät darstellen, oder als eine Komponente des Motorsteuerungsgerät ausgeführt sein.
Dadurch, dass das System eine Filtereinheit aufweist, welche konfiguriert ist zum Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, und dass das Motorsteuerungsgerät konfiguriert ist, den Motor entsprechend des gefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes anzusteuern, kann der Motor kraftstoffsparender, materialschonender und komfortabler angesteuert werden, ohne dass zusätzliche, kostspielige und aufwendig in das Kraftfahrzeug zu integrierende Komponenten, insbesondere weitere Sensoren oder Aktoren, vonnöten wären. Da das System ohne zusätzliche Bauteile auskommt und rein in Software mit in vielen Fahrzeugen bereits vorhandenen Komponenten realisiert werden kann, kann das System auch einfach in bereits in Betrieb genommenen Fahrzeugen integriert werden.
In einer Weiterbildung kann Filtereinheit konfiguriert sein, ein Fahrverhaltens des Nutzers basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes vor dem Filtern in einem Analysezeitraum zu analysieren. Das anschließende Filtern basiert dabei auf einem analysierten Fahrverhalten des Nutzers. Beispielsweise kann die Filtereinheit konfiguriert sein, ein Filtern auszusetzen, wenn der Soll-Verlauf auf einem hohen Niveau liegt. Beispielsweise kann die Filtereinheit konfiguriert sein, einen Filter einzusetzen, welcher den Soll-Verlauf nur schwach beeinflusst, wenn der ungefilterte Soll-Verlauf bereits sehr kraftstoffsparend ist. Umgekehrt kann die Filtereinheit konfiguriert sein, beispielsweise einen Filter einzusetzen, welcher den Soll-Verlauf stark beeinflusst, wenn bei dem Analysieren unerwünschte Muster, beispielsweise Spielen mit dem Gaspedal, entdeckt werden. Dabei kann der Analysezeitraum einstellbar sein, damit beispielsweise das Fahrverhalten eines neuen Nutzers des Kraftfahrzeugs eingehender analysiert wird, als das Fahrverhalten eines bereits bekannten Nutzers.
Dadurch, dass die Filtereinheit konfiguriert ist, vor einem Filtern einen Fahrstil eines Nutzers basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes zu analysieren, kann das System auf den Nutzer abgestimmt werden, um gute Steuerbarkeit des Kraftfahrzeugs und Umweltaspekte gegeneinander abzuwägen und keine unnötigen Kompromisse einzugehen.
In einer Weiterbildung kann die Filtereinheit konfiguriert sein, bei dem Analysieren eines Fahrverhaltens des Nutzers basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes einen Durchschnittswert aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes zu berechnen und eine Varianz aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes zu berechnen. Aus dem Durchschnittswert kann einfach darauf geschlossen werden, in welchem Betriebsbereich der Motor überwiegend betrieben werden soll. Beispielsweise spricht ein überwiegender Vollastbetrieb dafür, dass ein Filtern eines Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine ruhige Fahrweise ist, mit einer unerwünschten Verringerung einer Durchschnittsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges einherginge. Aus der Varianz kann einfach darauf geschlossen werden, wie dynamisch ein Nutzer das Gaspedal des Kraftfahrzeugs nutzt. Insbesondere aus einer mittels des Durchschnittswertes normierten Varianz lässt sich eine dynamische oder ruhige Fahrweise einfach ablesen.
Dadurch, dass die Filtereinheit konfiguriert ist, einen Durchschnittswert und eine Varianz des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes zu berechnen, kann eine Dynamik der Fahrweise eines Nutzers einfach und zuverlässig quantifiziert werden, um das Filtern des Soll-Verlaufs auf den Nutzer abzustimmen.
In einer Weiterbildung kann die Filtereinheit konfiguriert sein, bei negativen Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes ein erstes Filter einzusetzen und bei positiven Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes ein zu dem ersten Filter unterschiedliches zweites Filter einzusetzen. Beispielsweise kann die Filtereinheit konfiguriert sein, bei negativen Gradienten ein antiproportionales Filter einzusetzen, damit starke Bremsvorgänge nicht gemildert werden, während ein Ausleiten einer Beschleunigung komfortabel gedämpft wird. Weiter kann die Filtereinheit konfiguriert sein, bei positiven Gradienten ein einfaches Filter einzusetzen, das starke Beschleunigungsbefehle kraftstoffsparend abmildert, während sanfte Beschleunigungsbefehle weitgehend ungefiltert bleiben, um dem Nutzer ein natürliches Fahrgefühl zu belassen. Sowohl negative als auch positive Gradienten des Soll-Verlaufs des Motorwertes tragen zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und Materialverschleiß bei.
Dadurch, dass die Filtereinheit konfiguriert ist, bei negativen und bei positiven Gradienten unterschiedliche Filter einzusetzen, kann das System Unterschieden zwischen negativen und positiven Gradienten in der Lärmemission, Sicherheitsrelevanz und unter psychologischen Aspekten gerecht werden.
In einer Weiterbildung kann die Filtereinheit konfiguriert sein, ein Tiefpassfilter einzusetzen. Ein Tiefpassfilter belässt niederfrequente Anteile eines Signals unverändert, während hochfrequente Anteile abgeschwächt werden. Beinhaltet das Eingangssignal, der ungefilterte Soll-Verlauf des Motorwertes, beispielsweise einen Sprung von einem niedrigen Wert zu einem hohen Wert, dann wird das Ausgangssignal, der gefilterte Soll-Verlauf des Motorwertes, ebenfalls einen Wechsel von dem niedrigen Wert zu dem hohen Wert aufweisen, jedoch nicht mit einem Sprung, sondern mit einem gleitenden Übergang. Die konkrete Ausgestaltung des Tiefpassfilters hängt dabei von einer tolerierten Verzögerung zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal, Flankensteilheit, Welligkeit und Kostenbeschränkungen ab. In jedem Fall wird ein Tiefpassfilter jedoch das Eingangssignal dahingehend verändern, dass hochfrequente Anteile des Soll-Verlaufs des Motorwertes, welche zu einer ineffizienten Steuerung des Motors führen, vermindert werden.
Dadurch, dass die Filtereinheit konfiguriert ist, ein Tiefpassfilter einzusetzen, kann sehr einfach eine optimierte Steuerung des Motors zum kraftstoffsparenden und materialschonenden Betrieb realisiert werden.
In einer Weiterbildung kann die Filtereinheit durch einen Nutzer einstellbar sein. Beispielsweise kann die Filtereinheit konfiguriert sein, ein Filter mit einer Flankensteilheit entsprechend einer Einstellung durch einen Nutzer einzusetzen. Beispielsweise kann ein Nutzer eine hohe Flankensteilheit einstellen, wenn er mit verminderter Aufmerksamkeit in einem Stop-and-Go-Betrieb im Berufsverkehr fährt, um möglichst kraftstoffsparend zu fahren. Beispielsweise kann ein Nutzer eine geringe Flankensteilheit bis hin zur Wirkungslosigkeit des Filters einstellen, wenn er auf einer Serpentinenstrecke bewusst die volle Leistungsbandbreite seines Kraftfahrzeugs dynamisch abrufen möchte. In einem anderen Beispiel könnte ein Besitzer eines Kraftfahrzeugs eine hohe Flankensteilheit einstellen, wenn er das Kraftfahrzeug einem Fahranfänger zur Nutzung überlässt. Neben der Flankensteilheit des Filters kann ein Nutzer auch jeden anderen Parameter des Filters einstellen, beispielsweise eine Trennfrequenz. Insbesondere können vorgefertigte Sätze von aufeinander abgestimmten Parametern für den Nutzer abrufbar sein. Die Parameter können auch basierend auf einem analysierten Fahrverhaltens des Nutzers angepasst sein. Weiterhin können unterschiedliche Filterparameter für positive und negative Gradienten eingestellt werden.
Dadurch, dass die Filtereinheit konfiguriert ist, basierend auf einem durch einen Nutzer einstellbaren Filter zu filtern, kann eine passende Abwägung zwischen einem kraftstoffsparenden Betrieb und einer dynamischen Fahrweise bedarfsgerecht getroffen werden, anstatt einen Kompromiss für jede Situation anwenden zu müssen.
In einer Weiterbildung ist das Motorsteuerungsgerät konfiguriert, aus dem Pedalsignal einen ungefilterten Soll-Verlauf eines Motordrehmoments zu bestimmen und den Motor entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motordrehmoments anzusteuern. Das Motordrehmoment kann sehr einfach gesteuert werden, da es unabhängig von einer Getriebestellung ist.
Dadurch, dass das Motorsteuerungsgerät konfiguriert ist, den Motor entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motordrehmoments anzusteuern, kann das System folglich sehr einfach eine optimierte Steuerung des Motors bereitstellen.
In einer Weiterbildung ist das Motorsteuerungsgerät konfiguriert, aus dem Pedalsignal einen ungefilterten Soll-Verlauf einer Motorleistung zu bestimmen und den Motor entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf der Motorleistung anzusteuern. Insbesondere bei schnell schaltenden Automatikgetrieben kann mit einer dynamischen Betätigung des Gaspedals eine Änderung der Getriebestellung bewirken. Dadurch kann die Motorleistung besser geeignet sein, um dynamischen, ineffizienten Betrieb eines Motors zu erkennen und um eine optimierte Steuerung eines Motors zu erzielen.
Dadurch, dass das Motorsteuerungsgerät konfiguriert ist, den Motor entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf der Motorleistung anzusteuern, kann die optimierte Steuerung des Motors umfassender und effizienter realisiert werden.
In einer Weiterbildung ist das Motorsteuerungsgerät konfiguriert, den Motor durch ein Steuern einer Drosselklappe anzusteuern. Eine Drosselklappe in einem Luftansaugtrakt eines Motors dient dazu, die Luftzufuhr zum Motor zu begrenzen. Daher kann ein Motordrehmoment unmittelbar durch Steuern der Drosselklappe gesteuert werden. Insbesondere stellen plötzliche, dynamische Veränderungen bei der Ansteuerung der Drosselklappe eine wesentliche Ursache von hohem Treibstoffverbrauch, hohem Materialverschleiß und schlechtem Komfort.
Dadurch, dass das das Motorsteuerungsgerät konfiguriert ist zum Steuern einer Drosselklappe, kann ein Motordrehmoment des Motors sehr einfach gesteuert werden, ohne dass zusätzliche, kostspielige Komponenten vonnöten sind.
In einer Weiterbildung ist das Motorsteuerungsgerät konfiguriert, den Motor durch ein Steuern einer Kraftstoffeinspritzung anzusteuern. Eine Kraftstoffeinspritzung bietet gegenüber alternativen Systemen den Vorteil geringeren Kraftstoffverbrauchs. Dabei kann die Menge des eingespritzten Kraftstoffs elektronisch gesteuert werden, beispielsweise indem Injektoren elektronisch angesteuert werden.
Dadurch, dass das Motorsteuerungsgerät konfiguriert ist zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung, können ein Motordrehmoment oder eine Motorleistung präzise gesteuert werden und zugleich ein materialschonender Betrieb des Motors sichergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch ein Kraftfahrzeug angegeben, welches ein System gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Dadurch, dass das Kraftfahrzeug über ein System zum optimierten Ansteuern eines Motors des Kraftfahrzeugs durch Ansteuern des Motors entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes verfügt, kann das Kraftfahrzeug besonders kraftstoffsparend, materialschonend und komfortabel betrieben werden, ohne dass hierzu zusätzliche Bauteile wie eine Pedal-Aktorik benötigt würden. Da für das System keine Bauteile verbaut werden müssen, welche nicht ohnehin vorhanden sind, kann das Kraftfahrzeug leichter und kostengünstiger sein. Da das System ohne zusätzliche Bauteile auskommt und rein in Software mit in vielen Fahrzeugen bereits vorhandenen Komponenten realisiert werden kann, kann das System auch einfach in bereits in Betrieb genommenen Fahrzeugen integriert werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein kostengünstiges und einfaches Verfahren und System zum optimierten Ansteuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen System angegeben werden, mit welchen ein kraftstoffsparender, materialschonender und komfortabler Betrieb eines Kraftfahrzeugs ermöglicht wird, ohne hierzu zusätzliche teure und aufwendig in das Kraftfahrzeug zu integrierende Bauteile wie Pedal-Aktorik zu benötigen. Da das Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt und rein in Software mit in vielen Fahrzeugen bereits vorhandenen Komponenten realisiert werden kann, kann das Verfahren auch unkompliziert in bereits in Betrieb genommenen Fahrzeugen integriert werden.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum optimierten Ansteuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
2 zeigt ein Motorwert-Zeit-Diagramm eines gefilterten Soll-Verlaufs eines Motorwertes, wie er bei Anwendung eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen der Erfindung erzeugt werden kann;
3 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems zum optimierten Ansteuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs gemäß Ausführungsformen der Erfindung;

Gleiche oder ähnliche Merkmale sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1 zum optimierten Ansteuern eines Motors 35 eines Kraftfahrzeugs gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Wie 1 zeigt, weist das Verfahren dabei folgende Schritte auf: zunächst wird in einem Schritt 11 ein Pedalsignal, welches die Position eines Gaspedals 31 zwischen dessen freigegebener Endposition und dessen maximal durchgetretener Endposition angibt, erfasst. In einem weiteren Schritt 12 wird ein ungefilterter Soll-Verlauf eines Motorwertes bestimmt. In einem weiteren Schritt 14 wird der ungefilterte Soll-Verlauf des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, gefiltert. In einem letzten Schritt 15 wird der Motor entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes angesteuert. Anschließend kehrt das Verfahren zurück zum Anfang des Verfahrens und werden erneut die Verfahrensschritte 11, 12, 14 und 15 wiederholt durchgeführt.
Weiter ist in 1 zu erkennen, dass vor dem Schritt 14 des Filterns des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes in einem weiteren Schritt 13 der ungefilterte Soll-Verlauf des Motorwertes analysiert wird. Basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf wird in einem Analysezeitraum ein Fahrverhaltens des Nutzers analysiert, wobei der Schritt 14 des Filterns auf einem analysierten Fahrverhalten des Nutzers basiert. Dabei kann der Schritt 13 des Analysierens bei wiederholtem Ausführen des Verfahrens zunehmend abgekürzt werden. Durch das Analysieren 13 eines Fahrverhaltens des Nutzers basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf können für den Schritt 14 des Filterns geeignete Parameter gefunden werden.
Der Schritt 13 des Analysierens kann dabei ein Berechnen eines Durchschnittswertes aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes und ein Berechnen einer Varianz aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes aufweisen. Aus dem Durchschnittswert kann einfach darauf geschlossen werden, in welchem Betriebsbereich der Motor überwiegend betrieben werden soll. Aus der Varianz kann einfach darauf geschlossen werden, wie dynamisch ein Nutzer das Gaspedal des Kraftfahrzeugs nutzt. Insbesondere aus einer mittels des Durchschnittswertes normierten Varianz lässt sich eine dynamische oder ruhige Fahrweise einfach ablesen.
2 zeigt ein Motorwert-Zeit-Diagramm eines gefilterten Soll-Verlaufs eines Motorwerts, wie er bei Anwendung eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen der Erfindung erzeugt werden kann.
Insbesondere zeigt 2 ein Motorwert-Zeit-Diagramm eines ungefilterten Soll-Verlaufs 21 eines Motorwertes, ein Motorwert-Zeit-Diagramm eines ersten gefilterten Soll-Verlaufs 22 des Motorwertes und ein Motorwert-Zeit-Diagramm eines zweiten gefilterten Soll-Verlaufs 23 des Motorwertes. Dabei ist auf der Abszisse jeweils die Zeit, sowie auf der Ordinate ein Motorwert abgetragen, wobei der Motorwert ein Motordrehmoment oder eine Motorleistung sein kann.
Weiter ist zu erkennen, dass bei dem ersten gefilterten Soll-Verlauf 22 lediglich ansteigende Flanken, d.h. solche mit positiven Gradienten, gegenüber dem ungefilterten Soll-Verlauf 21 verändert sind. Abschnitte mit negativen Gradienten, insbesondere abfallende Flanken, sind unverändert gegenüber dem ungefilterten Soll-Verlauf 21. Ein solcher Soll-Verlauf 22 kann sich ergeben, wenn das Filtern bei negativem Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs auf einem ersten Filter basiert und bei positivem Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs auf einem zweiten Filter basiert. Wie zu erkennen ist, werden Bremsvorgänge, welche sicherheitskritisch sein können und auch für eine kraftstoffsparende Fahrweise frühzeitig ausgelöst werden sollten, ungehindert an das Motorsteuerungsgerät übergegeben. Hingegen werden Beschleunigungsvorgänge, welche für eine kraftstoffsparende Fahrweise so langsam wie möglich eingeleitet werden sollten, stark gefiltert und gedämpft, bevor Sie zur Steuerung des Motors an das Motorsteuerungsgerät übergegeben werden.
Der gefilterte Soll-Verlauf 23 ist dabei das Ergebnis einer Filterung des ungefilterten Soll-Verlaufs 21 mit einem Tiefpassfilter ist. Dadurch werden auf einfache Weise abrupte Bremsvorgänge und abrupte Beschleunigungsvorgänge verlangsamt, sodass weniger Kraftstoff verbraucht und der Motor weniger belastet wird.
Weiter kann das Filtern auf einem durch einen Nutzer einstellbaren Filter basieren. So kann ein Filter zwischen einem sehr steilen Filter, das zu einem gegenüber dem ursprünglichen Soll-Verlauf 21 stark veränderten Soll-Verlauf 23 führt, und einem flacheren Filter, das zu einem gegenüber dem ursprünglichen Soll-Verlauf 24 nur gering veränderten Soll-Verlauf 26 führt, beliebig verändert werden. Dabei kann der Nutzer einzelne Parameter des Filters konkret einstellen, oder aus einer Reihe von vorgegebenen Parameter-Sätzen einen auswählen. Ein Satz von Parametern kann dabei basierend auf einem analysierten Fahrverhalten des Nutzers automatisch erzeugt werden. Ein Satz von Parametern kann auch unterschiedliche Parameter für ein erstes Filter für negative Gradienten und ein zweites Filter für positive Gradienten aufweisen. Das ist in 2 zu erkennen bei einem Vergleich des Soll-Verlaufs 22, der durch Filterung mit steilem Filter für positive Gradienten und flachem Filter für negative Gradienten entstanden ist, mit dem Soll-Verlauf 25, der durch Filterung mit flachem Filter für positive Gradienten und flachem Filter für negative Gradienten entstanden ist.
Weiter ist zu erkennen, dass der Motorwert auf der Ordinatenachse ein Motordrehmoment sein kann. Ein Motordrehmoment kann auf einfache Weise durch Regeln einer Drosselklappe gesteuert werden. Dadurch kann sehr einfach der Motor entsprechend des gefilterten Soll-Verlaufs des Motordrehmoments angesteuert werden.
Weiter ist zu erkennen, dass der Motorwert auf der Ordinatenachse alternativ eine Motorleistung sein kann. In einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe kann dadurch eine besonders kraftstoffsparende, materialschonende Steuerung des Motors erreicht werden.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems 3 zum optimierten Ansteuern eines Motors 35 eines Kraftfahrzeugs gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Insbesondere zeigt 3 ein Blockschaltbild eines Systems 3 zum optimierten Ansteuern eines Motors 35 eines Kraftfahrzeugs, welches ein mit einem an einem Gaspedal 31 angeordneten Pedalwertgeber 32, ein Motorsteuerungsgerät 33, eine Filtereinheit 34, und einen Motor 35 aufweist. Dabei ist der Pedalwertgeber 32 konfiguriert, um ein Pedalsignal, welches die Position eines Gaspedals 31 zwischen dessen freigegebener Endposition und dessen maximal durchgetretener Endposition angibt, zu erfassen. Das Motorsteuerungsgerät 33 ist dabei konfiguriert, aus dem Pedalsignal einen ungefilterten Soll-Verlauf eines Motorwertes zu bestimmen. Die Filtereinheit 34 ist konfiguriert, den ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, zu filtern. Das Motorsteuerungsgerät 33 ist zusätzlich konfiguriert, den Motor 35 entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes anzusteuern.
Weiter ist zu erkennen, dass der Motor 35 in einem Ansaugtragt eine Drosselklappe 36 aufweist. Dabei ist das Motorsteuerungsgerät 33 konfiguriert, den Motor 35 durch Steuern der Drosselklappe anzusteuern. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Steuerung des Motors 35 möglich.
Weiter ist zu erkennen, dass der Motor 35 eine Kraftstoffeinspritzung 37 aufweist. Dabei ist das Motorsteuerungsgerät 33 konfiguriert, den Motor 35 durch Steuern der Kraftstoffeinspritzung aufweisen. In Verbindung mit einer Steuerung der Drosselklappe 36 kann so eine besonders präzise und umweltfreundliche Steuerung des Motors 35 erreicht werden.
Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Verfahren
11: Erfassen eines Pedalsignals
12: Bestimmen eines ungefilterten Soll-Verlaufs
13: Analysieren eines Fahrverhaltens
14: Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs
15: Ansteuern des Motors
2: Leistungs-Zeit-Diagramm
21: ungefilterter Soll-Verlauf
22: gefilterter Soll-Verlauf
3: System
31: Pedal
32: Pedalwertgeber
33: Motorsteuerungsgerät
34: Filtereinheit
35: Motor
36: Drosselklappe
37: Kraftstoffeinspritzung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0081630 A2 [0003]

Claims

Verfahren zur optimierten Ansteuerung eines Motors eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Erfassen eines Pedalsignals, welches die Position eines Gaspedals zwischen dessen freigegebener Endposition und dessen maximal durchgetretener Endposition angibt; Bestimmen eines ungefilterten Soll-Verlaufs eines Motorwertes aus dem Pedalsignal; Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, um einen gedämpften gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes zu erhalten; Ansteuern des Motors entsprechend dem gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren vor dem Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes einen Schritt eines Analysierens eines Fahrverhaltens des Nutzers basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes in einem Analysezeitraum aufweist, und wobei das Filtern auf einem analysierten Fahrverhalten basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Analysieren ein Berechnen eines Durchschnittswertes aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes und ein Berechnen einer Varianz aus dem Soll-Verlauf des Motorwertes aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Filtern bei negativen Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes auf einem ersten Filter basiert und bei positiven Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes auf einem zweiten Filter basiert, und wobei das erste Filter unterschiedlich zu dem zweiten Filter ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Filtern auf einem Tiefpassfilter basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Filtern auf einem durch einen Nutzer einstellbaren Filter basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Motorwert ein Motordrehmoment ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Motorwert eine Motorleistung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ansteuern des Motors ein Steuern einer Drosselklappe aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Ansteuern des Motors ein Steuern einer Kraftstoffeinspritzung aufweist.
System zum optimierten Ansteuern eines Motors eines Kraftfahrzeugs, wobei das System Folgendes aufweist: einen an einem Gaspedal angeordneten Pedalwertgeber zum Erfassen eines Pedalsignals, welches die Position eines Gaspedals zwischen dessen freigegebener Endposition und dessen maximal durchgetretener Endposition angibt; ein Motorsteuerungsgerät, konfiguriert zum Bestimmen eines ungefilterten Soll-Verlaufs eines Motorwertes aus dem Pedalsignal; eine Filtereinheit, konfiguriert zum Filtern des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes durch ein Filter, welches repräsentativ für eine dynamische oder eine ruhige Fahrweise ist, um einen gedämpften gefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes zu erhalten; wobei das Motorsteuerungsgerät weiter konfiguriert ist zum Ansteuern des Motors entsprechend des gefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes.
System nach Anspruch 11, wobei die Filtereinheit weiter konfiguriert ist, ein Fahrverhalten des Nutzers basierend auf dem ungefilterten Soll-Verlauf des Motorwertes in einem Analysezeitraum zu analysieren, und basierend auf einem analysierten Fahrverhalten zu filtern.
System nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Filtereinheit weiter konfiguriert ist, bei negativen Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes basierend auf einem ersten Filter zu filtern und bei positiven Gradienten des ungefilterten Soll-Verlaufs des Motorwertes basierend auf einem zu dem ersten Filter unterschiedlichen zweiten Filter zu filtern.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Filtereinheit weiter konfiguriert ist, basierend auf einem durch einen Nutzer einstellbaren Filter zu filtern.
Kraftfahrzeug, welches ein System zum optimierten Ansteuern eines Motors des Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 11 bis 14 aufweist.