DE102011080859A1

DE102011080859A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Steuergeräts zum Betreiben eines Motorsystems

Info

Publication number: DE102011080859A1
Application number: DE201110080859
Authority: DE
Inventors: Martin Bach; Achim Haas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-02-14
Also published as: KR20140050656A; WO2013020752A1; KR101870486B1; CN103732889A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs eines Antriebsmotors (2), mit folgenden Schritten: – Ansteuern des Antriebsmotors (2) mit einer Stellgröße (S), die abhängig von einer externen Vorgabe (FWM) gemäß einer Ansteuerfunktion generiert wird; – Überwachen der Stellgröße (S) durch einen Schwellenwertvergleich mit einem Stellgrößenschwellenwert (MTHR), wobei der Stellgrößenschwellenwert (MTHR) abhängig von einer mithilfe einer Überwachungsfunktion generierten Stellgrößenanforderung und einem Stellgrößenoffset (MOffset) erzeugt wird, wobei die Überwachungsfunktion eine unabhängige Nachbildung der Ansteuerfunktion darstellt, wobei der Stellgrößenoffset (MOffset) abhängig von einem Betriebsbereich des Antriebsmotors (2) variabel gewählt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge, insbesondere Verfahren zum Überwachen einer Antriebsmomentanforderung für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
In Motorsystemen mit Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Kraftfahrzeugen werden die Verbrennungsmotoren üblicherweise mithilfe von Motorsteuergeräten angesteuert, um ein gewünschtes Antriebsmoment, d. h. ein von einem Fahrer vorgegebenes Fahrerwunschmoment, durch den Antriebsmotor bereitzustellen. Neben dem Fahrerwunschmoment werden in dem Motorsteuergerät auch weitere Momentenanforderungen, wie beispielsweise Momentenanforderungen für die Schaltunterstützung, die Leerlaufregelung und die Ruckeldämpferfunktion berücksichtigt, um ein Stellgrößenmoment zu ermitteln, das in entsprechende Ansteuergrößen für den Verbrennungsmotor ansteuernde Steller umgesetzt wird, so dass das entsprechende Moment bereitgestellt wird. Beispielsweise wird das Stellgrößenmoment bei einem Dieselmotor u. a. in eine einzuspritzende Kraftstoffmenge umgesetzt.
Um eine ungewollte Beschleunigung des Fahrzeugs zu verhindern, wird die Funktion des Motorsteuergeräts permanent überwacht. Hierzu wird im Motorsteuergerät ein von dem Verbrennungsmotor bereitgestelltes Istmoment mit einem separat ermittelten Momentenschwellenwert verglichen und eine Fehlerreaktion ausgelöst, wenn das Istmoment den Momentenschwellenwert übersteigt.
Um im fehlerfreien Betrieb eine Fehldetektion zu verhindern, wird ein Offset berücksichtigt, d. h. der Momentenschwellenwert wird um einen von dem Offset bestimmten Betrag höher festgelegt als der im Normalbetrieb zu erwartende Wert des Istmoments. Bei kleinen Fehlern bei dem bereitgestellten Istmoment und/oder dem angeforderten Fahrerwunschmoment und/oder anderen Momentenanforderungen kann so der Offset eine fehlerhafte Erkennung einer Fehlfunktion verhindern. Insbesondere im Schubbetrieb ist eine Fehlererkennung mit einer derartigen Momentenüberwachung nicht möglich, da der voreingestellte Offset in der Regel zu groß ist, so dass während des Schubbetriebs auftretende Fehler nicht erkannt werden können. Bislang werden Fehler, die im Schubbetrieb auftreten, mit einer gesonderten Schubüberwachung erkannt.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Überwachen eines von einem Antriebsmotor bereitgestellten Antriebsmoments gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung, ein Motorsystem und ein Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, eine Überwachungsfunktion bereitzustellen, bei der auf einer Momentenebene ein Momentenschwellenwert mit einem Offset bereitgestellt wird, wobei der Offset zur besseren Fehlerdiskriminierung im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors in einem Schubbetriebsbereich reduziert ist. Dadurch ist es möglich, das bekannte Verhalten der Schubüberwachung im Schubbetrieb auf die Momentenüberwachung zu übertragen.
Nachteile der Fehlerkennung bei der Schubüberwachung sind ein hoher Drehzahloffset und eine lange Reaktionszeit. Diese Nachteile werden in den Fehlererkennungsbereich der Momentenüberwachung mit einem geringeren Drehzahloffset und einer geringeren Reaktionszeit übertragen. Insbesondere sieht das obige Verfahren vor, bei einem Erkennen eines Schubbetriebs den Offset zum Ermitteln des Momentenschwellenwerts um einen applikativen Wert zu reduzieren, um so eine genauere Fehlererkennung im Schubbetrieb, d. h. in einem Betriebsbereich mit geringer Drehzahl und geringer Last, ermöglichen zu können.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Überwachen des Betriebs eines Antriebsmotors vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Ansteuern des Antriebsmotors mit einer Stellgröße, die abhängig von einer externen Vorgabe gemäß einer Ansteuerfunktion generiert wird;
– Überwachen der Stellgröße durch einen Schwellenwertvergleich mit einem Stellgrößenschwellenwert, wobei der Stellgrößenschwellenwert abhängig von einer mithilfe einer Überwachungsfunktion generierten Stellgrößenanforderung und einem Stellgrößenoffset erzeugt wird, wobei die Überwachungsfunktion eine unabhängige Nachbildung der Ansteuerfunktion darstellt,

Weiterhin können die Stellgröße einem Stellmoment, der Stellgrößenschwellenwert einem Momentenschwellenwert und der Stellgrößenoffset einem Momentenoffset entsprechen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Stellgrößenoffset generiert werden, indem zu einem aus einer Offsetfunktion generierten relativen Offsetwert eine Korrekturgröße addiert wird, wobei die Korrekturgröße einen ersten vorbestimmten Korrekturwert annimmt, wenn sich der Antriebsmotor in einem vorbestimmten Betriebsbereich befindet.
Insbesondere kann der vorbestimmte Betriebsbereich einem Schubbetriebsbereich entsprechen, der insbesondere dann gegeben ist, wenn die externe Vorgabe vorgibt, dass der Antriebsmotor kein Antriebsmoment bereitstellen soll.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Korrekturwert ein festgelegter Wert oder ein betriebspunktabhängiger Wert ist.
Weiterhin kann die Korrekturgröße einen zweiten vorbestimmten Korrekturwert annehmen, wenn sich der Antriebsmotor außerhalb des vorbestimmten Betriebsbereichs befindet.
Der zweite Korrekturwert kann einem festgelegten Wert entsprechen und insbesondere 0 sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Überwachen des Betriebs eines Antriebsmotors vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:

– den Antriebsmotor mit einer Stellgröße anzusteuern, die abhängig von einer externen Vorgabe gemäß einer Ansteuerfunktion generiert wird;
– die Stellgröße durch einen Schwellenwertvergleich mit einem Stellgrößenschwellenwert zu überwachen, wobei der Stellgrößenschwellenwert abhängig von einer mithilfe einer Überwachungsfunktion generierten Stellgrößenanforderung und einem Stellgrößenoffset erzeugt wird, wobei die Überwachungsfunktion eine unabhängige Nachbildung der Ansteuerfunktion darstellt, und
– den Stellgrößenoffset abhängig von einem Betriebsbereich des Antriebsmotors variabel einzustellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Motorsystem mit einem Antriebsmotor und der obigen Vorrichtung vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Blockdarstellung eines Motorsystems; und
2 eine Funktionsdarstellung zur Generierung eines Momentenschwellenwerts zum Begrenzen eines von einer Steuereinheit vorgegebenen Stellmoments.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Motorsystem 1 mit einem Antriebsmotor 2, der über eine oder mehrere Stellgrößen S zum Bereitstellen eines vorgegebenen Antriebsmoments angesteuert werden kann. Die Stellgröße S kann beispielsweise aus einem angeforderten Stellmoment bzw. aus einer Angabe eines bereitzustellenden Antriebsmoments ermittelt werden. Beispielsweise kann der Antriebsmotor 2 einen Verbrennungsmotor darstellen. Im Falle eines Dieselmotors kann die Stellgröße S eine einzuspritzende Kraftstoffmenge angeben. Bei einem Ottomotor kann die Stellgröße S eine Stellung einer Drosselklappe zum Steuern der Luftzufuhr in die Zylinder des Verbrennungsmotors angeben.
Die Stellgröße S kann aus der Angabe über das bereitzustellende Antriebsmoment in einer Motorsteuereinheit 3, insbesondere in einem Stellgrößenblock 31, generiert werden. Das bereitzustellende Antriebsmoment wird aus einem vorgegebenen Fahrerwunschmoment FWM, das sich beispielsweise aus einer Stellung eines Fahrpedals ableiten lässt, und weiteren externen Größen, wie beispielsweise Momentenanforderungen von Zusatzaggregaten, wie z. B. einer Klimaanlage, einem Getriebe und dergleichen, in einem Steuerblock 32 der Motorsteuereinheit 3 gemäß einer herkömmlichen Ansteuerfunktion generiert. Die Ermittlung des bereitzustellenden Antriebsmoments M_B gemäß der Ansteuerfunktion erfolgt in dem Steuerblock 32 in bekannter Weise und es wird hierin nicht näher auf die Funktionen zu seiner Ermittlung eingegangen.
Es ist weiterhin ein Überwachungsblock 33 vorgesehen, der die ordnungsgemäße Funktion des Steuerblocks 32 überprüfen soll, indem die Angabe über das bereitzustellende Antriebsmoment M_B mithilfe eines gemäß einer Überwachungsfunktion separat ermittelten Momentenschwellenwerts M_THR überprüft wird. Der Überwachungsblock 33 kann mit dem Steuerblock 32 in einem gemeinsamen Steuergerät bzw. mit demselben Mikrocontroller oder separat ausgebildet sein.
Der Überwachungsblock 33 erzeugt abhängig von einem Betriebspunkt des Antriebsmotors 2 den Momentenschwellenwert M_THR als Stellgrößenschwellenwert. Mithilfe des Momentenschwellenwerts M_thr wird das bereitzustellende Antriebsmoment überwacht und es wird ein Fehler erkannt, wenn das bereitzustellende Antriebsmoment den Momentenschwellenwert M_thr übersteigt. Ist dies der Fall, so wird eine Fehlerreaktion gestartet, die eine Signalisierung eines Fehlers und/oder das Initiieren eines Notlaufbetriebs oder ein Abschalten des Antriebsmotors 2 hervorrufen kann.
Wird ein Fehler erkannt, so steuert die Überwachungseinheit 33 den Stellgrößenblock 31 in entsprechender Weise an, um die Ansteuerung des Antriebsmotors 2 mit der Stellgröße S zu unterbrechen oder eine Stellgröße S gemäß einer Fehlerfunktion zu generieren, gegebenenfalls unter Nichtberücksichtigung des bereitzustellenden Antriebsmoments M_B. Beispielsweise kann die Überwachungseinheit 33 als Fehlerfunktion eine Drehzahlbegrenzung auf eine Grenzdrehzahl von 1500 Upm durch entsprechende Ansteuerung des Stellgrößenblocks 31 durchführen, wenn ein Fehler in der Erzeugung der Stellgröße S durch den Steuerblock 32 erkannt worden ist.
In 2 ist ein Funktionsdiagramm zur Darstellung der Funktion zur Generierung des Momentenschwellenwerts M_thr in dem Überwachungsblock 33 dargestellt. In einem Momentenabbildungsblock 21 werden die angeforderten Momente, wie das Fahrerwunschmoment FWM, das beispielsweise aus einer Fahrpedalstellung abgeleitet werden kann, sowie sonstige Zusatzmomente ZM₁, ZM₂, ZM₃, in eine gesamte Momentenanforderung M_A umgesetzt, aus der der Momentenschwellenwert M_thr erzeugt werden kann.
Die Momentenanforderung M_A wird einem Summierglied 22 zugeführt, wo der Momentenanforderung M_A ein variables Momentenoffset M_offset hinzuaddiert wird, um den Momentenschwellenwert M_thr als Summe zu ermitteln.
Der Momentenschwellenwert M_thr wird einem Auswahlblock 23 zugeführt. Der Auswahlblock 23 entscheidet, ob die aktuelle Momentanforderung M_B des Steuerblocks 32 bezüglich des Momentenschwellenwerts M_thr geprüft wird oder, wenn ein aktiver Schubbetrieb erkannt ist, was durch ein Schub-Aktiv-Signal SAS angezeigt wird, bezüglich eines Momentenschwellenwerts von 0 (M_thr = 0) geprüft wird. Auf den Auswahlblock 23 kann verzichtet werden, wenn sichergestellt wird, dass die von dem Momentenabbildungsblock 21 generierte Momentenanforderung im aktiven Schubbetrieb 0 ist und das variable Momentenoffset M_offset als Stellgrößenoffset im Schubbetrieb ebenfalls 0 annimmt.
Das Schub-Aktiv-Signal SAS wird dann aktiv, d. h. es schaltet das Auswahlelement 23 so, dass ein Momentenschwellenwert M_thr von 0 ausgegeben wird, wenn alle Bedingungen für einen gültigen Schubbetrieb vorliegen. Bedingungen für einen aktiven Schubbetrieb können sein, dass ein Fahrpedal nicht betätigt ist (d. h. vom Antriebsmotor wird kein Antriebsmoment durch die externe Vorgabe gefordert), dass die Leerlaufregelung nicht aktiv ist und/oder dass keine externe Momentenanforderung besteht. Weitere Bedingungen für ein aktiviertes Schub-Aktiv-Signal SAS können vorgesehen sein.
Solange das Schub-Aktiv-Signal SAS nicht aktiv ist, wird der Momentenschwellenwert M_thr als Summe der Momentenanforderung M_A und des Momentenoffsets M_Offset generiert.
Der Momentenoffset M_Offset wird mithilfe eines Offset-Kennfelds 24 aus einer Betriebspunktangabe des Antriebsmotors 2 generiert. Die Betriebspunktangabe kann als eine Last L in Form eines momentan bereitgestellten Antriebsmoments und eine Angabe über eine Drehzahl n bestimmt sein. Auch weitere Parameter zur Bestimmung des Betriebspunkts sind möglich.
Das Offset-Kennfeld 24 stellt an seinem Ausgang einen relativen Momentenoffsetwert rM_Offset zur Verfügung, der zunächst einem Subtraktionsglied 25 zugeführt wird. In dem Subtraktionsglied 25 wird ein Offsetkorrekturwert rk_orr von dem relativen Momentenoffsetwert rM_Offset abgezogen, um den relativen Momentenoffsetwert rM_Offset zu reduzieren und einen korrigierten relativen Momentenoffsetwert rM_{Offset_korr} zur Verfügung zu stellen.
In einem Umwandlungsblock 26 wird die relative Größe des korrigierten relativen Momentenoffsetwerts rM_{Offset_Korr} durch Multiplikation mit einem vorgegebenen, vom dem Verbrennungsmotor bereitstellbaren Maximalmoment in den Momentenoffset M_Offset umgewandelt und dem Summierglied 22 zugeführt.
Abhängig von einem Schubbetriebssignal SS, das angibt, ob der Antriebsmotor im Schubbetriebsbereich betrieben wird, wird als relativer Korrekturfaktor ein erster Korrekturwert r_Korr oder ein zweiter Korrekturwert an das Subtraktionsglied 25 angelegt. Das Schubbetriebssignal SS stellt im Gegensatz zu dem Schub-Aktiv-Signal SAS eine Angabe darüber dar, dass möglicherweise ein Schubbetrieb vorliegt. Das Schubbetriebssignal SS ist daher vor der Einnahme des Schubbetriebs bereits früher aktiv, da die Anzahl der Kriterien für das Feststellen eines Schubbetriebs gegenüber der Anzahl von Kriterien, die zum Aktiveren des Schub-Aktiv-Signals SAS notwendig sind, reduziert ist. Insbesondere kann festgestellt werden, dass sich der Antriebsmotor in dem Schubbetriebsbereich befindet, wenn durch die externe Vorgabe (Fahrerwunschmoment) kein Antriebsmoment gefordert wird.
Das Schub-Aktiv-Signal SAS ist beispielsweise dann aktiv und führt zu einem Anlegen des relativen Korrekturwerts r_Korr an das Subtraktionsglied 25, wenn die Fahrpedalstellung 0 ist und diese Stellung optional für eine bestimmte Entprellzeit gehalten worden ist. Weitere Bedingungen, wie beispielsweise ein Eingriff eines Leerlaufreglers und dergleichen, werden hier nicht überprüft. Dadurch ist es möglich, den relativen Korrekturwert r_Korr zur Reduzierung des relativen Momentenoffsets rM_Offset zu aktivieren, bevor ein aktiver Schubbetrieb, angezeigt durch das Schub-Aktiv-Signal SAS, durch das Motorsteuergerät 3 erkannt worden ist.
Der relative Korrekturwert r_Korr kann ein fest vorgegebener Wert sein, der subtraktiv den relativen Momentenoffset rM_Offset reduziert. Alternativ kann der relative Korrekturwert r_Korr auch ein fest vorgegebener Faktor sein. Alternativ kann der relative Korrekturwert r_Korr über ein (nicht gezeigtes) Korrekturwert-Kennfeld generiert werden, beispielsweise abhängig von einem Betriebspunkt (Last, Drehzahl und dergleichen) des Antriebsmotors 2.

Claims

Verfahren zum Überwachen des Betriebs eines Antriebsmotors (2), mit folgenden Schritten: – Ansteuern des Antriebsmotors (2) mit einer Stellgröße (S), die abhängig von einer externen Vorgabe (FWM) gemäß einer Ansteuerfunktion generiert wird; – Überwachen der Stellgröße (S) durch einen Schwellenwertvergleich mit einem Stellgrößenschwellenwert (M_THR), wobei der Stellgrößenschwellenwert (M_THR) abhängig von einer mithilfe einer Überwachungsfunktion generierten Stellgrößenanforderung und einem Stellgrößenoffset (M_Offset) erzeugt wird, wobei die Überwachungsfunktion eine unabhängige Nachbildung der Ansteuerfunktion darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellgrößenoffset (M_Offset) abhängig von einem Betriebsbereich des Antriebsmotors (2) variabel gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stellgröße (S) einem Stellmoment, der Stellgrößenschwellenwert (M_THR) einem Momentenschwellenwert und der Stellgrößenoffset (M_Offset) einem Momentenoffset entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stellgrößenoffset (M_Offset) generiert wird, indem zu einem aus einer Offsetfunktion generierten relativen Offsetwert (rM_Offset) eine Korrekturgröße (r_korr) addiert wird, wobei die Korrekturgröße (r_korr) einen ersten vorbestimmten Korrekturwert annimmt, wenn sich der Antriebsmotor (2) in einem vorbestimmten Betriebsbereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vorbestimmte Betriebsbereich einem Schubbetriebsbereich entspricht, der insbesondere dann gegeben ist, wenn die externe Vorgabe vorgibt, dass der Antriebsmotor (2) kein Antriebsmoment bereitstellen soll.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der erste Korrekturwert ein festgelegter Wert oder ein betriebspunktabhängiger Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Korrekturgröße (r_korr) einen zweiten vorbestimmten Korrekturwert annimmt, wenn sich der Antriebsmotor (2) außerhalb des vorbestimmten Betriebsbereichs befindet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Korrekturwert einem festgelegten Wert entspricht und insbesondere 0 ist.
Vorrichtung zum Überwachen des Betriebs eines Antriebsmotors (2), wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um: – den Antriebsmotor (2) mit einer Stellgröße (S) anzusteuern, die abhängig von einer externen Vorgabe gemäß einer Ansteuerfunktion generiert wird; – die Stellgröße (S) durch einen Schwellenwertvergleich mit einem Stellgrößenschwellenwert (M_THR) zu überwachen, wobei der Stellgrößenschwellenwert abhängig von einer mithilfe einer Überwachungsfunktion generierten Stellgrößenanforderung und einem Stellgrößenoffset (M_Offset) erzeugt wird, wobei die Überwachungsfunktion eine unabhängige Nachbildung der Ansteuerfunktion darstellt, und – den Stellgrößenoffset (M_Offset) abhängig von einem Betriebsbereich des Antriebsmotors (2) variabel einzustellen.
Motorsystem (1) mit einem Antriebsmotor (2) und der Vorrichtung nach Anspruch 8.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführt.