DE102009004331B4

DE102009004331B4 - Achsendrehmomentbasierter Tempomat

Info

Publication number: DE102009004331B4
Application number: DE102009004331.4A
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Whitney; Vivek Metha; Barbara A. Shuler; Patrick J. O'Leary; Jun Lu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: US20090182478A1; CN101486345A; US8437938B2; CN101486345B; DE102009004331A1

Abstract

Achsendrehmomentsteuersystem, umfassend: ein Achsendrehmomentanforderungsmodul (200, 300), das eine Achsendrehmomentanforderung empfängt und das die Achsendrehmomentanforderung selektiv ausgibt, wobei die Achsendrehmomentanforderung auf einer Tempomat-Drehmomentanforderung basiert; ein Achsendrehmomentumwandlungsmodul (304), das die Achsendrehmomentanforderung empfängt und das die Achsendrehmomentanforderung in eine Maschinendrehmomentanforderung umwandelt; und ein Ratenbegrenzungsmodul (812), das die Maschinendrehmomentanforderung und eine Pedal-Maschinendrehmomentanforderung empfängt, eine Ratenbegrenzung basierend auf einem Betrag einer Änderung der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung einstellt und die Ratenbegrenzung auf die Maschinendrehmomentanforderung anwendet, wenn die Tempomat-Drehmomentanforderung größer als die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung ist, wobei die Ratenbegrenzung ferner basierend auf einem Ratenbegrenzungs-Offset für eine Drehmomentsicherheit, welcher ein basierend auf einer Übersetzung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Maschinendrehzahl dynamisch berechneter Wert ist, angepasst wird.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abstimmen von Drehmomentanforderungen zwischen mehreren Drehmoment anfordernden Modulen einschließlich einer Tempomatdrehmomentanforderung und insbesondere auf ein Ermitteln einer Tempomatdrehmomentanforderung.
HINTERGRUND
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Antriebsstrangsteuersysteme weisen mehrere Module auf, die einen bestimmten Betrag eines Brennkraftmaschinendrehmoments anfordern, um korrekt zu arbeiten. Beispielsweise kann ein Steuermodul eines Automatikgetriebes erfordern, dass das Drehmoment einen Moment vor dem Einrücken einer Klimaanlagen-Kompressorkupplung vorübergehend verringert wird. Die Erhöhung des Maschinendrehmoments hilft, eine konstante Maschinendrehzahl aufrechtzuerhalten, wenn die Kompressorkupplung einrückt, insbesondere wenn sich die Maschine im Leerlauf befindet.
Üblicherweise beeinflussen diese verschiedenen Module Drehmomentaktuatoren direkt. Beispielsweise kann das Steuermodul des Automatikgetriebes eine Vorverstellung des Zündfunkens für die Maschine zurückstellen, um das Maschinendrehmoment während des Schaltens zu verringern. Auf ähnliche Weise kann das Steuermodul der Klimaanlagenkupplung die Vorverstellung des Zündfunkens erhöhen, um das Maschinendrehmoment vor dem Einrücken der Kompressorkupplung zu erhöhen.
Da Fahrzeugantriebsstrangsysteme mehrere Module und mehrere Aktuatoren aufweisen, die das Drehmoment beeinflussen, kann die Architektur des Antriebstrangs mühsam bei der Wartung und unerwünscht schwierig bei der Fehlersuche werden. Beispielsweise weisen Hybridfahrzeuge eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor auf, die Drehmoment liefern. Ein Integrieren des Hybridfahrzeugantriebsstrangs mit bestehenden Drehmoment modifizierenden Modulen kann unerwünscht mühsam sein.
Aus der DE 196 48 055 A1 ist ein Achsendrehmomentsteuersystem und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen bekannt, bei denen ein Achsendrehmomentanforderungsmodul eine Achsendrehmomentanforderung empfängt und die Achsendrehmomentanforderung selektiv ausgibt, ein Achsendrehmomentumwandlungsmodul die Achsendrehmomentanforderung empfängt und die Achsendrehmomentanforderung in eine Maschinendrehmomentanforderung umwandelt und ein Ratenbegrenzungsmodul die Maschinendrehmomentanforderung und eine Pedal-Maschinendrehmomentanforderung empfängt und die Maschinendrehmomentanforderung basierend auf der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung selektiv einstellt.
Ähnliche Systeme und Verfahren sind in der DE 103 36 743 A1 und in der DE 10 2006 005 557 A1 beschrieben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Achsendrehmomentsteuersystem und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen zu schaffen, bei denen ein schneller Anstieg einer Drehmomentanforderung eines Tempomatsystems vermieden wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Ein Achsendrehmomentsteuersystem umfasst ein Achsendrehmomentanforderungsmodul, das eine Achsendrehmomentanforderung empfängt und das die Achsendrehmomentanforderung selektiv ausgibt. Ein Achsendrehmomentumwandlungsmodul empfängt die Achsendrehmomentanforderung und wandelt die Achsendrehmomentanforderung in eine Maschinendrehmomentanforderung um. Ein Ratenbegrenzungsmodul empfängt die Maschinendrehmomentanforderung und eine Pedal-Maschinendrehmomentanforderung und stellt die Maschinendrehmomentanforderung basierend auf der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung selektiv ein.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Achsendrehmomentsteuersystems umfasst ein Empfangen einer Achsendrehmomentanforderung, ein selektives Ausgeben der Achsendrehmomentanforderung, ein Umwandeln der Achsendrehmomentanforderung in eine Maschinendrehmomentanforderung und ein selektives Einstellen der Maschinendrehmomentanforderung basierend auf einer Pedal-Maschinendrehmomentanforderung.
Gemäß anderen Merkmalen sind die oben beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann sich auf einem computerlesbaren Medium befinden wie zum Beispiel einem Speicher, einem nichtflüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten greifbaren Speichermedien, aber nicht darauf beschränkt.
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Offenbarung aufzeigen, nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Offenbarung einzuschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugantriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2A und 2B ein Funktionsblockdiagramm eines Steuersystems für ein abgestimmtes Drehmoment für den Fahrzeugantriebsstrang gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
3 ein Funktionsblockdiagramm eines Moduls für eine fahrerseitige Drehmomentanforderung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
4 ein Flussdiagramm ist, das Schritte eines ratenbegrenzten Achsendrehmomentverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugantriebsstrangs 20 gezeigt. Der Antriebsstrang 20 weist eine Brennkraftmaschine 22 auf, die ein Drehmoment entwickelt. Der Betrag des Drehmoments wird durch einen oder mehrere Aktuatoren 24 festgelegt, die Kraftstoff, eine Zündung, ein Restabgas oder eine Abgasrückführung (AGR), eine Anzahl von zündenden Zylindern und/oder eine Luftströmung zu der Maschine 22 gemäß den Befehlen von einem Antriebsstrangsteuermodul (PCM) 26 steuern. Es sollte einzusehen sein, dass die Maschine 22 eine Dieselmaschine sein kann, in welchem Fall die Zündung und die Luftströmung nicht durch das PCM 26 gesteuert werden; allerdings könnten die Kraftstoffmenge, der Einspritzzeitpunkt, das Restabgas oder die AGR und der Turboladedruck gesteuert werden, um den Betrag des Drehmoments zu steuern. Beispielsweise steuern die AGR und der Ladedruck die Luftströmung indirekt, indem Luft in einer Zylinderladung von Abgas verdrängt wird. Ein Kurbelwellenpositionssensor 28 erzeugt ein Signal, das eine Drehzahl der Maschine 22 angibt. Das Abgas von der Maschine 22 strömt durch einen Katalysator 30. Das Drehmoment von der Maschine 22 kann verwendet werden, um Zubehörlasten anzutreiben. Ein Klimaanlagenkompressor 29 ist ein Beispiel für eine Zubehörlast. Das PCM 26 kann eine Kompressorkupplung 31 verwenden, um den Klimaanlagenkompressor 29 selektiv an das Maschinendrehmoment anzukoppeln und von diesem abzukoppeln. Andere Beispiele von Zubehörlasten umfassen eine Lichtmaschine, eine Pumpe für eine Servolenkung, eine Luftpumpe und dergleichen.
Der Antriebsstrang 20 kann auch einen Elektromotor 32 aufweisen, der ein Drehmoment gemäß einem Drehmomentbefehl 34 liefert. Das Drehmoment des Elektromotors 32 kann mit dem Drehmoment der Maschine 22 kombiniert werden, um Energie für den Antriebsstrang 20 zu liefern. Während der Elektromotor 32 als in Reihe mit dem Drehmomentausgang der Maschine 22 gekoppelt gezeigt ist, ist einzusehen, dass auch in Erwägung gezogen wird, dass andere Ausbildungen in dem Umfang dieser Beschreibung liegen. Beispielsweise kann der Elektromotor 32 als ein oder mehrere Elektromotoren implementiert sein, die ein Drehmoment direkt an Räder 36 liefern, anstatt es durch ein Getriebe 38 zu leiten.
Das kombinierte Drehmoment der Maschine 22 und des Elektromotors 32 wird auf einen Eingang des Getriebes 38 ausgeübt. Das Getriebe 38 kann ein Automatikgetriebe sein, das Übersetzungen gemäß einem Übersetzungswechselbefehl 40 von dem PCM 26 schaltet. Eine Ausgangswelle des Getriebes 38 ist mit einem Eingang eines Differentials 42 gekoppelt. Das Differential 42 treibt Achsen und Räder 36 an. Raddrehzahlsensoren 44 erzeugen Signale, die eine Drehzahl ihrer jeweiligen Räder 36 angeben.
Das PCM 26 empfängt ein Gaspedalpositionssignal von einem Pedalpositionssensor 46. Das PCM 26 empfängt auch ein Signal einer eingestellten Geschwindigkeit von einem Schnittstellenmodul für einen Tempomat oder eine Geschwindigkeitssteuerung 48. Ein Sensor 50 eines adaptiven Tempomats detektiert Fahrzeuge oder andere Hindernisse, die sich auf einem Fahrtweg befinden, und erzeugt ein Signal, das die Entfernung zu den Hindernissen angibt. Das Signal kann verwendet werden, um eine eingestellte Geschwindigkeit nachzustellen, die mittels des Schnittstellenmoduls für die Geschwindigkeitssteuerung 48 geliefert wird.
Nun auf 2A und 2B Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines Steuersystems 100 für ein abgestimmtes Drehmoment gezeigt. Das Steuersystem 100 für das abgestimmte Drehmoment kann mit dem PCM 26 implementiert werden. 2A und 2B verbinden sich miteinander, um ein vollständiges Funktionsblockdiagramm darzustellen. Ein erstes Verbindungskennzeichen ”A” von 2A überlagert ein zweites Verbindungskennzeichen ”A” von 2B. Ein erstes Verbindungskennzeichen ”B” von 2A überlagert ein zweites Verbindungskennzeichen ”B” von 2B. 2A und 2B werden gemeinsam als 2 bezeichnet.
Das Steuersystem 100 für das abgestimmte Drehmoment verwendet ein Drehmomentanforderungs-Backbonemodul 102, das eine Forderung eines Antriebsdrehmoments (d. h. ein Drehmoment an einer Eingangswelle zu dem Getriebe, das ein Kurbelwellen-, Schwungrad-, Bremsdrehmoment und/oder eine Summe eines Maschinen- und Elektromotordrehmoments umfasst, aber nicht darauf beschränkt ist) ermittelt und die Antriebsdrehmomentforderung an ein Antriebsdrehmomentsteuermodul 104 kommuniziert. Das Drehmomentanforderungs-Backbonemodul 102 ermittelt die Antriebsdrehmomentforderung basierend auf Eingaben von mehreren Drehmoment anfordernden Modulen, die unten detaillierter beschrieben sind. Die Drehmoment anfordernden Module weisen Module auf, die einen oder mehrere der Aktuatoren 24 beeinflussen wollen, um das Maschinendrehmoment zu beeinflussen. Die Antriebsdrehmomentforderung repräsentiert das Drehmoment, das von der Maschine 22 benötigt wird, um die Erfordernisse der Drehmoment anfordernden Module zu befriedigen, so dass sie ihre jeweiligen Steuerstrategien ausführen können.
Das Antriebsdrehmomentsteuermodul 104 steuert einen oder mehrere der Aktuatoren 24-1, ..., 24-M, d. h. Aktuatoren 24, basierend auf der Netto-Antriebsdrehmomentforderung. Die Aktuatoren 24 beeinflussen das Maschinendrehmoment. Beispiele der Aktuatoren 24 umfassen ein Zündungsmodul, das einen Zündfunken zu einem vorgegebenen Zündzeitpunkt an die Maschine liefert, ein Kraftstoffeinspritzmodul, das eine vorgegebene Kraftstoffmenge zu einer vorgegebenen Zeit an die Maschine liefert, ein Modul für eine elektronische Drosselsteuerung, das ein Drosselventil in eine vorgegebene Öffnung bewegt, und dergleichen.
Jedes Drehmoment anfordernde Modul wird entweder als ein Achsendrehmoment anforderndes Modul oder als ein Antriebsdrehmoment anforderndes Modul klassifiziert. Die Achsendrehmoment anfordernden Module steuern die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugtraktion auf der Straßenoberfläche. Die Antriebsdrehmoment anfordernden Module steuern das Ausgangsdrehmoment der Maschine und des Elektromotors 32. Die Achsendrehmoment anfordernden Module sind in 2A gezeigt und werden nun detaillierter beschrieben.
Ein Modul 200 für eine fahrerseitige Drehmomentanforderung erzeugt eine Fahrerdrehmomentanforderung basierend auf verschiedenen fahrerseitigen Eingabesignalen 108, die Tempomateingabesignale und ein Pedalpositionssignal einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Die Fahrerdrehmomentanforderung repräsentiert das Achsendrehmoment, das erforderlich ist, um das Fahrzeug gemäß den fahrerseitigen Eingabesignalen 108 und/oder einem Maschinendrehzahlsignal 28 und/oder einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 44 zu beschleunigen.
Andere Achsendrehmoment anfordernde Module werden durch Achsendrehmoment anfordernde Module 300-1, ..., 300-J repräsentiert, allgemein bezeichnet als Achsendrehmomentanforderungsmodule 300. Ein erstes Beispiel eines Achsendrehmomentanforderungsmoduls 300 ist ein Steuermodul für ein Ziehen/Schleppen. Das Steuermodul für das Ziehen/Schleppen ermittelt Achsendrehmomentänderungen, die erforderlich sind, um einen positiven Radschlupf und einen negativen Radschlupf zu steuern. Ein positiver Radschlupf bezieht sich auf einen Schlupf zwischen einem Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche aufgrund eines übermäßigen Antriebsstrangdrehmoments während einer Beschleunigung. Ein negativer Radschlupf bezieht sich auf einen Schlupf zwischen dem Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche aufgrund eines Achsendrehmoments durch übermäßiges Bremsen während einer Verlangsamung. Der Schlupf kann basierend auf den Signalen von Raddrehzahlsensoren 44 detektiert werden.
Ein zweites Beispiel eines Achsendrehmomentanforderungsmoduls 300 ist ein Modul zum Schutz vor überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Modul zum Schutz vor überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt eine Begrenzung für ein maximales Achsendrehmoment, um die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeitsbegrenzung zu halten.
Ein drittes Beispiel eines Achsendrehmomentanforderungsmoduls 300 ist ein Bremsdrehmomentverwaltungsmodul. Das Bremsdrehmomentverwaltungsmodul ermittelt ein maximales Achsendrehmoment, wenn die Fahrzeugbremsen betätigt werden. Das maximale Achsendrehmoment verhindert, dass das Achsendrehmoment das Bremsdrehmoment der Fahrzeugbremsen übersteigt.
Ein viertes Beispiel eines Achsendrehmomentanforderungsmoduls 300 ist ein Modul zur Stabilitätssteuerung. Das Modul zur Stabilitätssteuerung erzeugt Achsendrehmomentanforderungen basierend auf einer Gierrate des Fahrzeugs. Ein Modul zur Stabilitätssteuerung kann in einem elektronischen System zur Stabilitätssteuerung eingebunden sein, wie z. B. dem StabiliTrak-System, das von General Motors verkauft wird.
Das Drehmomentsteuerungs-Backbonemodul 102 umfasst ein Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302, das die verschiedenen Drehmomentanforderungen und/oder Begrenzungen von dem Modul 200 für die fahrerseitige Drehmomentanforderung, den Achsendrehmomentanforderungsmodulen 300 und einem Steuermodul zur Drehmomentabschaltung 306 (gezeigt in 2B) empfängt. Das Steuermodul zur Drehmomentabschaltung 306 wird unten näher beschrieben. Das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 erzeugt eine Netto-Achsendrehmomentanforderung basierend auf den Drehmomentanforderungen und/oder -begrenzungen und kommuniziert die Netto-Achsendrehmomentanforderung an ein Modul für die Umwandlung eines Achsendrehmoments in ein Antriebsdrehmoment (d. h. eines Achsendrehmoments in ein Maschinendrehmoment) 304. Das Modul für die Umwandlung eines Achsendrehmoments in ein Antriebsdrehmoment 304 wandelt die Netto-Achsendrehmomentanforderung basierend auf den Übersetzungsverhältnissen in dem Achsendifferential 42, dem Durchmesser der Räder 36, einem Übersetzungsverhältnis des Getriebes 38 und/oder einer Verstärkung eines Drehmomentwandlers in eine entsprechende Antriebsdrehmomentanforderung um. Das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 kommuniziert die entsprechende Antriebsdrehmomentanforderung an ein Antriebsdrehmomentvermittlungsmodul 308, das in dem Backbone 102 zur Drehmomentsteuerung eingebunden ist.
Die Diskussion wird sich nun den verschiedenen Antriebsdrehmoment anfordernden Modulen zuwenden, die in 2B gezeigt sind. Ein Modul zum Schutz vor Abwürgen 402 ermittelt ein minimales Drehmoment, das erforderlich ist, um die Maschine 22 am Laufen zu halten. Das Modul zum Schutz vor Abwürgen 402 kann das minimale Drehmoment basierend auf einer Eingabe von einem Modul für ein Anlassen und Stoppen der Maschine 404 und/oder einem Modul zum Schutz des Leistungsvermögens der Maschine 406 erhöhen. Das Modul für das Anlassen und Stoppen der Maschine 404 erhöht die minimale Drehmomentanforderung basierend darauf, ob die Maschine eine neue oder frische Maschine ist. Eine frische erfordert eine größere Pulsweite der Kraftstoffeinspritzung, um Luft aus dem Kraftstoffsystem zu spülen, wenn das Fahrzeug zum ersten Mal montiert wird. Um die vergrößerte Pulsweite der Kraftstoffeinspritzung zu kompensieren, kann das Modul für das Anlassen und Stoppen der Maschine 404 auch mit dem Antriebsdrehmomentsteuermodul 104 derart kommunizieren, dass es den Zündzeitpunkt nach spät verstellen und das Maschinendrehmoment trotz der vergrößerten Pulsweite der Kraftstoffeinspritzung konstant halten kann. Das Modul zum Schutz des Leistungsvermögens der Maschine 406 liefert eine Begrenzung für ein maximales Drehmoment für die Maschine 22 basierend auf mechanischen Beschränkungen des Antriebsstrangs 20. Beispiele der Beschränkungen umfassen eine Begrenzung für ein maximales Drehmoment des Getriebes 38, eine Maximaltemperaturbegrenzung des Katalysators 30 und dergleichen.
Das Antriebsdrehmomentvermittlungsmodul 308 empfängt auch Antriebsdrehmomentanforderungen von einem oder mehreren anderen Antriebsdrehmomentanforderungsmodulen 500-1, ..., 500-K, allgemein als Antriebsdrehmomentanforderungsmodule 500 bezeichnet. Ein Beispiel für ein Antriebsdrehmomentanforderungsmodul 500 umfasst ein Getriebedrehmomentanforderungsmodul, das eine Drehmomentanforderung erzeugt, um das Maschinendrehmoment während Getriebeschaltungen zu verringern. Andere Antriebsdrehmomentanforderungsmodule 500 können ein Modul zum Schutz vor überhöhter Maschinendrehzahl und/oder ein Steuermodul für eine Maschinenleerlaufdrehzahl umfassen. Das Modul zum Schutz vor überhöhter Maschinendrehzahl ermittelt eine Antriebsdrehmomentbegrenzung, um zu verhindern, dass die Maschinendrehzahl oder die RPM eine vorbestimmte Maschinendrehzahl übersteigen. Die Maschinendrehzahl kann basierend auf dem Signal von dem Kurbelwellenpositionssensor 28 ermittelt werden. Das Steuermodul für die Maschinenleerlaufdrehzahl ermittelt das Antriebsdrehmoment, das erforderlich ist, um die Maschine 22 während eines Ausrollens oder im Leerlauf mit dem Getriebe 38 auf Fahren oder Neutral auf einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl zu halten.
Das Antriebsdrehmomentvermittlungsmodul 308 empfängt auch Reservedrehmomentanforderungen von einem oder mehreren Reservedrehmoment anforderungsmodulen 502-1, ..., 502-N, allgemein als Reservedrehmomentanforderungsmodule 502 bezeichnet. Das Reservedrehmoment bezieht sich auf ein Drehmoment, das von der Maschine 22 in der Zukunft benötigt werden wird. Ein erstes Beispiel eines Reservedrehmomentanforderungsmoduls 502 ist ein Drehmomentkompensationsmodul für einen Klimaanlagenkompressor. Das Drehmomentkompensationsmodul für den Klimaanlagenkompressor fordert ein Reservedrehmoment an, so dass die Maschinendrehzahl nahezu konstant bleibt, wenn die Kompressorkupplung 31 einrückt und ausrückt.
Ein zweites Beispiel eines Reservedrehmomentanforderungsmoduls 502 ist ein Modul für ein Anspringen eines Katalysators. Wenn die Maschine kalt gestartet wird, fordert das Modul für das Anspringen des Katalysators an, dass der Maschinenzündfunken nach spät verstellt wird, um die Abgastemperatur zu erhöhen und dadurch den Katalysator 30 auf seine Wandlungstemperatur aufzuheizen. Um den Drehmomentverlust zu kompensieren, der durch den nach spät verstellten Zündfunken verursacht wird, kann das Modul für das Anspringen des Katalysators auch anfordern, dass die Drosselöffnung vergrößert wird, während der Zündfunken nach spät verstellt ist.
Ein drittes Beispiel eines Reservedrehmomentanforderungsmoduls 502 ist ein Modul für eine eingreifende Diagnose. Eine eingreifende Diagnose, wie z. B. eine Leerlaufüberwachung für den Katalysator, benötigt eine Änderung des Luft/Kraftstoffverhältnisses der Maschine, um ein Diagnosemodul auszuführen. Das Modul für die eingreifende Diagnose fordert daher ein Reservedrehmoment an, um den Drehmomenteffekt einer Diagnoseprozedur zu kompensieren, die im Begriff steht, ausgeführt zu werden.
In einigen Situationen ist es notwendig, dass das Antriebsdrehmoment minimiert wird, indem der Kraftstoff und/oder der Zündfunken für die Maschine vorübergehend ausgeschaltet werden. Das Modul zur Drehmomentabschaltung 306 erzeugt die Drehmomentanforderung für diese Situationen, die eine Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung und/oder eine Kraftstoffabschaltung wegen Verlangsamung umfassen können. Die Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung tritt auf, wenn das Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe ausgestattet ist und der Fahrzeugbetreiber die Kupplung ausrückt. Die Kraftstoffabschaltung wegen der Kupplung verhindert, dass die Maschinendrehzahl über eine vorbestimmte Drehzahl hinaus aufbraust, wenn die Kupplung ausrückt und eine Last von der Maschine entfernt. Die Kraftstoffabschaltung wegen Verlangsamung tritt auf, wenn das Fahrzeug oberhalb einer vorbestimmten Geschwindigkeit ausrollt. Die Kraftstoffabschaltung wegen Verlangsamung hilft, ein Maschinenbremsen zu erhöhen. Die Kraftstoffabschaltungen wegen Verlangsamung werden auch an das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 kommuniziert.
Das Antriebsdrehmomentvermittlungsmodul 308 erzeugt ein angefordertes Gesamtantriebsdrehmoment basierend auf den Drehmomentanforderungen und/oder -begrenzungen von den verschiedenen Antriebsdrehmomentanforderungsmodulen und dem Achsendrehmomentvermittlungsmodul. Das Antriebsdrehmomentvermittlungsmodul 308 kommuniziert das angeforderte Gesamtantriebsdrehmoment an das Antriebsdrehmomentsteuermodul 104.
Der Backbone 102 zur Drehmomentsteuerung kann auch zur Verwendung in einem Hybridelektrofahrzeug ausgebildet sein. Ein Hybridelektrofahrzeug weist eine Brennkraftmaschine 22 und einen Elektromotor 32 auf, die zusammenwirken, um das Fahrzeug anzutreiben. In einem Hybridelektrofahrzeug wird die Gesamtachsendrehmomentanforderung von dem Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 an ein Hybridsteuermodul 700 kommuniziert. Das Hybridsteuermodul 700 ermittelt, wie viel Antriebsdrehmoment von dem Elektromotor 32 geliefert wird und wie viel von der Maschine 22 geliefert wird. Das Hybridsteuermodul 700 kommuniziert den Anteil der Maschine an dem Antriebsdrehmoment an das Antriebsdrehmomentvermittlungsmodul 308. Der Anteil des Elektromotors an dem Antriebsdrehmoment wird mittels eines Drehmomentbefehls 34 an den Elektromotor 32 kommuniziert. Das Modul für die Umwandlung eines Achsendrehmoments in ein Antriebsdrehmoment 304 kann mit dem Hybridsteuermodul 700 kombiniert werden. Ebenso kann das Modul zur Drehmomentabschaltung 306 Drehmomentanforderungen aufgrund der Kraftstoffabschaltung wegen Verlangsamung an das Hybridsteuermodul 700 anstatt an das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 kommunizieren.
Wie oben unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben, können Drehmomentanforderungen von bestimmten Modulen in einem Maschinensteuersystem auf eine Achsendrehmomentanforderung abgebildet werden, die dann basierend auf verschiedenen Getriebe- und Achsenverhältnissen in eine Maschinendrehmomentanforderung umgewandelt wird. Bei einigen Implementierungen kann eine Getriebeübersetzungsverhältnisinformation nicht gesichert sein. Somit kann eine gegebene Achsendrehmomentanforderung in eine entsprechende Maschinendrehmomentanforderung umgewandelt werden, die für ein momentanes Übersetzungsverhältnis zu groß ist. Beispielsweise entspricht eine Fahrerachsendrehmomentanforderung von 500 Nm bei einem Übersetzungsverhältnis von 10 (z. B. 1. Gang) einer Maschinendrehmomentanforderung von 50 Nm. Wenn das Übersetzungsverhältnis auf 1 geändert wird (z. B. in einer Software aufgrund eines Messfehlers an einem einzelnen Punkt), während das tatsächliche physikalische Übersetzungsverhältnis bei 10 bleibt, wäre die resultierende Maschinendrehmomentanforderung 500 Nm. Eine Maschinendrehmomentabgabe von 500 Nm würde multipliziert mit dem physikalischen Übersetzungsverhältnis von 10 zu einem Achsendrehmoment von 5000 Nm führen, das signifikant größer als die Fahrerachsendrehmomentanforderung von 500 Nm ist.
Dementsprechend können bestimmte fahrerseitige Drehmomentanforderungen als Maschinendrehmomentanforderungen implementiert (z. B. abgebildet) werden. Nachdem die anfängliche Anforderung als eine Maschinendrehmomentanforderung erzeugt wird, wird die Maschinendrehmomentanforderung basierend auf einer gewünschten Verhältnisumwandlung in eine Achsendrehmomentanforderung umwandelt. Das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 empfängt die resultierende Achsendrehmomentanforderung, und die Achsendrehmomentanforderung wird gemäß der gleichen gewünschten Verhältnisumwandlung zurück in eine Maschinendrehmomentanforderung umgewandelt.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist das Modul 200 für die fahrerseitige Drehmomentanforderung detaillierter gezeigt. Ein Pedalpositionssignal 800 repräsentiert eine Fahrzeugbeschleunigung, die von dem Fahrzeugbetreiber angefordert wird. Das Pedalpositionssignal 800 kann von dem Pedalpositionssensor 46 erzeugt werden.
Ein Drehmomentanforderungsmodul 802 für einen Tempomat erzeugt eine Tempomatdrehmomentanforderung basierend auf verschiedenen Eingaben, einschließlich Eingaben eines Tempomatschalters und einer Bremse, aber nicht darauf beschränkt. Die Tempomatdrehmomentanforderung repräsentiert ein Achsendrehmoment, das erforderlich ist, um das Fahrzeug auf einer eingestellten Geschwindigkeit zu halten, die mittels des Schnittstellenmoduls 48 angegeben wird. Ein Drehmomentanforderungsmodul 804 für einen adaptiven Tempomat kann mit dem Drehmomentanforderungsmodul 802 für den Tempomat kommunizieren, um die Tempomatdrehmomentanforderung basierend auf der Umgebung zu modifizieren, die das Fahrzeug umgibt. Beispielsweise kann das Drehmomentanforderungsmodul 804 für den adaptiven Tempomat anfordern, dass das Achsendrehmoment derart reduziert wird, dass das Fahrzeug verlangsamt und/oder zumindest eine minimale Nachfolgedistanz hinter einem zweiten Fahrzeug aufrechterhält, während der Tempomat aktiv ist. Eine tatsächliche Nachfolgedistanz kann durch das Signal von dem Sensor 50 für den adaptiven Tempomat angegeben werden.
Ein Pedal-zu-Maschine-Drehmomentanforderungsmodul 806 empfängt das Pedalpositionssignal 800 und erzeugt dementsprechend ein Pedal-Maschinendrehmomentanforderungssignal. Das Pedal-zu-Maschine-Drehmomentanforderungsmodul 806 kann beispielsweise eine Pedalposition auf eine entsprechende Maschinendrehmomentanforderung abbilden. Ein Modul 808 für die Umwandlung eines Maschinendrehmoments in ein Achsendrehmoment empfängt das Pedal-Maschinendrehmomentanforderungssignal und wandelt die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung in eine Pedal-Achsendrehmomentanforderung um. Das Modul 808 für die Umwandlung des Maschinendrehmoments in ein Achsendrehmoment kann beispielsweise Getriebe- und Achsenverhältnisse speichern.
Ein Modul für eine endgültige Fahrerachsendrehmomentanforderung 810 empfängt die Pedal-Achsendrehmomentanforderung und die Tempomatdrehmomentanforderung und erzeugt dementsprechend eine endgültige fahrerseitige Achsendrehmomentanforderung. Wie oben unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben, erzeugt das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 eine Netto-Achsendrehmomentanforderung basierend auf den Drehmomentanforderungen und/oder -begrenzungen und überträgt die Netto-Achsendrehmomentanforderung an das Modul für die Umwandlung des Achsendrehmoments in ein Antriebsdrehmoment (d. h. des Achsendrehmoments in ein Maschinendrehmoment) 304.
In bestimmten Situationen kann die Tempomatdrehmomentanforderung größer als die Pedal-Drehmomentanforderung sein. Ein Ratenbegrenzungsmodul 812 kann die endgültige Maschinendrehmomentanforderung gemäß der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung begrenzen und dementsprechend eine endgültige Drehmomentanforderung ausgeben. Beispielsweise kann das Ratenbegrenzungsmodul 812 die endgültige Maschinendrehmomentanforderung basierend auf einer Drehmomentänderung begrenzen, welche der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung entspricht. Schließlich kann ein Betrag einer Änderung der endgültigen Maschinendrehmomentanforderung, die von dem Ratenbegrenzungsmodul 812 ausgegeben wird, durch einen Betrag einer Änderung begrenzt sein, welcher der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung entspricht. Somit kann das Ratenbegrenzungsmodul 812 sogar dann, wenn die Tempomatdrehmomentanforderung größer als die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung ist, die resultierende Änderung in dem angeforderten Drehmoment auf diejenige begrenzen, die von dem Pedalpositionssignal 800 angefordert wird.
Das Ratenbegrenzungsmodul 812 kann ferner einen Ratenbegrenzungs-Offset für eine Drehmomentsicherheit aufweisen. Beispielsweise kann der Ratenbegrenzungs-Offset für die Drehmomentsicherheit einen kalibrierten Wert und/oder einen dynamisch berechneten Wert basierend auf anderen Bedingungen wie zum Beispiel der Übersetzung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Maschinendrehzahl umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Der Ratenbegrenzungs-Offset für die Drehmomentsicherheit kann entsprechend der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung zu dem Betrag der Änderung addiert oder von diesem subtrahiert werden. Mit anderen Worten kann das Ratenbegrenzungsmodul 812 eine beliebige Ratenbegrenzung sowohl gemäß dem Betrag der Änderung, die der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung entspricht, als auch gemäß dem Ratenbegrenzungs-Offset für die Drehmomentsicherheit weiter anpassen.
Demzufolge nimmt eine beliebige Ratenbegrenzung, die durch das Ratenbegrenzungsmodul 812 erzwungen wird, gemäß der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung zu und ab. Somit begrenzt das Ratenbegrenzungsmodul 812 nicht die von dem Fahrer ausgelösten Pedal-Maschinendrehmomentanforderungen an sich und begrenzt stattdessen nur Drehmomentanforderungen oberhalb der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung. Beispielsweise können in einer Situation, in welcher der Fahrer das Gaspedal nicht betätigt und die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung konstant ist, beliebige Drehmomentanforderungen von dem Drehmomentanforderungsmodul 802 für den Tempomat durch das Ratenbegrenzungsmodul 812 begrenzt werden.
Ferner kann das Ratenbegrenzungsmodul 812 die endgültige Maschinendrehmomentanforderung selektiv nicht auf die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung begrenzen, wenn das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 einen anderen Anforderer als das Modul 200 für die fahrerseitige Drehmomentanforderung auswählt. Beispielsweise kann das Ratenbegrenzungsmodul 812 die endgültige Maschinendrehmomentanforderung nicht begrenzen, wenn das Achsendrehmomentvermittlungsmodul 302 eines der Achsendrehmomentanforderungsmodule 300 auswählt.
Nun auf 4 Bezug nehmend, beginnt ein Verfahren 900 für eine Ermittlung einer ratenbegrenzten Achsendrehmomentanforderung bei Schritt 902. Bei Schritt 904 wählt das Verfahren 900 eine von mehreren Achsendrehmomentanforderungen aus. Bei Schritt 906 wandelt das Verfahren 900 die Achsendrehmomentanforderung in eine Maschinendrehmomentanforderung um. Bei Schritt 908 ermittelt das Verfahren 900, ob die Ausgewählte von mehreren Achsendrehmomentanforderungen einer fahrerseitigen Drehmomentanforderung entspricht. Wenn Ja, fährt das Verfahren 900 bei Schritt 910 fort. Wenn Nein, fährt das Verfahren 900 bei Schritt 912 fort.
Bei Schritt 910 stellt das Verfahren 900 die Maschinendrehmomentanforderung gemäß der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung und/oder einem Ratenbegrenzungs-Offset für die Drehmomentsicherheit ein. Bei Schritt 912 gibt das Verfahren 900 die endgültige Maschinendrehmomentanforderung aus.

Claims

Achsendrehmomentsteuersystem, umfassend: ein Achsendrehmomentanforderungsmodul (200, 300), das eine Achsendrehmomentanforderung empfängt und das die Achsendrehmomentanforderung selektiv ausgibt, wobei die Achsendrehmomentanforderung auf einer Tempomat-Drehmomentanforderung basiert; ein Achsendrehmomentumwandlungsmodul (304), das die Achsendrehmomentanforderung empfängt und das die Achsendrehmomentanforderung in eine Maschinendrehmomentanforderung umwandelt; und ein Ratenbegrenzungsmodul (812), das die Maschinendrehmomentanforderung und eine Pedal-Maschinendrehmomentanforderung empfängt, eine Ratenbegrenzung basierend auf einem Betrag einer Änderung der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung einstellt und die Ratenbegrenzung auf die Maschinendrehmomentanforderung anwendet, wenn die Tempomat-Drehmomentanforderung größer als die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung ist, wobei die Ratenbegrenzung ferner basierend auf einem Ratenbegrenzungs-Offset für eine Drehmomentsicherheit, welcher ein basierend auf einer Übersetzung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Maschinendrehzahl dynamisch berechneter Wert ist, angepasst wird.
Achsendrehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner ein Pedal-zu-Maschine-Drehmomentanforderungsmodul (806) umfasst, das eine Pedalposition empfängt und das die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung basierend auf der Pedalposition erzeugt.
Achsendrehmomentsteuersystem nach Anspruch 2, das ferner ein Modul (808) für eine Umwandlung eines Maschinendrehmoments in ein Achsendrehmoment umfasst, das die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung empfängt und das die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung in die Achsendrehmomentanforderung umwandelt.
Achsendrehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, das ferner ein Drehmomentanforderungsmodul (802) für einen Tempomat umfasst, das die Tempomat-Drehmomentanforderung erzeugt.
Achsendrehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Ratenbegrenzungsmodul (812) die Ratenbegrenzung auf die Maschinendrehmomentanforderung in Ansprechen auf eine Ermittlung anwendet, dass die Maschinendrehmomentanforderung eine fahrerseitige Drehmomentanforderung ist.
Achsendrehmomentsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die Ratenbegrenzung dem Betrag der Änderung der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung plus oder minus den Ratenbegrenzungs-Offset für die Drehmomentsicherheit entspricht.
Verfahren zum Betreiben eines Achsendrehmomentsteuersystems eines Fahrzeugs, umfassend: Empfangen einer Achsendrehmomentanforderung, wobei die Achsendrehmomentanforderung auf einer Tempomat-Drehmomentanforderung basiert; selektives Ausgeben der Achsendrehmomentanforderung; Unwandeln der Achsendrehmomentanforderung in eine Maschinendrehmomentanforderung; Einstellen einer Ratenbegrenzung basierend auf einem Betrag einer Änderung einer Pedal-Maschinendrehmomentanforderung; und Anwenden der Ratenbegrenzung auf die Maschinendrehmomentanforderung, wenn die Tempomat-Drehmomentanforderung größer als die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung ist, wobei die Ratenbegrenzung ferner basierend auf einem Ratenbegrenzungs-Offset für eine Drehmomentsicherheit, welcher basierend auf einer Übersetzung, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Maschinendrehzahl dynamisch berechnet wird, angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Empfangen einer Pedalposition; und Erzeugen der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung basierend auf der Pedalposition.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, dass die Pedal-Maschinendrehmomentanforderung in die Achsendrehmomentanforderung umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass die Ratenbegrenzung in Ansprechen auf eine Ermittlung auf die Maschinendrehmomentanforderung angewendet wird, dass die Maschinendrehmomentanforderung eine fahrerseitige Drehmomentanforderung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ratenbegrenzung dem Betrag der Änderung der Pedal-Maschinendrehmomentanforderung plus oder minus des Ratenbegrenzungs-Offsets für die Drehmomentsicherheit entspricht.