CN110450634B - 用于控制机动车中的驱动设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车(1)中的驱动设备(2)的方法，所述方法包括以下步骤：确定行驶情况信息，该行驶情况信息描述了机动车(1)的至少一个车轮(5)的静摩擦和/或附着力和/或机动车(1)的速度，根据行驶情况信息确定驱动设备(2)的最小转速，和根据最小转速调节或控制驱动设备(2)的转速，特别是使得该转速总是大于最小转速。

Description

用于控制机动车中的驱动设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车中的驱动设备的方法。
背景技术
在机动车中使用所谓的动力装置拖拽力矩调节，以防止当机动车通过动力装置拖拽力矩制动时车轮抱死或强烈地打滑。在此，例如通过电子的轨迹控制装置的控制器获取对于单个车轮的当前的牵引力信息，并对于机动车的单个车轮确定最优的车轮滑移率或合理的转速。如果相应车轮的当前转速低于该限值，则将驱动力矩提高到不低于预期的车轮转速的程度。由于通常不能实现针对单个车轮的驱动，因此通常对于车辆的被驱动的车桥的当前最关键的车轮或在全轮驱动车辆中进行调节。
这种动力装置拖拽力矩调节的力矩规定(Momentvorgabe)——该动力装置拖拽力矩调节用于防止由于拖拽力矩造成的车轮抱死或过于强烈的打滑——可以通过力矩协调器与其它力矩规定、例如与停转保护调节器或怠速调节器的力矩规定并与基于驾驶员的加速踏板致动的力矩规定相组合。这例如从文献EP 1 272 752 B1中已知。
从所述方法中得到相对复杂和较长的调节回路，这是因为例如至少两个控制器、即电子的轨迹控制装置的控制器和动力装置控制器都参与调节。由于用于电子的轨迹控制的控制器典型地必须与多个车辆系统通信，例如与制动系统、驱动系统、可能存在的转向执行机构等通信，因此相应的调节装置或控制装置的最大可实现的时钟节拍受到严格限制。由于调节路径的长度还减小了调节的相位裕度，因此应使相应的调节相对强的衰减以避免不稳定性。
这些因素可能共同导致，所述调节不能在所有的运行状态中足够快速地进行以限制由于拖拽力矩导致的打滑。这造成过于强烈的制动打滑，基于在车轮与行车道之间的附着力-滑移率曲线的形式而必须大大减小该制动打滑，以便重新产生稳定的行驶状态。可能必须甚至对车轮进行驱动以重新减少制动打滑。因此总体上在一些情况下可能至少短暂地导致轨迹稳定性或转向能力的缺乏，或减速可能比预期的理想情况慢地进行。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种相对改善的用于控制驱动设备的方法。
上述目的根据本发明通过开头所述类型的方法实现，该方法包括以下步骤：
-确定行驶情况信息，该行驶情况信息描述了机动车的至少一个车轮的静摩擦和/或附着力和/或机动车的速度，
-根据行驶情况信息确定驱动设备的最小转速，和
-根据最小转速调节或控制驱动设备的转速，特别是使得该转速持续大于最小转速。
所提到的步骤可以特别是被用于实施动力装置拖拽力矩调节，或被所描述的方法步骤代替。在此已知了，通过直接调节或控制驱动设备的转速而不是调节或控制车轮转速的方式，可以缩短所使用的调节路径。如果首先忽略驱动差速器的作用，则驱动设备的转速直接规定了被驱动的车轮的转速，从而由此在结果中也为单个车轮规定最小车轮转速。与调节单个车轮转速相比实现了更多优点。
一方面，最小转速的变化受到实际的最大可能的车辆减速度的限制。因此该变化在动态方面比在现有的动力装置拖拽力矩调节的意义上所确定的用于调节单个车轮转速的力矩规定小。因此也可以使车辆中的通信路径减小负担。
此外，直接控制或调节驱动设备的转速，而不是设置较长的调节路径。这特别是实现了，在驱动设备的控制器上实现调节本身，由此可以实现显著更短的调节路径并明显提高调节器的时钟频率。因此需要较小的相位裕度，由此可以更快速地进行调节本身，就是以较小的衰减。这导致，可以准确地调节预期的滑移率，以此可以实现较高的减速度并由此实现较短的制动路径，其中，同时改善了轨迹稳定性和转向能力。还可以通过简化的调节而减小调节器应用的复杂性，并可以通过单独的控制器提供较少的功能，由此可以实现整体上的成本节省。
可以近似地连续或至少重复地确定最小转速。行驶情况信息例如可以描述估计的或预测的附着力-滑移率曲线。这种附着力-滑移率曲线描述了在车轮滑移率与机动车的纵向方向上的有效摩擦系数或有效减速度之间的关系。为了实现减速，必然存在一定程度上的打滑。附着力-滑移率曲线首先随着增长的滑移率近似线性增长，直至达到最大减速度或最大的有效摩擦力。在滑移率更大时，所达到的减速度或有效的静摩擦力再次下降，由此得到不稳定的行驶行为，这是因为随着滑移率增大，在车轮与道路之间的附着力降低，因此车辆更强烈地打滑。附加或另选地，可以确定静摩擦值、即特别是这种附着力-滑移率曲线的最大值作为行驶情况信息。
原则上从电子的轨迹控制系统的领域中已知了对于行驶情况的当前附着力-滑移率曲线或最大静摩擦值的估计，因此不再赘述。原则上可以规定例如多个离散的附着力-滑移率曲线。例如根据对路面情况的识别可以选择这些附着力-滑移率曲线中的一个，例如借助于导航仪和/或摄像机的数据、例如可以借助于下雨传感器、通过外部数据源的数据和/或同样借助于摄像机确定的天气数据、和/或其它基本知识，例如通过存储在车辆系统中的轮胎数据。
但是也可能的是，确定和/或调整行驶运行中的行驶情况信息、特别是附着力-滑移率曲线。例如可以通过监控被驱动的和未被驱动的车桥的车轮转速确定车轮滑移率。同样可以得知向单个车轮传输的驱动力矩和制动力矩，从而可以在行驶运行的范围中对于单个车轮至少分段地检测或更新附着力-滑移率曲线。
如果转速超过最小转速或超过大于最小转速的另一转速限值，就可以根据规定的理论力矩控制或调节驱动设备。特别是在根据本发明的方法中可以提出，在转速足够大的情况下与力矩相关的控制或调节与低转速的情况下与最小转速相关的控制或调节之间进行切换或平滑转换。可以根据最小转速确定转速限值，例如通过将最小转速与规定的或关于最小转速的系数相乘。
规定的理论力矩可以通过机动车的控制装置规定，该控制装置特别是可以结合多个源的力矩需求，并根据各个力矩需求得出总需求。理论力矩可以例如与在驾驶员方面或通过纵向控制的驾驶员辅助系统规定的行驶力矩规定相关。然而附加地，规定的理论力矩可能受到例如用于电子的轨迹控制、怠速转速调节、停转保护等的控制器的影响。
因此，根据规定的理论力矩对驱动设备的控制或调节可以基本上相当于开头所述的、由现有技术已知的对驱动设备的控制或调节。但是与此不同的是，保证最小转速的维持，就是说，特别是独立于规定的理论力矩避免了驱动设备的转速低于当前的最小转速，以便避免特别是单个车轮的打滑或抱死。
对于机动车的车轮或所述车轮中的至少一个，可以确定与行驶情况信息相关的车轮转速最小值，其中，根据车轮转速最小值确定驱动设备的最小转速。如开头所述，首先可以忽略在不同的车轮之间的差速器的影响，从而通过机动车的变速器或动力传动系规定在车轮转速与驱动设备转速之间的限定的传动比，从而可以由车轮转速最小值直接计算出驱动设备的最小转速。由于如此选择车轮转速最小值(如以下还要更详细描述的)，使得不会出现过大的滑移率，则可以至少在直线向前行驶时假设一个车桥的车轮转速相同，从而可以忽略存在的差速器。但是也可能的是，例如在转弯行驶时，可以考虑由于差速器造成的被驱动的车桥的车轮的预测的转速区别，从而可以对于被驱动的车桥的不同车轮得到不同的虚拟传动比。
在根据本发明的方法中，可以考虑机动车的多个车轮。在此可以对于机动车的多个车轮确定相应的车轮转速最小值，其中，根据最大的车轮转速最小值确定所述最小转速，或可以对于具有当前最大滑移率的车轮确定车轮转速最小值并将其用于计算所述最小转速。换句话说，可以考虑被驱动的车桥或机动车的最关键的车轮用于确定最小转速，该最关键的车轮是：对于该车轮存在其陷入出现抱死或过于强烈的打滑的不稳定的运行范围的最大风险。
可以如此确定车轮转速最小值，使得在机动车的速度下车轮或各个车轮的滑移率小于在车轮与路面之间达到最大的附着力的情况下的滑移率。行驶情况信息可以(如已经描述的)规定附着力-滑移率曲线或至少能实现估计附着力-滑移率曲线的最大值的位置。如果一个车轮的滑移率小于该最大值，则滑移率的进一步增大会导致更高的有效静摩擦值或附着力，因此导致更强的制动。然而，超过最大值的滑移率通常导致，有效的静摩擦随着滑移率增大而进一步降低，以至于进一步降低了制动作用并使轨迹稳定性降低。
在已知车轮几何形状的情况下，由机动车的速度可以在确定的车轮转速下直接计算得到的滑移率。因此在根据本发明的方法中可以选择最佳的滑移率，该最佳的滑移率小于达到最大附着力时的滑移率，并可以计算在机动车的当前速度下由这种滑移率得到的车轮转速。这可以相当于车轮转速最小值。
除了根据本发明的方法外，本发明还涉及一种机动车，该机动车被设计成用于实施根据本发明的方法。机动车可以具有控制装置，通过该控制装置在机动车的至少一个运行模式中实施根据本发明的方法。
机动车可以具有第一控制装置，该第一控制装置被设计成用于确定驱动设备的最小转速并将该最小转速传递给为驱动设备配设的第二控制装置，其中，该第二控制装置被设计成用于，根据最小转速控制或调节驱动设备。在机动车的至少一个运行模式中，最小转速因此通过第一控制装置确定并传递给第二控制装置，据此第二控制装置根据最小转速控制或调节驱动设备。通过机动车的这种构造可以(如已经描述的)实现非常短的调节回路，该调节回路实现了对驱动设备转速的非常快速的调节，由此整体上相对于常见的动力装置拖拽力矩调节可以显著改善机动车的行驶行为。
附图说明
从下面的实施例以及附图中得到本发明的其它优点和细节。在此示出：
图1示出根据本发明的机动车的实施例，通过该机动车可以实施根据本发明的方法的实施例，
图2示例性示出不同行驶情况的附着力-滑移率曲线。
具体实施方式
图1示出具有驱动设备2的机动车1，该驱动设备通过变速器3和差速器4驱动机动车1的后桥的车轮5。特别是当驱动设备2是内燃机时，例如当驾驶员突然松开加速踏板6时可能出现使车轮5制动的拖拽力矩。在此在过于强烈的制动时车轮5可能抱死或强烈地打滑，由此一方面减小了实际在道路上作用的制动力，另一方面减小了机动车1的轨迹稳定性。已知了在这种行驶情况下通过机动车的驾驶员辅助系统有意地提高驱动设备2上的力矩需求，以避免车轮5的强烈打滑或抱死。然而由于这导致相对较长的调节路径，因此在机动车1中使用其它方案，以用于在无力矩需求的情况下避免或减小车轮5的抱死或过于强烈的打滑。
对此在持续的行驶运行中通过例如在机动车1的(车身)电子稳定控制中实施的第一控制装置7检测行驶情况信息，该行驶情况信息描述机动车1的速度以及车轮5的静摩擦或附着力。在此特别是可以根据当前的行驶情况确定、调整或选择对在滑移率与有效摩擦值之间的关系进行描述的附着力-滑移率曲线。根据该变量可以(如以下还要详细说明的)确定驱动设备2的最小转速，其中，如果避免了低于该最小转速，就可以防止车轮5的抱死或过于强烈的打滑。该最小转速被传递给作为驱动设备2的动力装置控制系统的部件的第二控制装置8，由此该第二控制装置8如此调节驱动设备2的转速，使得驱动设备2的转速总是大于最小转速。对此可以通过转速传感器9监控例如输出轴10的转速，并可以通过相应的力矩规定将驱动设备2的转速调节至高于最小转速的转速值。
附着力-滑移率曲线可以用于为当前的行驶情况确定最小转速。图2示出能在不同的行驶情况中出现的附着力-滑移率曲线11、12、13的示例。沿着轴14向右记录相应的车轮5的滑移率，沿轴15向上记录实际实现的附着力或可使用的静摩擦值。曲线11、12、13根据天气情况和行车道路面情况而有所不同。曲线11描述了在干燥的柏油路面上的摩擦性能，曲线12描述了在潮湿的柏油路面上的摩擦性能，曲线13描述了在松散路面上、例如碎石路面上的摩擦性能。
车轮5的滑移率与车轮5的车轮转速以及机动车的速度相关。例如，在控制装置7中可以存储车轮5的周长，从而可以针对确定的车轮转速和确定的速度计算相应的滑移率。如果滑移率小于对于当前参照的附着力-滑移率曲线11、12、13的最大值16、17、18所达到的滑移率，则该行驶行为可以被视为稳定的行驶行为，这是因为进一步增大滑移率会导致有效摩擦值以及制动力的进一步提高。如果超过这个点就会导致应该被避免的、不稳定的行驶行为。
如果对于当前的行驶情况已知了附着力-滑移率曲线11、12、13，则可以对于车轮5确定车轮转速最小值，该车轮转速最小值说明了车轮5的如下转速：在该转速下车轮5的滑移率在机动车1的当前的速度下小于在车轮5与路面之间达到最大的附着力的情况下的滑移率。由于车轮5通过变速器3与驱动设备2耦合，可以在已知变速器3和其它动力传动系的传动比的情况下由该车轮转速最小值直接计算出维持该车轮转速最小值的驱动设备2最小转速。
在机动车1中，为了进行动力装置拖拽力矩调节，应该监控后桥的两个车轮5的滑移率。在全轮驱动的情况下甚至监控四个车轮。可以相应地对于被驱动的车轮5中的最关键的车轮实施所述方法，就是说，对于当前出现最大滑移率的车轮实施所述方法。可以通过由转速传感器19监控车轮5的车轮转速来确定车轮5的滑移率。根据当前的速度可以计算滑移率。例如可以通过由另外的转速传感器21监控未被驱动的车轮20的转速的方式确定该速度。补充或另选地，可以分析处理导航系统23的位置数据和/或摄像机22的视频数据，以便确定当前的车辆速度。
为了确定当前正确的附着力-滑移率曲线11、12、13，可以使用存储在控制装置7中的基本知识。例如可以在那里已经存储了对于不同的路面和/或天气情况的附着力-滑移率曲线11、12、13，或可以规定如下的附着力-滑移率曲线，即可以通过一个或多个在行驶运行的过程中确定的参数来对该附着力-滑移率曲线参数化。附着力-滑移率曲线的变化特别是与当前的天气情况以及路面情况相关。关于天气情况的信息可以例如通过摄像机22检测或通过通信装置24无线地接收或从服务器处调用。为了确定行车道路面也可以分析处理摄像机22的视频数据和/或可以从导航系统23中读取描述路面情况的路段信息。根据所述信息确定的附着力-滑移率曲线11、12、13可以在持续的行驶运行中被修正或调整。为此可以特别监控被传递到车轮5上的力矩以及由此分别产生的滑移率。
除了所说明的、如此控制或调节驱动设备2的转速，使得尽可能不低于针对当前的行驶情况所确定的最小转速外，只要满足了该条件，就应该根据转矩规定控制驱动设备2。为此，控制装置7通过控制装置8为驱动设备2规定理论力矩。该理论力矩可以特别是与通过传感器25检测的加速踏板6位置有关。该理论力矩可以通过另外的车辆系统来修改，例如通过怠速转速调节系统、停转保护系统、(车身)电子稳定控制系统等来修改。在此，控制装置8可以被设计成用于，如果超过转速限值，就根据理论力矩进行对驱动设备的控制。在此，可以根据当前的转速在基于转速的调节或控制与基于转矩的调节或控制之间进行硬切换。但是优选进行调节方式或控制方式的平滑转换/过渡转换。

Claims (5)

1.一种用于控制机动车(1)中的驱动设备(2)的方法，所述方法包括以下步骤：
-确定行驶情况信息，该行驶情况信息描述了机动车(1)的至少一个车轮(5)的静摩擦和/或附着力和/或机动车(1)的速度，
-根据行驶情况信息确定驱动设备(2)的最小转速，和
-根据最小转速调节或控制驱动设备(2)的转速，特别是使得该转速总是大于最小转速，
对于机动车(1)的车轮(5)或所述车轮(5)中的至少一个车轮确定与行驶情况信息相关的车轮转速最小值，其中，根据车轮转速最小值确定所述最小转速，
如此确定车轮转速最小值，使得车轮(5)或各个车轮(5)的滑移率在机动车(1)的当前的速度下小于在车轮(5)与路面之间达到最大的附着力的情况下的滑移率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果转速超过最小转速或超过大于最小转速的另一转速限值，就根据规定的理论力矩控制或调节驱动设备(2)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于机动车(1)的多个车轮(5)确定各自的车轮转速最小值，其中，根据最大的车轮转速最小值确定所述最小转速，或对于具有当前最大滑移率的车轮(5)确定车轮转速最小值并将其用于计算所述最小转速。
4.一种机动车，其特征在于，该机动车被设计成用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
5.根据权利要求4所述的机动车，其特征在于，所述机动车包括第一控制装置(7)，该第一控制装置被设计成用于确定驱动设备(2)的最小转速并将最小转速传递给为驱动设备配设的第二控制装置(8)，其中，第二控制装置(8)被设计成用于，根据最小转速控制或调节驱动设备(2)。
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