专利名称：用于控制驱动单元的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制驱动单元的方法和装置。
为了确定该最大允许值，一般在不出现司机行驶愿望时给出输出参数的最大呈现值，输出参数可以通过怠速调节器进行调整。由此保证不受限制的可行驶性。首先对于带小发动机、微小滚动阻力或较小内摩擦的汽车来说，消耗器如空调压缩机、转矩变换器等非常强烈地作用于驱动单元的输出参数，使得对于可行驶性给出相对较大的允许值。
为了改善确定输出参数允许值的精确性，按照DE197 39 565A1对于冷驱动单元的再起动状态扩大最大允许值，由此在这个范围里可以不影响附加功能，同时在这个范围以外相对精确地确定最大允许值并因此对于错误识别实现大的实际值。但是通过这种方法只能区别两种运行状态。
由没有公布的1999.12.30的德国专利申请199 63 759.8已知，为了确定该允许值，通过最大允许司机愿望计算最大允许值与最小允许值之间的权重。在此附加地通过分开的途径检测并考虑消耗器和怠速调节器的允许需求。当错误地计算这个分量时，该需求受到限制。
上述的已知解决方案没有对于所有情况给出最佳的结果。
在此在一个优选实施例中，减小输出参数允许值发生在每个故障情况中，在其它实施例中，只是发生在有选择的故障情况中，至少是当输出参数作为特别的干扰使司机感到明显故障的时候，即当松开加速踏板而转速位于怠速值之上的时候并且/或者当出现制动的时候。
在减小输出参数允许值时使用特性曲线，该特性曲线与发动机转速有关并且这样执行该特性曲线，当剧烈增加转速时，该输出参数允许值达到数值0。由此对于低运行发动机也实现可接受的故障反应。
尤其具有优点的是，在出现制动时输出参数允许值减小并因此使汽车在故障情况下更容易制动。
特别具有优点的是，对于输出参数允许值的滤波导入空转时间，因为由此考虑到进气系统的进气管空转时间。这一点使所采用的滤波常数应用简化并使必要时存在的阻尼功能不受限制。
此外，以具有优点的方式通过对这个滤波器赋值在踏板行程减小时实现更快速地故障反应。这一点尤其对于最大司机愿望给出的故障是有利的。对于这种故障可以使加速度一直到最大转速，改进的滤波器减小这种超调量，其中通过对减小踏板行程赋值使发动机的振动趋势在故障情况下明显减小。
对于系统具有特殊优点，即在该系统中输出参数允许值在两个程序级，程序级1和程序级2中形成。在此通过样条函数减小输出参数允许值仅在程序级1中进行，使应用费用明显减小。此外通过对滤波器赋值，借助于踏板行程信号正好在程序级1中实现明显更快速的故障反应，而对于上述故障超调量在程序级2中减小。
此外特别有利的是，在冷起动中考虑附加的转矩需求，例如在接通附加消耗器或控制功能的时候。这一点在改善监控精度的同时改善使用性。
其它优点由下面的实施例描述以及从属权利要求给出。
图2和3为流程图，它们示出用于确定驱动单元输出参数的、尤其是其转矩的最大允许值的优选实施例。
图4为考虑到在冷起动中附加转矩需求在计算最小允许转矩时的流程图。
输送到控制单元10的输入参数通过在计算机中运行的程序转换成至少一个调整参数，该调整参数通过控制单元10的该至少一根输出导线40以输入参数的名义控制驱动单元12的该至少一个状态参数。在优选的实施例中由输入参数、尤其是加速踏板位置和发动机转速求得一个理论转矩作为输出参数的理论值，将该理论值转换成控制内燃机节气门开度、点火角度和/或燃料输送量等的控制信号，其中内燃机的转矩(即输出参数)接近给定理论值。
在另一实施例中，作为输出参数代替转矩相应控制驱动单元功率、其转速等。下面描述的过程方式不仅与内燃机有关，而且应用于其它驱动方式例如电动机。
在优选的实施例中，规定将程序分布在至少两个程序级中，其中从属于第一程序级的程序执行控制功能以及上述理论值限定，而从属于第二程序级的监控程序同样已经在上述技术背景中描述。
为了计算驱动单元输出参数的最大允许值，根据发动机转速求得最大允许值。以最小值为基础在松开踏板时形成根据发动机转速求得的输出参数最大允许值，该最大允许值通过根据发动机温度和发动机转速构成的冷起动状态修正值修正在激活催化剂加热功能时的同样与转速有关的修正值和/或允许的消耗器需求值进行。该消耗器需求值代表有效消耗器和/或功率稳定功能的最大允许需求值。这些数值与最小允许输出参数值结合。为了确定建立在监控比较基础上的输出参数的最大允许值，将由加速踏板位置和发动机转速按照特性区标准求得的最大允许值分配权重且最好插值在上述最小与最大允许值之间。
通过这种方法实现精确地求得驱动单元输出参数的最大允许值，该最大允许值建立在上述监控基础上。上述过程不仅在于程序级1中形成最大允许值时进行而且也在程序级2中进行。
在故障情况中，输出参数的允许值锐化，即变小。在此这种锐化不是阶跃性地，而是连续且平稳通过所谓的样条函数出现。可以将这一点定义为过渡状态，即不仅存在黑白状态而且也存在灰区。在此第一阶的样条函数具有下面的通用公式，其中输入参数用变量X表示，输出参数用变量Y表示，而过渡范围用ε表示1 对于X＞εY＝{X/ε 对于0≤X≥ε0 对于X＜ε多条样条函数的输出信号可以如同比特位一样相互运算。在此乘法表示逻辑与运算，加法表示逻辑或运算。
除了第一级的样条函数以外，还可以采用更高阶的样条函数，但是这将增加计算成本。作为示例，第二阶的样条函数用下面的通用公式表示1 对于X＞εY＝{3X2/ε2-2X3/ε3对于0≤X≥ε0 对于X＜ε通过第二阶的样条函数还保证在第一次导入中的连续性。由此进一步避免振荡的危险。
在上述应用情况中采用这些样条函数，以便在一定的运行状态中敏锐地控制和减小允许值。当踏板角度为0，即松开踏板和/或产生制动时，当转速大于怠速理论值和/或当空气或点火理论转矩超过最大允许转矩时，出现这种运行状态。
最后一个条件只在一个优选实施例中存在，而在其它实施例中可以略去。
通过将这些条件与样条函数运算求得故障指示。当样条函数边界上的样条函数输入参数接近可使用的灰区时，则相关样条函数提供0与1之间的数值。如果所有条件至少位于其灰区时，则故障指示提供与0不同的数值。然后根据故障指示的数值从允许输出参数中减去要使用的数值。如果满足所有条件，则故障指示的数值为1。然后从允许值中减去最大使用值并以这种方式控制故障反应。
此外在确定允许值时，除了滤波器以外还导入考虑到进气管特性的空转时间。滤波器和空转时间通过减小踏板行程赋值。此外在确定允许值时，按照下面的描述考虑内燃机的最小充气。
在图2和3中示出流程图，它们表示用于确定输出参数最大允许值、在优选的实施例中为最大允许转矩的优选实施例。各个方块表示程序、程序部分或程序步骤，而连线代表信息流。
由输入的参数，踏板位置WPED和发动机转速Nmot在第一特性区100中形成最大允许司机希望转矩MIFAZUL。此外根据发动机转速和发动机温度Tmot在102中形成最小允许转矩MIMINZUL，而在104中例如以发动机转速为基础求得最大允许转矩MIMAXZUL。
由文首所述背景技术基本上已知最小和最大允许转矩的确定。在一个优选的实施例中，最大允许转矩由与转速有关的由特性曲线读出的最大允许转矩与实际在过程中出现的最大转矩中的较小数值构成。
对于最小转矩，在冷起动中根据发动机温度附加地接入一个冷起动超前量，其中根据发动机温度考虑在时间上不同滤波地大分量。由此最终在冷起动中扩大最大允许转矩，使汽车的可使用性在这个范围中不强烈地受到限制。
然后在106中按照最大允许的、相对的司机愿望转矩MIFAZUL和最小与最大允许转矩之间的权重形成最大允许转矩MIZUV的暂时值。然后将该暂时最大允许转矩MIZUV输送到空转区环节108。在此，空转时间遵循内燃机进气管系统的空转时间或等于这个空转时间。然后将该空转区环节后面的暂时允许转矩输送到低通滤波器110并在那里滤波。输出信号是经过滤波的最大允许转矩MIZUFIL。当识别到加速踏板回位时，对滤波赋初值。这一点通过相应的极限值开关112实现，将踏板位置信号WPED输送到该极限值开关。当加速踏板回位时，即例如当加速踏板低于极限值时，极限值开关产生一个输出信号。该输出信号使滤波器110以暂时最大允许值赋值而且使开关元件114换接到所示虚线位置。这个位置意味着给出经过滤波的最大允许值。此外规定，当出现外部转矩需求时，例如发动机牵引转矩调节器、驱动滑转调节器等时，则对滤波器110赋值。在这种情况下，作为第二赋值参数计算暂时最大允许转矩MIZUV的回位代替加速踏板位置的回位。此外在比较单元116中，将经过滤波的最大允许转矩MIZUFIL与未经滤波的MIZUV进行比较。如果未经滤波的小于经过滤波的，则通过比较单元116的输出导线将开关元件114换接到以直线表示的位置。这意味着，代替经过滤波的最大允许转矩继续输出未经滤波的最大允许转矩。
以相应的方法对空转区环节108赋以暂时值。
通常为了继续处理，只要没有识别到加速踏板回位，就继续输出未经滤波的最大允许转矩。在这种情况下，对最大允许转矩滤波，因为加速踏板的回位只有在一定的空转时间之后随着延迟才能在转矩上感觉到。为了防止过快地降低最大允许转矩并由此产生过快地故障反应，继续输出经过空转区环节108和滤波器110滤波的最大允许转矩，其中对于空转区环节和滤波器的赋值采用未经滤波的转矩作为起始点。一旦经过滤波的转矩小于未经滤波的转矩，则又继续输出未经滤波的转矩。
以这种方式形成的允许转矩MIZUL然后按照图3所示继续进行处理。在图3中示出，最大允许转矩在一定的运行状况中连续地减小，其中采用上述样条函数。但是首先将最大允许转矩输送到最大值选择级118，在该选择级中将取决于发动机转速Nmot的、通过特性曲线120形成的并代表内燃机最小充气的数值与最大允许值进行比较，并将那个较大的数值继续输出。如果松开加速踏板，即加速踏板位置等于0，则由信号传感器122发出一个信号，该信号将开关元件124置于所示虚线位置并对最大值选择级118输送数值0。然后将必要时以这种方式限定的最大允许转矩输送到差分点126，在该差分点中在相应的运行状态中减去连续变化的数值并通过这种方法减小最大允许转矩。差分级126的输出信号是最大允许转矩MIZU，将该转矩在比较点128与实际转矩MIIST进行比较，其中在超过最大允许转矩时通过实际转矩导入故障反应措施，例如限定转矩理论值、断开燃料输送等。
为了确定在差分级126中要考虑的减小系数，采用上面提到过的样条函数。在图3中示出优选的实施例，其中当松开加速踏板(踏板角度WPED等于0)或出现制动或者转速Nmot大于静态理论转速时开始减小。此外在一个实施例中，将空气和点火角范围的理论转矩与给定的临界值进行比较，其中当超过允许值时，通过两个理论转矩中的一个同样实现最大允许转矩的减小。样条函数的实现相应地进行，其中对于理论转矩形成附加的判据。在特性曲线130中根据发动机转速对最大允许转矩形成修正系数，该修正系数在乘法点132与0至1之间的数值相乘。经过这样分配权重的修正值MIKORR被输送到差分点126。此外在图3中示出两个样条函数134和136，这些函数按照上面给出的公式计算第一阶样条函数而在另一实施例中计算第二阶样条函数。样条函数134的输入参数由踏板行程WPED与踏板极限值WSCHW之间的差值形成，该踏板极限值由踏下踏板的范围限定松开踏板的范围。该差值在差分级138中形成。数值ε为极限值WSCHW。样条函数134的输出参数Y在乘法点140与样条函数136的输出参数运算。这个运算如上所述建立一个逻辑与运算。乘法点140的输出参数为故障值ERRIND，该数值在0至1之间取值。数值大于1则限定为1。所示第二样条函数136的输入参数是发动机转速Nmot与静态怠速值Nstat之间的差值，该差值在差分点142中形成。数值ε按照特性曲线144根据发动机温度Tmot确定。如果制动的话，样条函数136的输出参数Y在加法点146置于数值1，或者如果不制动的话置于数值0。加法点146的输出参数输送到乘法点140。
因此如上所述，通过样条函数对于其输入参数出现在灰区范围ε的情况，形成的数值为0至1之间，其中当输入参数在灰区范围以下时样条函数的输出参数为数值0，当在灰区范围以上时为数值1。如果数值偏离0，则发动机转速在乘法点132根据修正值接通最大允许转矩，按照进入程度输入参数在灰区范围分配权重，其中在灰区范围端部，当达到极限值时，输出参数取数值1。因此在接近上述运行状态时，最大允许转矩连续减小。
图4示出用于确定最小允许转矩的流程图，其中出现用于冷起动的专门措施和在这个运行状态所附加的转矩需求。该最小允许转矩miminzul根据发动机转速nmot例如通过特性曲线200给出。当呈现某些给定条件时，从0开始的不同数值在运算点202接通这个最小允许转矩(最好相加)。这些条件包括在操作信号B_zusatz中，其中这些操作信号具有正值，如果出现附加转矩需求时，例如附加的消耗器，如真空泵、空调、风扇、聚光灯、发电机等，这都需求附加转矩，和/或附加功能，这些功能同样使驱动单元的转矩增加，如催化剂加热功能。当在冷起动状态或再起动状态期间出现这种转矩需求时，最好将操作信号B_zusatz置于一个正值。如果该操作信号具有正值，则开关元件204转置到虚线位置。在这种运行状态，在运算点202将根据转速和发动机温度形成的数值接到取决于转速的数值上。该根据转速和发动机温度形成的数值例如在特性区206根据发动机转速nmot和发动机温度tmot形成。它考虑到了对于冷发动机附加出现的损失，例如由于摩擦增加带来的损失。将这个数值在附加转矩需求时在运算点208接到考虑到这种附加转矩需求的数值上(最好相加)。因此当激活催化剂加热功能(满足条件B_katheiz)时，将另一取决于转速的数值接到运算点208上。当呈现上述条件使开关元件212位于虚线位置时，这个数值例如在特性曲线210中根据发动机转速nmot确定并接通。
另一接到运算点208上的数值在滤波器214中形成。这个滤波器最好为低通滤波器，在该滤波器中对在216中形成的与发动机温度有关的数值进行滤波。在216中读入发动机温度tmot并与固定温度值TNS有关地使用，必要时与其它给定参数比较权重。在此，该温度值建立一个极限值，该极限值划分冷起动运行状态与其它运行状态。在优选的实施例中，如下构成输入滤波器的信号dm_zusatzdm_zusatz＝(TNS-tmot)*dmzul/Δmns其中dmzul和Δmns是固定给定的权重参数。
低通滤波器这样构成，只有当在条件信号B_zusatz中识别到正的脉冲前沿(参见218)时，即只有在出现新的转矩需求时才开始进行滤波。对于这个时刻所出现的数值dm_zusatz以一定的时间常数进行滤波，其中不考虑在上述时刻之后的数值变化。经过滤波的数值dm_zusatz建立起一个在时间上滤波的与发动机温度有关的分量(冷起动超前量)。
上述最小允许转矩的确定不仅在程序级1中而且也在程序级2中进行。
在上面描述范围中所阐述的样条函数、最大允许值的滤波、在最小允许转矩时形成冷起动超前量以及考虑最小充气等考虑措施根据实施例可以单独或组合使用。
权利要求
1.用于控制驱动单元的方法，该方法确定驱动单元输出参数的最大值并在超过这个最大值时通过实际值导入措施，其特征在于，所述最大允许值以加速踏板位置为基础构成并在至少一个运行状态根据内燃机进气管的动力特性进行滤波。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波包括空转区环节，该空转区环节代表进气管中的空转时间。
3.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当识别到加速踏板回位时，对所述滤波器和/或空转区环节赋初值。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当识别到加速踏板回位时，所述最大允许值是经过滤波的数值，而当经过滤波的数值小于未经滤波的数值时，该最大允许值是未经滤波的数值。
5.用于控制驱动单元的方法，该方法确定驱动单元输出参数的最大值并在超过这个最大值时通过实际值导入措施，其特征在于，所述最大允许值根据至少一个表示某个运行状态的数值与临界值的差距连续减小。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，为了确定减小值使用所谓的样条函数(Splines)。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，当松开加速踏板或出现制动并且发动机转数大于怠速理论值的时候，减小该允许值。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述临界值构成加速踏板位置和/或发动机转数与理论转数之间的差值，当其接近时求得一个输出参数，该输出参数随着接近程度的增加而变大并且该输出参数影响到用于减小该最大允许值的修正值。
9.用于控制驱动单元的方法，该方法确定驱动单元输出参数的最大值并在超过这个最大值时通过实际值导入措施，其特征在于，这个最大值根据最小充气量求得和/或这个最大值根据一个最小值求得，这个最小值在出现附加转矩需求时通过与发动机温度有关的数值形成。
10.用于控制驱动单元的装置，其具有控制单元，该控制单元形成驱动单元输出参数的最大允许值并在超过这个最大值时通过实际值导入反应措施，其特征在于，所述控制单元包括滤波机构，该滤波机构对该最大允许值进行滤波，其中该滤波机构包括一个由进气管空转时间导出的空转区环节。
11.用于控制驱动单元的装置，其具有控制单元，该控制单元形成驱动单元输出参数的最大允许值，测得实际值并在超过这个最大值时通过实际值导入反应措施，其特征在于，所述控制单元包括修正机构，该机构将最大允许值根据接近至少一个代表运行状态的数值连续减小到一个临界值。
12.用于控制驱动单元的装置，其具有控制单元，该控制单元形成驱动单元输出参数的最大允许值，测得实际值并在超过这个最大值时通过实际值导入反应措施，其特征在于，所述控制单元具有机构，该机构根据最小充气量求得这个最大值和/或该机构根据一个最小值求得这个最大值，这个最小值在出现附加转矩需求时通过与发动机温度有关的数值形成。
全文摘要
提出一种用于控制驱动单元的方法和装置，其中求得输出参数的最大允许值。将这个最大允许值与实际值进行比较并在超过允许值时通过实际值导入反应措施。在此该最大允许值至少在一个运行状态按照包括滤波器和空转区环节的滤波机构进行滤波。此外该最大允许值根据接近至少一个代表运行状态的数值连续减小到一个临界值。
文档编号F02D41/08GK1432101SQ01810213
公开日2003年7月23日 申请日期2001年7月17日 优先权日2000年7月26日
发明者F·普拉格, R·敦克, T·保尔, F·贝德尔纳, B·施泰恩曼 申请人:罗伯特-博希股份公司