CN108136905B - 在机动车中的行驶动力学调节系统和行驶动力学控制单元 - Google Patents

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Abstract

按本发明的行驶动力学调节系统具有电子的行驶动力学控制单元，其与至少一个驱动控制单元连接并且构成为，使得该行驶动力学控制单元首先确定额定打滑值或者额定打滑范围和作为参考速度的实际车速。按第一替选方案，根据额定打滑值或额定打滑范围将额定转速或额定转速范围输出给所述至少一个驱动控制单元。按第一替选方案的转速范围由在这种行驶情况中的最大允许的驱动打滑值和减速打滑值来计算。按第二替选方案，额定打滑值与参考车速一起直接输送给所述至少一个驱动控制单元，该驱动控制单元由此本身确定在马达层面上的额定转速。在第二替选方案中，取代额定打滑值，也可输出额定打滑范围，该额定打滑范围由驱动控制单元又换算成额定转速范围。

Description

在机动车中的行驶动力学调节系统和行驶动力学控制单元
技术领域
本发明涉及一种行驶动力学控制或调节以及一种用于机动车的控制或调节装置、尤其是以具有相应编程的功能模块的电子控制单元形式的控制或调节装置，用于执行行驶动力学控制或调节。下面，为了简化，对于控制和调节都采用术语控制。
背景技术
已知众多装置和方法用于牵引、驱动防滑和/或制动防滑控制系统，这些控制系统单独地或与上级的行驶稳定系统相结合地改进在各种不同行驶工况的情况下制动和牵引功率以及行驶稳定性或行驶动力学。这些系统在硬件方面例如基于机电-液压的、机电-气动的或纯电动的执行器，并且与电子的控制或调节单元和配设的各种传感器相结合。另外，已知的系统具有传统的接口和/或总线连接装置，它们用于操纵元件和切换元件以及其他的控制或调节系统以及在车辆系统复合结构中的显示单元。
通常的行驶动力学控制系统例如基本上与打滑、附着、摩擦系数、横向加速度、纵向加速度、纵向倾斜、横向倾斜、偏转角和/或浮动角相关地(即一般性而言与行驶状态相关地)一方面控制至少一个驱动马达(内燃机和/或电机)的驱动力矩，以及另一方面也通过特定的制动干预来控制车轮制动力矩。通常在具有内燃机的车辆中，驱动力矩通过充气干预、点火角干预和/或喷油抑制干预来控制。
在当今风格的稳定和牵引系统中，要被校正的调节偏差基于额定打滑值与实际打滑值之差或者额定转速与实际转速之差确定。额定打滑值例如可以是单轮相关或轴相关的。实际打滑值大部分情况下基于单轮转速或轴转速(即一个轴的各车轮转速的平均值)与参考转速或参考速度相比较来确定，该参考转速或参考速度由在地面上的实际的车辆纵向速度推导出。该实际的车辆纵向速度例如可以直接测量或者可以是模型参量，该模型参量由不同传感器(例如车轮转速探测器、纵向加速度传感器等等)的传感器联合体构成。
在图3中描述用于行驶动力学控制的已知方法的例子。在此，用于在机动车1中进行行驶动力学控制的控制单元2由车辆纵向速度vx和所确定的车轮转速nVL、nVR、nHL和nHR确定实际打滑值sist。在额定值生成模块S中尤其由横向加速度ay、摩擦系数μ、偏转差△Ψ/dt(传感器偏转率-模型偏转率)和车辆纵向速度vx设定额定打滑值ssoll。为了校正打滑偏差ds，在调节模块MR中确定额定力矩Msoll并且作为额定值传递至用于控制内燃机4的至少一个电子的驱动控制单元3和/或用于控制电机的电子的驱动控制单元5。通过在电子的驱动控制单元3和5中设置的、例如形式为所谓的力矩结构的协调模块K1和K2，该额定力矩Msoll被转换成控制信号，用于相应地控制驱动单元4和/或6的执行器。
DE102010061918A1和DE102004057834A1的技术主题是按上述现有技术的行驶动力学调节系统的例子，尤其是用于双轮辙的和双轴的机动车的控制和/或调节系统，其中，通过行驶稳定性调节系统、制动调节系统、牵引调节系统或驱动防滑调节系统(例如在本申请人的车辆中的DSC或DXC、ESP、中心离合器或ASC)，在出现预定的车轮打滑时或者在出现确定的车辆不稳定性时，能够主动地影响驱动力矩(马达力矩)和/或必要时附加地或替选地对驱动轮和非驱动轮进行有车轮选择性的制动干预。在此，通常在一个或多个设定的额定打滑阈值被超过并且从而出现调节偏差时，识别到车轮打滑。
发明内容
本发明的目的是，用于行驶动力学控制的方法和装置在它们的反应迅速性方面进行改进。
按本发明的行驶动力学调节系统具有电子的行驶动力学控制单元，该行驶动力学控制单元与至少一个驱动控制单元连接并且构成为，使得该行驶动力学控制单元首先确定额定打滑值或额定打滑范围和作为参考速度的实际车速。在此，额定打滑范围优选通过在相应当前的行驶情况中的用于惯性滑行的最小允许的额定打滑值和用于牵引运行的最大允许的额定打滑值来设定。
按第一替选方案，根据额定打滑值或额定打滑范围，将额定转速或额定转速范围输出给所述至少一个驱动控制单元。在此，额定转速范围根据额定打滑范围优选通过用于惯性滑行的最小允许的转速阈值和用于牵引运行的最大允许的转速阈值来设定。按第一替选方案的转速范围于是由在该行驶情况中最大允许的驱动打滑值和减速打滑值计算。
按第二替选方案，额定打滑值与参考车速一起直接输出给所述至少一个驱动控制单元，该驱动控制单元由此本身确定在马达层面上的额定转速。在该第二替选方案中，类似于第一替选方案，取代额定打滑值，也可以输出额定打滑范围，该额定打滑范围由驱动控制单元又换算成额定转速范围。
与额定值或额定范围相关，在这两个替选方案中，因此由所述至少一个驱动控制单元在需要时执行转速调节。该驱动控制单元本来就连续检测实际转速。
驱动控制单元例如可以是马达控制器或变速器控制器。转速调节例如可以借助于在马达控制器中的相应编程的功能模块通过控制马达的执行器来执行和/或可以借助于在变速器控制器中的相应编程的功能模块通过控制在(自动)变速器中的执行器来执行。在换挡过程中，变速器控制器可以主动地按额定转速调节并且相应地适配换挡过程。
驱动装置的实际转速例如由驱动传感器(例如曲轴传感器或转子位置传感器)确定。
接口和调节原理按类似方式例如也可转用于差速器的、中心离合器的和轮毂马达的控制单元，从而它们在另外的意义上也落入到行驶动力学调节系统的概念之下。本发明基于如下知识：
尤其在具有电驱动马达(电机)的机动车中，但是也在具有高功率的现代的高动力学的内燃机中，额定力矩的上述规定值通过用于行驶动力学控制的控制单元而碰触到其界限。调节质量由于在驱动控制单元的线路技术中的调节对象和执行时间的复杂性是不令人满意的。为了借助于额定力矩的规定值来改进行驶动力学控制系统的相对缓慢的打滑调节，在应用中并且在构件设计中由于高的材料载荷，需要高的耗费。恰好在电机中的高的动力学潜能不能被充分利用。
因此按本发明，打滑调节器由行驶动力学调节系统的电子控制单元移出到靠近操纵器，相应的驱动控制单元看作为操纵器。
在车载网络中的用于将额定值从行驶动力学调节单元输送到至少一个驱动控制单元的接口按本发明由力矩接口改变成转速接口或额定打滑值接口(包括参考速度或参考转速的传递在内)。
在传统的打滑调节系统中，由行驶动力学控制单元设定调节开始。在此，由于在控制器之间的传递时间，可能出现在车辆中的可感觉到的冲击。借助于本发明，驱动控制器自主地决定，什么时候产生调节需求。从而避免冲击。
如果存在两个独立的驱动马达(例如在与道路耦合的轴混合驱动中)，那么可以设定连同参考速度在内的车轮特定的或轴特定的额定转速或额定转速范围或者额定打滑值或额定打滑范围。
附图说明
在附图中描述本发明的两个实施例。其中：
图1示意地显示，在具有后轮驱动装置和仅一个驱动马达以及在此示例地具有额定打滑值接口的机动车中，用于按本发明方法的主要部件及其作用方式；并且
图2示意地显示，在具有与道路耦合的轴混合全轮驱动装置以及在此示例地具有额定转速接口的机动车中，用于按本发明方法的主要部件及其作用方式。
具体实施方式
在图1中示意地描述用于机动车1的或在机动车1中的行驶动力学调节系统，其具有电子的行驶动力学控制单元2，该行驶动力学控制单元与电子的驱动控制单元3连接。电子的驱动控制单元3示例地设置用于控制内燃机4，该内燃机4用于驱动后轴HA。
行驶动力学控制单元2尤其通过相应编程的功能模块、例如通过额定值生成模块S构成为，使得首先如在上述现有技术中那样，例如由测量的车轮转速nVL、nVR、nHL和nHR以及由纵向加速度传感器的信号ax确定实际的车辆纵向速度vx作为参考速度或参考转速。另外，由横向加速度ay、摩擦系数μ、偏转差△Ψ/dt和车辆纵向速度vx确定用于后轴HA的额定打滑值ssoll。在此优选确定用于惯性滑行的最小允许的额定打滑值ssoll_min和用于牵引运行的最大允许的额定打滑值ssoll_max。
即在本实施例中，将以额定打滑值ssoll_min_HA和ssoll_max_HA的形式的额定打滑范围与作为参考速度的车辆纵向速度vx一起直接传递给驱动控制单元3。驱动控制单元3由此本身在动力学的车轮半径的知识下分别计算用于惯性滑行的必要的额定转速N_min和用于牵引运行的必要的额定转速N_max：
N_min＝vx×(1-ssoll_min_HA)
N_max＝vx×(1+ssoll_max_HA)
另外，由驱动控制单元3检测驱动马达4的实际转速NM_ist。于是在相应编程的转速调节模块NR1中，实际转速NM_ist与在通过两个马达转速阈值(Nmax、Nmin)构成的转速范围之外的转速之间的转速差dNM，即在实际转速NM_ist>Nmax或者<Nmin时，进行校正。
在图2中描述第二实施例，在该第二实施例中，第一驱动控制单元3设置用于控制内燃机4，该内燃机用于驱动第一轴HA(例如后轴)并且第二驱动控制单元5设置用于控制电机6，该电机用于驱动第二轴VA(例如前轴)。
对于驱动控制单元3和5的原则上的按本发明的功能方式，参考对按图1的驱动控制单元3的描述。首先，在行驶动力学控制单元2中确定在此不仅用于后轴HA而且用于前轴VA的最小和最大的额定打滑值ssoll_min和ssoll_max。与按图1的实施例区别在于，在此由行驶动力学控制单元2，基于这些额定打滑值和所确定的车辆参考速度vx，确定用于第一轴HA的最小允许的转速阈值nmin_HA和最大允许的转速阈值nmax_HA以及用于第二轴VA的最小允许的转速阈值nmin_VA和最大允许的转速阈值nmax_VA，并且将它们输出给第一驱动控制单元3和/或第二驱动控制单元5。
在这种情况中这样确定的额定转速范围由行驶动力学控制单元2传递给驱动控制单元3。驱动控制单元3尤其同样通过功能模块的、例如协调模块K1的相应编程构成为，使得将在车轮层面上的最小允许的转速阈值nmin和最大允许的转速阈值nmax分别换算成在驱动马达层面上的最小允许的转速阈值Nmin和最大允许的转速阈值Nmax，只要行驶动力学控制单元2本身还没有在马达层面上预定这些转速值。
在本例子中，所有值仅输出给驱动控制单元3，该驱动控制单元处理用于后轴HA本身的最小允许的转速阈值nmin_HA和最大允许的转速阈值nmax_VA，以及将用于前轴VA的最小允许的转速阈值nmin_VA和最大允许的转速阈值nmax_VA传递给驱动控制单元5用于继续处理。因此，转速调节对于每个轴HA和VA分开地分别由两个驱动控制单元3和5的转速调节模块NR1和NR2类似按第一实施例的处理方式执行。
已知的是，第一，转速和/或打滑值作为额定值来取代作为额定值的力矩导致更快速地校正打滑偏差，并且第二，也采用额定范围来取代一个额定值，明显提高舒适性。
本发明的进一步方案对于全轮驱动车辆是尤其有利的，因此，在全轮驱动时执行差速打滑调节，其中，一个轴(例如前轴)的额定值规定量是另一个轴(例如后轴)的实际值的函数。在按图2的应用例子中，前轴的额定打滑值由后轴的测定的实际打滑值加上一个差速打滑系数得出，该差速打滑系数可以根据行驶情况按经验地形成。通过差速打滑系数能形成确定的全轮行驶特性，这与在前轴和后轴上具有不同车轮半径的混合式轮胎配备可相比。这种混合式轮胎配备方案在测试行驶中对机动性和可再现性起非常积极的作用。通过上面描述的调节方案能形成与轮胎配备无关的行驶特性。

Claims (9)

1.一种在机动车(1)中的行驶动力学调节系统，该行驶动力学调节系统具有电子的行驶动力学控制单元(2)，该行驶动力学控制单元与至少一个驱动控制单元(3；5)连接并且构成为，使得该行驶动力学控制单元确定至少一个额定打滑值(ssoll)或额定打滑范围(ssoll_max_HA、ssoll_min_HA、ssoll_max_VA、ssoll_min_VA)以及作为参考速度的实际车速(vx)并且该行驶动力学控制单元将所述至少一个额定打滑值(ssoll)或者所述额定打滑范围(ssoll_max_HA、ssoll_min_HA；ssoll_max_VA、ssoll_min_VA)与参考速度一起传递给所述至少一个驱动控制单元(3；5)，该驱动控制单元本身通过功能模块(NR1；NR2)根据这些传递的值确定在马达层面上的额定转速值并且执行转速调节，其中，打滑调节器由行驶动力学调节系统的电子的行驶动力学控制单元移出到靠近操纵器，相应的驱动控制单元看作为操纵器。
2.根据权利要求1所述的行驶动力学调节系统，其特征在于，所述额定打滑范围(ssoll_max_HA、ssoll_min_HA、ssoll_max_VA、ssoll_min_VA)通过用于惯性滑行的最小允许的额定打滑值(ssoll_min_HA、ssoll_min_VA)并且通过用于牵引运行的最大允许的额定打滑值(ssoll_max_HA、ssoll_max_VA)来设定。
3.根据权利要求1或2所述的行驶动力学调节系统，其特征在于，第一驱动控制单元(3)设置用于控制第一驱动马达(4)，该第一驱动马达用于驱动第一轴(HA)，并且第二驱动控制单元(5)设置用于控制第二驱动马达(6)，该第二驱动马达用于驱动第二轴(VA)，并且用于第一轴(HA)的最小允许的转速阈值(nmin_HA)和/或最小允许的额定打滑值(ssoll_min_HA)和最大允许的转速阈值(nmax_HA)和/或最大允许的额定打滑值(ssoll_max_HA)以及用于第二轴(VA)的最小允许的转速阈值(nmin_VA)和/或最小允许的额定打滑值(ssoll_min_VA)和最大允许的转速阈值(nmax_VA)和/或最大允许的额定打滑值(ssoll_max_VA)能由行驶动力学控制单元(2)确定并且能输出给第一和/或第二驱动控制单元(3、5)。
4.根据权利要求1或2所述的行驶动力学调节系统，其特征在于，在全轮驱动时执行差速打滑调节，在差速打滑调节中，用于一个轴的额定打滑值设定为另一个轴的实际打滑值的函数。
5.一种在机动车(1)中的行驶动力学调节系统，该行驶动力学调节系统具有电子的行驶动力学控制单元(2)，该行驶动力学控制单元与至少一个驱动控制单元(3；5)连接并且构成为，使得该行驶动力学控制单元确定至少一个额定打滑值(ssoll)或额定打滑范围(ssoll_max_HA、ssoll_min_HA、ssoll_max_VA、ssoll_min_VA)以及作为参考速度的实际车速(vx)并且该行驶动力学控制单元根据所述至少一个额定打滑值(ssoll)确定额定转速或者根据所述额定打滑范围(ssoll_max_HA、ssoll_min_HA、ssoll_max_VA、ssoll_min_VA)确定额定转速范围并且传递给所述至少一个驱动控制单元(3；5)，该驱动控制单元本身通过功能模块(NR1；NR2)根据这些传递的值来执行转速调节，用于校正与额定转速或额定转速范围的不允许的偏差，其中，打滑调节器由行驶动力学调节系统的电子的行驶动力学控制单元移出到靠近操纵器，相应的驱动控制单元看作为操纵器。
6.根据权利要求5所述的行驶动力学调节系统，其特征在于，所述额定打滑范围(ssoll_max_HA、ssoll_min_HA、ssoll_max_VA、ssoll_min_VA)通过用于惯性滑行的最小允许的额定打滑值(ssoll_min_HA、ssoll_min_VA)并且通过用于牵引运行的最大允许的额定打滑值(ssoll_max_HA、ssoll_max_VA)来设定，和/或所述额定转速范围通过用于惯性滑行的最小允许的转速阈值(nmin_HA；nmin_VA)并且通过用于牵引运行的最大允许的转速阈值(nmax_HA；nmax_VA)来设定。
7.根据权利要求5或6所述的行驶动力学调节系统，其特征在于，第一驱动控制单元(3)设置用于控制第一驱动马达(4)，该第一驱动马达用于驱动第一轴(HA)，并且第二驱动控制单元(5)设置用于控制第二驱动马达(6)，该第二驱动马达用于驱动第二轴(VA)，并且用于第一轴(HA)的最小允许的转速阈值(nmin_HA)和/或最小允许的额定打滑值(ssoll_min_HA)和最大允许的转速阈值(nmax_HA)和/或最大允许的额定打滑值(ssoll_max_HA)以及用于第二轴(VA)的最小允许的转速阈值(nmin_VA)和/或最小允许的额定打滑值(ssoll_min_VA)和最大允许的转速阈值(nmax_VA)和/或最大允许的额定打滑值(ssoll_max_VA)能由行驶动力学控制单元(2)确定并且能输出给第一和/或第二驱动控制单元(3、5)。
8.根据权利要求5或6所述的行驶动力学调节系统，其特征在于，在全轮驱动时执行差速打滑调节，在差速打滑调节中，用于一个轴的额定打滑值设定为另一个轴的实际打滑值的函数。
9.一种用于按权利要求1至8之中任一项所述的行驶动力学调节系统的电子的行驶动力学控制单元(2)，该行驶动力学控制单元具有功能模块，该功能模块用于确定至少一个关于车轮或关于轴的最小允许的额定打滑值(ssoll_min_HA；ssoll_min_VA)和/或至少一个关于车轮或关于轴的最小允许的转速阈值(nmin_HA；nmin_VA)以及至少一个关于车轮或关于轴的最大允许的额定打滑值(ssoll_max_HA；ssoll_max_VA)和/或至少一个关于车轮或关于轴的最大允许的转速阈值(nmax_HA；nmax_VA)并且用于将这些确定的值传递给至少一个驱动控制单元，以便使得该驱动控制单元本身能够与这些传递的值相关地进行转速调节。
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