DE102008064745B3

DE102008064745B3 - Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008064745B3
Application number: DE102008064745.4A
Authority: DE
Inventors: Eric Luehrsen; Michael Glenn Fodor; Don Perlick; Daniel Dunn
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2028-10-30
Also published as: US20090112437A1; CN101423028A; CN101423028B; GB2454336A; DE102008053628B4; GB2454336B; US7853389B2; DE102008053628A1; GB0819735D0

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit Rädern, wobei das Fahrzeug ein Gaspedal aufweist, das von einem Fahrer betätigt wird, wobei das Verfahren umfasst:Steuern eines Radschlupfes auf einen ersten Wert, wobei der erste Wert unabhängig von einer vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist; undSteuern des Radschlupfes auf einen zweiten Wert, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein Schwellwert für eine erste Zeitdauer ist, wobei der zweite Wert auf die vom Fahrer angeforderte Ausgabe bezogen ist und proportional zu der vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist, wobei eine Proportionalitätsrate so ansteigt, wie die erste Zeitdauer ansteigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebssteuerung eines Fahrzeuges, und insbesondere eine koordinierende Antriebssteuerung bei der Vorführung und Demonstration von Raddurchdrehereignissen.
Die Antriebssteuerung kann, wenn sie aktiviert ist, eine Drehmomentanforderung des Fahrers aufheben und betreibt stattdessen den Motor mit einer reduzierten Drehmomentausgabe und/oder erhöht die Radabbremsung, um das Raddurchdrehen zu reduzieren. Das reduzierte Raddurchdrehen oder der Schlupf kann den Kraftschluss zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche erhöhen, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, Oberflächen mit geringer Reibung zu bewältigen. Eine solche Methode beruht auf der Voraussetzung, dass die Reduzierung des Radschlupfes einen erhöhten Kraftschluss erzeugt.
Jedoch kann auf einer Oberfläche mit einem hohen Reibungskoeffizienten µ (z.B. einer Rennbahn oder einer Demonstrationsoberfläche) ein höherer Radschlupf unter bestimmten Umständen eine verbesserte Beschleunigung und Leistung schaffen. Dies kann besonders zutreffen, wenn ein Fahrer verschiedene Demonstrationen mit geringer Geschwindigkeit vorführt und/oder die Leistungsgrenzen auf einer geschlossenen Rennbahn testen will. Daher kann der Fahrer in solchen Situationen die Antriebssteuerung vollständig manuell ausschalten, um zum Beispiel das Raddurchdrehen während eines Beschleunigungsvorgangs zu erzeugen.
Bei einer solchen Methode wurde jedoch ein Problem erkannt. Insbesondere haben viele Fahrer nicht die Erfahrung, einen gewünschten Wert des Radschlupfes zu erzielen und zu steuern. Überdies kann es, selbst wenn der Fahrer ein gewünschtes Niveau des Schlupfes beim Beschleunigen aus dem Stillstand mit eingeschalteter Antriebssteuerung erzeugen kann, für den Fahrer schwierig sein, die Verringerung des Schlupfes so zu steuern, wie das Fahrzeug beschleunigt, um tatsächlich irgendeine Verbesserung der Fahrzeugbeschleunigung im Vergleich zu einer Beschleunigung mit geringem oder gar keinem Schlupf zu erreichen. Gleichermaßen kann es ebenso schwierig für den Fahrer sein, während des Raddurchdrehereignisses manuell in die Antriebssteuerung einzugreifen, um einen gesteuerten Übergang zu rutschfreien Zuständen während des Fahrzeugstarts zu erzielen.
Die DE 10 2005 047 994 A1 , DE 199 33 087 A1 , DE 10 2005 051 145 A1 und GB 2 446 419 A beschreiben jeweils ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges, bei dem ein Radschlupf durch eine Antriebsdrehmomentsteuerung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird.
Deshalb ist es erwünscht, ein System und ein Verfahren vorzusehen, die eine Antriebssteuerung mit einem gewissen Grad an Steuerung durch den Fahrer bieten können, um verschiedene Antriebsanforderungen für bestimmte Antriebsereignisse zu erfüllen.
Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 oder 9 sowie durch ein Fahrzeug nach den Merkmalen aus dem Anspruch 15 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach einem Lösungsweg ist ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit Rädern und einem Pedal vorgesehen, das von einem Fahrer betätigt wird. Das Verfahren umfasst das Steuern eines Radschlupfes auf einen ersten Wert bei einem ersten Straßenzustand, wobei der erste Wert unabhängig von einer vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist, und das Steuern des Radschlupfes auf einen zweiten Wert bei einem zweiten Straßenzustand, wobei der zweite Wert auf die vom Fahrer angeforderte Ausgabe bezogen ist und der zweite Straßenzustand eine höhere Reibung als der erste Straßenzustand hat.
Das Steuerungsverfahren und das Steuerungssystem, die oben beschrieben sind, ermöglichen verschiedene Funktionen. Zum Beispiel, wenn Bedingungen vorhanden sind, bei welchen ein Fahrer einen verbesserten Betrieb mit Radschlupf erreichen kann (z.B. hohe Straßenreibung µ und/oder Umgebungstemperatur), ermöglicht das Verfahren dem Fahrer, den Radschlupf oder das Raddurchdrehen direkt mittels des Pedals zu steuern. Daher kann, statt die Anforderung des Fahrers als ein Drehmoment umzusetzen, die Anforderung des Fahrers das Niveau des Radschlupfes bestimmen, wobei eine größere Betätigung zu einem größer gesteuerten Schlupf führt. Auf diese Weise kann ein Fahrer die Demonstration des Raddurchdrehens und Beschleunigungsvorgänge auf Hochleistungsbahnen leichter vorführen.
Ebenso kann in dem Beispiel, wo der zweite Wert des gesteuerten Schlupfes mit Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert wird, ein gesteuerter Übergang zu reduziertem oder gar keinem Betrieb während der Beschleunigung sanft erreicht werden, so dass ein relativ unerfahrener Fahrer tatsächlich einen schnelleren Fahrzeugstart erzielen kann. Daher kann der normale Betrieb mit der Bewegung lediglich des Pedals wiederhergestellt werden.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeuges mit einem Antriebssteuerungssystem;
2 ein Hochniveau-Flussdiagramm, das ein Antriebssteuerungsverfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
3 eine schematische Beziehung der Antriebsdrehmomentausgabe zu der Pedalposition und eine schematische Beziehung des Radschlupfes zu der Pedalposition in normalen Fahrzeugbetriebszuständen ohne eingeschalteter Antriebssteuerung;
4 eine schematische Beziehung der Antriebsdrehmomentausgabe zu der Pedalposition und eine schematische Beziehung des Radschlupfes zu der Pedalposition während einer Antriebssteuerung;
5 eine schematische Beziehung der Antriebsdrehmomentausgabe zu der Pedalposition und eine schematische Beziehung des Radschlupfes zu der Pedalposition während einer Antriebssteuerung mit unterschiedlichem Schlupfziel durch das Pedal;
6 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Antriebssteuerung mit unterschiedlichen Schlupfzielen für ein bewegungsunfähiges Fahrzeug darstellt;
7 ein schematisches Steuerungsdiagramm, das einen beispielhaften Steuerungsalgorithmus für eine zeit- und pedalbezogene Hilfe bei der Antriebssteuerung für ein bewegungsunfähiges Fahrzeug darstellt;
8 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Antriebssteuerung darstellt, das zur Vorführung und Demonstration des Raddurchdrehens eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; und
9 ein schematisches Steuerungsdiagramm, das einen beispielhaften Steuerungsalgorithmus zum Modifizieren eines Schlupfziels für eine Antriebssteuerung während der Vorführung und Demonstration eines Fahrzeuges darstellt.

1 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeuges 10 mit einem Antriebssteuerungssystem. Wie in 1 gezeigt, kann das Fahrzeug 10 Rad- und Reifenanordnungen 12a, 12b, 12c und 12d aufweisen. Ein Antriebssystem 14, das mit einer Antriebseinheit 16 gekuppelt ist, kann Leistung über ein vorderes Differential 18 und ein hinteres Differential 20 an die Rad- und Reifenanordnungen 12a-d liefern. Das Antriebssystem 14 kann eine Motorsteuereinrichtung 15 und einen Antriebsstrang 17 aufweisen. Die Motorsteuereinrichtung 15 kann ein mikroprozessorbezogenes System sein. Der Antriebsstrang 17 kann Leistung von einer Leistungserzeugungseinheit, wie einem Verbrennungsmotor, einem Hybridsystem, einem Elektroantriebssystem, oder einem Brennstoffzellensystem liefern. Die Motorsteuereinrichtung 15 kann die Größe des Drehmoments und somit die Größe des Schlupfes steuern, der an jedem der Räder erzeugt wird. Das Antriebssystem 14 kann die Größe der Leistungsabgabe verändern, um eine Änderung des Drehmoments an den Rad- und Reifenanordnungen 12a-d zu bewirken.
Das Antriebssystem 14 kann ein Drehmoment über die Antriebseinheit 16, welche ein Getriebe aufweisen kann, an das vordere Differential 18 und das hintere Differential 20 liefern. Bei einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb würde lediglich das hintere Differential 20 vorhanden sein. Ein Vierrad- oder Allradantriebssystem kann sowohl das vordere Differential 18 als auch das hintere Differential 20 aufweisen. Ferner kann bei einem bestimmten Allradantriebssystem ein zusätzliches Mittendifferential vorgesehen sein.
Das Fahrzeug 10 kann ein Bremssystem 24 zum Betätigen von Bremsen 26a, 26b, 26c und 26d aufweisen. Das Bremssystem 24 kann ein elektrisches, elektrohydraulisches oder hydraulisches System aufweisen. Die Bremsen werden in Reaktion auf eine Fahrereingabe betätigt.
Das Fahrzeug 10 kann auch ein Antriebssteuerungssystem 30 aufweisen. Das Antriebssteuerungssystem 30 kann mit dem Antriebssystem 14 und direkt oder indirekt mit Raddrehzahlsensoren 32a, 32b, 32c und 32d gekuppelt sein. Das Antriebssteuerungssystem 30 kann ein Steuerungssignal oder einen Drehmomentbefehl erzeugen, um die Größe des Motordrehmoments auf die Erfassung eines rutschenden Rades zu reduzieren. In einigen Ausführungsformen kann das Antriebssteuerungssystem auch einen Bremsbefehl erzeugen, um die Radabbremsung auf die Erfassung des rutschenden Rades von den Raddrehzahlsensoren zu erhöhen.
Die Raddrehzahlsensoren können unter anderem Informationen zur Antriebssteuerung liefern. Wie in 1 gezeigt, können die Raddrehzahlsensoren 32a, 32b, 32c und 32d direkt mit den Rädern gekuppelt sein. In einigen Ausführungsformen können die Raddrehzahlsignale die Ausgabe von einem Antiblockiersystem, einem Achssensor usw. sein.
Außerdem können verschiedene dynamische Sensoren mit dem Antriebssteuerungssystem 30 gekuppelt sein. Die dynamischen Sensoren können einen Giergeschwindigkeitssensor 36, einen Querbeschleunigungssensor 38 und einen Längsbeschleunigungssensor 40 aufweisen. Der Giergeschwindigkeitssensor 36 erzeugt ein Giergeschwindigkeitssignal entsprechend der Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges. Von dem Giergeschwindigkeitssensor 36 kann auch die Gierbeschleunigung bestimmt werden. Der Querbeschleunigungssensor 38 erzeugt ein Querbeschleunigungssignal entsprechend der Querbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie. Der Längsbeschleunigungssensor 40 erzeugt ein Längsbeschleunigungssignal entsprechend der Längsbeschleunigung des Fahrzeuges. Die verschiedenen Sensoren können direkt mit verschiedenen fahrzeugdynamischen Steuerungssystemen, wie einem Giersteuerungssystem oder einem Überrollstabilitäts-Steuerungssystem gekuppelt sein. Ein Rollgeschwindigkeitssensor 42 kann auch verwendet werden, um die Lastverlagerung für das Fahrzeug zu bestimmen.
2 ist ein Hochniveau-Flussdiagramm, das ein Antriebssteuerungsverfahren 100 zum Betreiben eines Fahrzeuges 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die Antriebssteuerung kann zur Steuerung des Raddurchdrehens oder des Radschlupfes verwendet werden, um die Fahrzeugsteuerung aufrechtzuerhalten. Obwohl eine geringe Größe des Radschlupfes unter normalen Antriebsbedingungen auftritt, kann zusätzlicher Schlupf unter manchen Bedingungen die Wechselwirkung (z.B. Kraftschluss) zwischen der Straßenoberfläche und den Reifen erheblich reduzieren. Demzufolge können die Räder frei durchdrehen, anstatt sie wie gewünscht arbeiten, wie zum Beispiel das Fahrzeug in eine gewünschte Richtung beschleunigen oder bewegen. Üblicherweise erzeugt ein Fahrzeugantriebsstrang eine Leistungsabgabe, wie eine Drehmomentausgabe bezogen auf eine Anforderung des Fahrers. Jedoch wird während der Antriebssteuerung die Anforderung des Fahrers üblicherweise aufgehoben. Stattdessen kann der Antriebsstrang eine reduzierte Drehmomentausgabe unabhängig von der Anforderung des Fahrers erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann das Bremssystem eine erhöhte Radabbremsung an einem oder mehreren Rädern erzeugen. Die reduzierte Drehmomentausgabe und die erhöhte Radabbremsung können den Radschlupf reduzieren, was zu einer erhöhten Wechselwirkung zwischen Straßenoberfläche und Reifen führt. Daher kann das Fahrzeug die gewünschte Wechselwirkung zwischen Straßenoberfläche und Reifen für normale Antriebsbedingungen erlangen.
Obwohl ein verringerter Radschlupf während der Antriebssteuerung erzielt wird, kann in manchen Zuständen, wo die Antriebssteuerung aktiviert ist, ein Raddurchdrehen oder Radschlupf erwünscht sein, der größer als der Zielwert ist. Zum Beispiel kann ein hoher Radschlupf ein bewegungsunfähiges Fahrzeug in manchen Straßenzuständen bewegen. In einem anderen Beispiel kann ein hoher Radschlupf vor dem Starten eines Fahrzeuges während der Demonstration einer Vorführung erwünscht sein. Obwohl nach einer Methode die Antriebssteuerung ausgeschaltet oder in einen alternativen Antriebssteuerungsmodus geschaltet werden kann, kann das Ausschalten und das anschließende Einschalten der Antriebssteuerung oder das Schalten in Betriebsmodi manuelle Betätigungen durch einen Fahrer erfordern. Jedoch kann nach einer alternativen Methode, wie hierin beschrieben, der Fahrer die Steuerung des Radschlupfes in speziellen Situationen einschalten, um gewünschte Ziele während der Antriebssteuerung in einer sanfteren und kontinuierlicheren Weise zu erreichen.
Ferner versteht es sich, dass eine gesteuerte Drehmomentausgabe von dem Antriebsstrang nicht unbedingt zu einem gesteuerten Radschlupf führt. Zum Beispiel kann Reibung zwischen der Straßenoberfläche und dem Reifen zeitveränderlich sein, und daher kann für ein bestimmtes Raddrehmoment das Raddurchdrehen schnell variieren und wesentlich von Bedingungen abhängen.
Mit Rückbezug auf 2 umfasst ein Verfahren 100 zuerst bei 102 das Lesen einer Pedalposition, die von einem Fahrer aktiviert wird. Das Verfahren 100 umfasst bei 104 das Bestimmen einer gewünschten Antriebsstrangausgabe, wie einer Drehmomentausgabe bezogen auf die Pedalposition und Betriebsparameter, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Übersetzungsverhältnis usw. Die Pedalposition kann eine vom Fahrer angeforderte Ausgabe oder eine Vorgabe des Fahrers anzeigen. Als nächstes bestimmt das Verfahren 100 bei 106, ob eine Antriebssteuerung eingeschaltet ist. Wenn die Antriebssteuerung nicht eingeschaltet ist, umfasst das Verfahren 100 das Steuern der Drehmomentausgabe bezogen auf eine vom Fahrer angeforderte Ausgabe. Bei 108 arbeitet das Fahrzeug in einem normalen Zustand, wo der Antriebsstrang eine Drehmomentausgabe an die Rad- und Reifenanordnungen des Fahrzeuges bezogen auf eine Vorgabe des Fahrers erzeugt, wie durch die Pedalposition dargestellt wird. Wie oben beschrieben, kann der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor, ein elektrisches Hybridsystem, ein elektrisches System, ein Kraftstoffzellensystem oder ein anderes System aufweisen, welches das Fahrzeug antreibt.
Wenn die Antriebssteuerung eingeschaltet ist, wird das Fahrzeug in einem Antriebssteuerungsmodus betrieben. Die Antriebssteuerung kann automatisch eingeschaltet werden, wenn ein bestimmter Schwellwert erfüllt ist. Zum Beispiel kann die Antriebssteuerung aktiviert werden, wenn ein hoher Radschlupf oder ein freies Durchdrehen von den Raddrehzahlsensoren erfasst wird. Alternativ kann die Antriebssteuerung mittels einer Betätigungseinrichtung an einem Armaturenbrett des Fahrzeuges von dem Fahrer manuell ausgelöst werden. Das Verfahren 100 bestimmt bei 110 ein nominelles Schlupfziel für die Antriebssteuerung. Das nominelle Schlupfziel kann ein vorbestimmter Wert für die Antriebssteuerung sein. In einigen Ausführungsformen kann das nominelle Schlupfziel aus einer Tabelle oder polynomial mit zwei unabhängigen Eingaben eines Straßen-Reifen-Reibungskoeffizienten µ und der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt werden. Wenn das nominelle Schlupfziel überschritten wird, kann die Vorgabe des Fahrers für ein größeres Drehmoment mittels des Gaspedals zu einem noch höheren Radschlupf führen. Daher kann, wie oben beschrieben, ein Eingriff durch die Antriebssteuerung benutzt werden, um die Vorgabe des Fahrers aufzuheben und den Radschlupf auf das vorbestimmte Niveau zu steuern.
Als nächstes bestimmt das Verfahren 100 bei 112, ob ein hoher Radschlupf eingeschaltet ist. Wie oben beschrieben, kann ein hoher Radschlupf unter manchen Bedingungen erwünscht sein. Zum Beispiel kann ein hoher Radschlupf während der Demonstration einer Vorführung erwünscht sein. In einem anderen Beispiel kann ein hohes Raddurchdrehen möglich sein, um ein bewegungsunfähiges Fahrzeug unter bestimmten Umständen zu bewegen. Daher kann das Verfahren 100 eine Strategie aufweisen, um solche Anforderungen zu erfüllen, ohne die Antriebssteuerung auszuschalten oder in einen anderen Antriebssteuerungsmodus zu schalten.
Wenn der hohe Radschlupf nicht eingeschaltet ist, umfasst das Verfahren 100 das Steuern der Drehmomentausgabe bezogen auf das Schlupfziel. Von Schritt 112 bis Schritt 114 kann das Fahrzeug mit einer normalen Antriebssteuerung arbeiten. Wie oben beschrieben, kann in einigen Ausführungsformen die Drehmomentausgabe reduziert werden, um den Schlupf auf oder unter das Schlupfziel zu steuern. Die Drehmomentausgabe ist unabhängig von der vom Fahrer angeforderten Ausgabe während der normalen Antriebssteuerung. Daher kann der Fahrer weder die Drehmomentausgabe noch den Radschlupf steuern.
Wenn der hohe Radschlupf eingeschaltet ist, umfasst das Verfahren 100 bei 116 das Modifizieren des nominellen Schlupfziels bezogen auf die Pedalposition. Auf diese Weise kann der Fahrer den Radschlupf steuern. Der hohe Radschlupf kann mittels der Betätigung des Pedals durch den Fahrer erreicht werden. Daher nimmt der Fahrer in einem gewissen Grad der Steuerung Einfluss auf den Fahrzeugbetrieb. Die Modifikation des nominellen Schlupfziels kann von Antriebssteuerungsereignissen abhängen und wird unten ausführlich beschrieben. Wie unten mit Bezug auf die 6 und 7 näher beschrieben, kann die Steuerung des erhöhten Radschlupfes auf ein Niveau, das in Reaktion auf die Pedalposition bestimmt wird, in einem Bewegungsunfähigkeitszustand des Fahrzeuges verwendet werden, der für eine bestimmte Zeitdauer fortbesteht. Außerdem kann, wie unten mit Bezug auf die 8 und 9 weiter beschrieben ist, die Steuerung während der Vorführung eines Durchdrehbetriebs auf Oberflächen mit hoher Reibung verwendet werden.
Als nächstes bestimmt das Verfahren 100 bei 118, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein Schwellwert ist. In einigen Ausführungsformen kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellwert überschreitet, ein hoher Radschlupf nicht mehr erwünscht sein. In einem Beispiel kann die Antriebssteuerung mit dem nominellen Schlupfziel für die geänderte Fahrzeuggeschwindigkeit geeigneter sein. In einem anderen Beispiel kann es erwünscht sein, im normalen Fahrzeugbetriebszustand zu arbeiten, wo die Drehmomentausgabe proportional zu der Vorgabe des Fahrers ist.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Schwellwert ist, kann das Verfahren 100 bei 120 das Einstellen des Schlupfziels umfassen, um das modifizierte Schlupfziel so zu reduzieren, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Das Schlupfziel kann allmählich oder kontinuierlich so eingestellt werden, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Danach kann das Fahrzeug unter normaler Antriebssteuerung mit einem festgelegten nominellen Schlupfziel betrieben werden.
Nach dem Schritt 120 kann das Verfahren 100 zu Schritt 114 übergehen, wo die Drehmomentausgabe bezogen auf das Schlupfziel gesteuert wird. Von Schritt 116 zu Schritt 120 kann die Drehmomentausgabe in Abhängigkeit von der Vorgabe des Fahrers gesteuert werden. Wie das Pedal betätigt wird, so wird das Schlupfziel modifiziert oder eingestellt. Daher kann der Radschlupf so geändert werden, wie sich das Schlupfziel ändert.
Das Verfahren 100 macht es möglich, verschiedene Fahrzeugbetriebsmodi zu integrieren. Zum Beispiel kann eine normale Antriebssteuerung sanft durch das Gaspedal in eine spezielle Antriebssteuerungsfunktion umgesetzt werden, die einen gesteuerten Radschlupf ermöglicht. Die spezielle Antriebssteuerung kann gleichmäßig so ablaufen, wie sich die Fahrzeuggeschwindigkeit ändert.
Speziell umfasst das Verfahren 100 bei 112 das Betreiben des Antriebsstranges mit einer Drehmomentausgabe, die bezogen auf das nominelle Schlupfziel und das tatsächliche Raddurchdrehen bestimmt wird. Die bestimmte Drehmomentausgabe kann das vom Fahrer angeforderte Drehmoment durch Reduzieren des Drehmoments aufheben, um den Radschlupf bezogen auf eine Radschlupfrückkopplung aktiv zu steuern. Mit anderen Worten kann in manchen Zuständen der Antriebsstrang gesteuert werden, um eine Drehmomentausgabe unabhängig von der Vorgabe des Fahrers in manchen Zuständen zu liefern, bis die Antriebssteuerung die Drehmomentausgabe nicht mehr reduzieren muss, um den Schlupf zu steuern. Es ist zu beachten, dass in einigen Ausführungsformen die Reduzierung der Drehmomentausgabe durch Verringern des Motordrehmoments und/oder Erhöhen der Radabbremsung mittels eines Antiblockiersystems erreicht werden kann. In manchen Zuständen kann der Antriebsstrang gesteuert werden, um das Schlupfziel derart zu variieren, dass der Radschlupf von dem Fahrer gesteuert werden kann. Mit Bezug auf die 3 bis 5 werden verschiedene Beziehungen zwischen dem Pedal, der Drehmomentausgabe des Antriebsstrangs, und dem Radschlupf erläutert. Die Diagramme zeigen bei einem hohen Niveau, wie die Drehmomentausgabe und der Schlupf mit der Pedalbetätigung in unterschiedlichen Zuständen in Wechselbeziehung stehen. Speziell zeigt 3 die Wechselbeziehung in Zuständen, wo die Antriebssteuerung nicht eingreift, 4 zeigt die Wechselbeziehung, wo die Antriebssteuerung die Vorgabe des Fahrers aufhebt, um den Antrieb des Fahrzeuges bei Straßenzuständen mit geringer Reibung zu unterstützen, und 5 zeigt die Wechselbeziehung, wo der Fahrer eine direkte Wechselwirkung mit der Steuerung des Radschlupfes hat, um eine verbesserte Vorführung unter bestimmten Bedingungen zu schaffen, wo höhere Werte des Radschlupfes erwünscht sein können.
Speziell mit Bezug auf 3 sind schematische Beziehungen zwischen der Drehmomentausgabe des Antriebsstranges und der Pedalposition und zwischen dem Radschlupf und der Pedalposition in Zuständen gezeigt, wo die Antriebssteuerung nicht eingreift, sondern vielmehr der Fahrer die Drehmomentausgabe des Antriebsstranges mittels des Pedals steuert. Wie in 3 gezeigt, steigt in normalen Fahrzeugbetriebszuständen die Drehmomentausgabe proportional zu der Pedalposition an, d.h. die Drehmomentausgabe des Antriebsstranges variiert in Reaktion auf eine Vorgabe des Fahrers. Obwohl dieses Beispiel eine lineare Beziehung zeigt, ist dies lediglich ein Beispiel, und verschiedene Beziehungen können verwendet werden. Obwohl irgendein reduzierter Wert des Radschlupfes in normalen Fahrzeugbetriebszuständen existieren kann, wird ein solcher Schlupf toleriert, da die Reibung zwischen der Straßenoberfläche und dem Rad noch ausreichend hoch sein kann, um den erforderlichen Kraftschluss für die Fahrzeugbewegungen zu schaffen. Ferner steht, da der Schlupf bei der Steuerung des Abtriebs nicht verwendet wird, der Schlupf nicht in Wechselbeziehung mit der Pedalbetätigung.
4 zeigt ebenfalls die Drehmomentausgabe und den Radschlupf, jedoch für Zustände, wie zum Beispiel rutschige Straßen, wo die Vorgabe des Fahrers aufgehoben wird, sobald die Vorgabe des Fahrers zu einem übermäßigen Schlupf führen würde. Speziell kann für sehr geringe Pedalbetätigung das angeforderte Drehmoment in Reaktion auf die Pedalbetätigung geliefert werden, da das geringe Drehmomentniveau nicht zu einem übermäßigen Schlupf führen würde. Jedoch steuert, sobald ein übermäßiger Schlupf erzeugt wird, die Antriebssteuerung die Drehmomentausgabe (z.B. durch das erzeugte Radbremsmoment und/oder durch Reduzieren des Motordrehmoments), um den Schlupf zu steuern. Unter dieser Bedingung steht, wie in 4 gezeigt, die Drehmomentausgabe nicht in Wechselbeziehung mit der Pedalbetätigung. Daher gibt es, wenn der Fahrer das Pedal bewegt, keine Auswirkung auf das Raddrehmoment, und das Drehmoment ist unabhängig von der Pedalposition (wenn natürlich die Gaspedalbetätigung nicht derart reduziert wird, dass ein so geringes Drehmoment angefordert wird, dass ein übermäßiger Schlupf vermieden wird). Obwohl 4 gerade einen beispielhaften Schlupfzustand zeigt, versteht es sich, dass diese nur erläuternden Zwecken dient.
5 zeigt den Radschlupf für Zustände (wie eine Rennbahn oder ein bewegungsunfähiges Fahrzeug), wo die Vorgabe des Fahrers einen Schlupf erzeugt, jedoch umgesetzt wird, um ein Schlupfniveau anstelle eines Drehmomentniveaus zu steuern. Wie in 5 gezeigt, ist der Radschlupf auf die Pedalposition bezogen. Zum Beispiel kann das Radschlupfziel direkt proportional zu der Pedalbetätigung sein. Obwohl 5 eine geradlinige Beziehung zeigt, ist diese lediglich für erläuternde Zwecke vorgesehen.
Weiter mit Bezug auf 5 steht das Drehmoment nicht in direkter Wechselbeziehung zu der Pedalbetätigung dadurch, dass das Drehmoment gesteuert wird, um den gewünschten Schlupf zu schaffen. Daher steuert, während die Betätigung des Pedals zu einer Änderung der Drehmomentausgabe führen kann, das Drehmoment den Schlupf, anders als wenn es mit der Pedalbetätigung in direkter Wechselbeziehung steht. 5 stellt den Antriebssteuerungsbetrieb dar, wo der Fahrer einen bestimmten Grad der Steuerung über dem Radschlupfbetrieb hat.
Mit Bezug auf 6 werden zusätzliche Details des Antriebssteuerungsbetriebs mittels des Verfahrens 200 erläutert, wo das Schlupfziel für ein bewegungsunfähiges Fahrzeug eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann, wenn ein Fahrzeug bewegungsunfähig ist, der Radschlupf unter ein vorbestimmtes Niveau gesteuert werden, um die Wechselwirkung zwischen Straßenoberfläche und Reifen durch Reduzieren der Drehmomentausgabe zu erhöhen. Jedoch kann die Antriebssteuerung nicht immer in der Lage sein, das Fahrzeug zu bewegen. Fruchtlose Bemühungen durch den Fahrer (z.B. Drücken des Gaspedals mit wenig bis gar keiner Wirkung auf die Drehmomentausgabe des Antriebsstranges) können den Fahrer mangels Steuerung über das Fahrzeug entmutigen. Daher kann es erwünscht sein, dem Fahrer ein gewisses Maß an Steuerung zu vermitteln. Das Verfahren 200 stellt ein beispielhaftes Programm dar, um das Radschlupfziel durch ein Gaspedal zu variieren, um dem Fahrer eine solche Steuerung bereitzustellen.
Zuerst bestimmt das Verfahren 200 bei 202, ob die Antriebssteuerung eingeschaltet ist. Wenn die Antriebssteuerung eingeschaltet ist, umfasst dann das Verfahren 200 bei 204 das Bestimmen eines nominellen Schlupfziels für die Antriebssteuerung. Da die Reibung zwischen der Straßenoberfläche und den Reifen umgekehrt proportional zu der Raddrehzahl oder dem Radschlupf ist, kann eine niedrige Raddrehzahl zu einer höheren Reibung führen. Daher kann die Steuerung des Radschlupfes auf oder unter das nominelle Schlupfziel die Wechselwirkung zwischen Straßenoberfläche und Reifen oder den für normalen Fahrzeugbetrieb erforderlichen Kraftschluss erreichen.
Als nächstes bestimmt das Verfahren 200 bei 206, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein erster Schwellwert für länger als eine vorbestimmte Zeitdauer ist. Der erste Schwellwert kann ein Antriebsereignis oder einen Fahrzeugzustand anzeigen. In einigen Ausführungsformen kann der erste Schwellwert Null sein, was anzeigt, dass sich das Fahrzeug nicht bewegt oder dass das Fahrzeug bewegungsunfähig ist.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als der erste Schwellwert ist, umfasst das Verfahren 200 dann bei 208 das Modifizieren des Schlupfziels in Reaktion auf die Betätigung des Gaspedals. Auf diese Weise kann der Radschlupf von dem Fahrer gesteuert werden. In einigen Ausführungsformen kann der Radschlupf während der Antriebssteuerung durch eine Vorgabe des Fahrers erhöht werden. Ferner kann in einigen Ausführungsformen das Modifizieren des Schlupfziels das Erhöhen des Schlupfziels bezogen auf eine erhöhte Pedalposition umfassen, wie in 5 dargestellt ist, um einen gesteuerten Radschlupf zu schaffen.
Außerdem kann das Schlupfziel bezogen auf eine Zeitdauer oder einen Zeitraum des Antriebsereignisses modifiziert werden. Wie mit Bezug auf 7 weiter ausführlich beschrieben ist, kann in einigen Ausführungsformen, wenn sich die Zeitdauer erhöht, das Antriebssteuerungssystem konfiguriert sein, um das Schlupfziel zu erhöhen, wie sich die Zeitdauer des Antriebsereignisses erhöht. Daher kann ein zusätzlicher Radschlupf ermöglicht werden, je unbeweglicher der Fahrzeugzustand erscheint.
Als nächstes bestimmt das Verfahren 200 bei 210, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein zweiter Schwellwert ist. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Schwellwert eine Geschwindigkeit sein, bei welcher ein höherer Radschlupf nicht mehr erwünscht ist. In einer Ausführungsform kann der zweite Schwellwert Null sein, d.h. Schritt 210 kann bestimmen, ob sich das Fahrzeug bewegt oder der Bewegungsunfähigkeitszustand abläuft.
Als nächstes kann das Verfahren 200 bei 212 das Einstellen oder Variieren des Schlupfziels auf das nominelle Schlupfziel umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Radschlupfziel allmählich auf das nominelle Schlupfziel so geändert werden, wie sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht. Alternativ kann das Radschlupfziel auf das nominelle Schlupfziel geändert werden, sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der zweite Schwellwert ist.
7 ist ein schematisches Steuerungsdiagramm 300, das einen beispielhaften Steuerungsalgorithmus für eine zeit- und pedalbezogene Hilfe bei der Antriebssteuerung für ein bewegungsunfähiges Fahrzeug im Blockdiagrammformat darstellt. Die Schlupfzielmodifikation, wie oben mit Bezug auf 6 beschrieben ist, kann mittels des Steuerungsalgorithmus in 7 realisiert werden. Wie in 7 gezeigt, kann ein nominelles Schlupfziel 302 durch eine Pedalposition bezogen auf eine Zeitdauer oder einen Zeitraum eines Antriebssteuerungsereignisses und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit modifiziert werden, um ein modifiziertes Schlupfziel 304 zu erreichen. In einigen Ausführungsformen kann mit dem Steuerungsalgorithmus die Pedalposition durch eine Pedalpositionsberechnungskomponente 306 verarbeitet werden, um eine pedalbezogene Variable FP zu erzeugen. Zum Beispiel kann FP als ein Verhältnis einer Pedalposition zu einer maximalen Pedalposition (z.B. weit betätigte Pedalposition), Pedal_wide-open, wie unten berechnet werden: $FP = Pedal / ({Pedal}_{wide-open})$
In einigen Ausführungsformen kann die Zeitdauer des Antriebsereignisses in einer Zeitberechnungskomponente 308 verarbeitet werden, um eine zeitbezogene Variable FT zu erzeugen. In einem Beispiel kann die zeitbezogene Variable FT wie unten berechnet werden: $FT = MIN ({(Timer / {Timer}_{max})}^{2},1)$
wobei Timer_max die maximale Zeitdauer des Antriebsereignisses ist.
Um den Steuerungsalgorithmus zu realisieren, kann ein Timer in das Antriebssteuerungssystem einbezogen werden, um für die Zeitdauer des Antriebsereignisses zu zählen. In der gezeigten Ausführungsform ist das Antriebsereignis ein Bewegungsunfähigkeitszustand des Fahrzeuges. Wenn das Fahrzeug unter der Antriebssteuerung ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein Geschwindigkeitsschwellwert ist (z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit ist Null), kann der Timer hochzählen.
In einigen Ausführungsformen kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit in einer Geschwindigkeitsberechnungskomponente 310 verarbeitet werden, um eine geschwindigkeitsbezogene Variable W zu erzeugen, damit beim Modifizieren des Schlupfziels für die Fahrzeuggeschwindigkeit gezählt werden kann. Die geschwindigkeitsbezogene Variable W kann wie unten berechnet werden: $\begin{array}{l} VV = {Geschwindigkeit}_{rolloff} / (max (Geschwindigkeit, \\ {Geschwindigkeit}_{rolloff}) . \end{array}$
wobei Geschwindigkeit_rolloff eine Geschwindigkeit sein kann, bei welcher sich das Fahrzeug über einen Geschwindigkeitsschwellwert hinaus bewegt. Eine Schlupfzieleinstellung AD kann als eine Funktion der Pedalposition, der Zeitdauer des Antriebsereignisses und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht werden. Zum Beispiel kann bei 312 die pedalbezogene Variable FP mit der zeitbezogenen Variable FT multipliziert und bei 314 mit einem Verstärkungsfaktor verbunden werden. Außerdem kann bei 316 eine Regelabweichung addiert werden. Ferner kann bei 318 die Fahrzeuggeschwindigkeit einbezogen werden. Dann kann bei 320 die Schlupfzieleinstellung AD wie folgt berechnet werden: $\begin{array}{l} AD = max ([(FP \times FT \times Verstärkungsfaktor + \\ Regelabweichung) \times VV],0) \end{array}$
Das modifizierte Schlupfziel kann wie folgt berechnet werden: $modifiziertes Schlupfziel = AD + nominelles Schlupfziel$
Wie durch den obigen Algorithmus beschrieben, kann das Schlupfziel während einer Antriebssteuerung durch die Pedalposition modifiziert werden, wo die Einstellung des Schlupfziels durch das Pedal einem Fahrer ermöglicht, den Grad des Radschlupfes proportional zu der Pedalbetätigung direkt zu steuern. Daher kann der Fahrer den Radschlupf während der Antriebssteuerung unter manchen Bedingungen steuern.
Ferner kann die Schlupfzieleinstellung auf den Zustand des Antriebsereignisses bezogen werden. Zum Beispiel kann die Zeitdauer, über die das Fahrzeug bewegungsunfähig ist, eine Größe des Bewegungsunfähigkeitszustandes darstellen. Eine längere Zeitdauer kann einen ernsthafteren Bewegungsunfähigkeitszustand anzeigen. Bei manchen Straßenzuständen kann ein höherer Radschlupf erwünscht sein, je bewegungsunfähiger das Fahrzeug erscheint. Daher kann die zeitbezogene Variable konfiguriert sein, um mehr zu der Schlupfzieleinstellung beizutragen, als der Timer hochzählt. Wie in den Gleichungen (2) und (4) gezeigt, kann so, wie der Timer hochzählt, die Schlupfzieleinstellung AD wirksam erhöht werden (z.B. steigt AD mit dem Quadrat der Zeit an). Auf diese Weise kann in einem frühen Stadium des Bewegungsunfähigkeitszustandes die normale Antriebssteuerung (d.h. Antriebssteuerung ohne veränderlichem Schlupfziel) realisiert und im Wesentlichen nicht von dem frühzeitigen Startversuch des Fahrers aufgehoben werden. Jedoch kann ein zusätzlicher Radschlupf durch das Pedal ermöglicht werden, je bewegungsunfähiger der Zustand erscheint. Mit anderen Worten wird das Pedal beim Addieren der Schlupfdrehzahl zu dem nominellen Schlupfziel wirksamer, wie der Timer hochzählt. Es wird angemerkt, dass der Timer eine Funktion der tatsächlichen Schlupfsteuerung ist (in einem aktiven Antriebsmodus) und unter einer messbaren Geschwindigkeit liegt.
Außerdem kann die Schlupfzieleinstellung von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen, wie in den Gleichungen (3) und (4) gezeigt ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit, Geschwindigkeit_rolloff ist, fällt die geschwindigkeitsbezogene Variable W ab. Wenn W auf einen bestimmten Wert abfällt, wird AD Null. Daher erlangt das Schlupfziel allmählich das nominelle Schlupfziel wieder.
Das beschriebene Verfahren hat verschiedene Vorteile. Zum Beispiel wird dem Fahrer ein gewisses Maß an Steuerung über den Fahrzeugbetrieb gegeben, wenn die Antriebssteuerung aktiviert ist und das Fahrzeug bewegungsunfähig ist. Daher kann der Fahrer zufriedengestellt werden, dass alles versucht wurde, bevor externe manuelle Hilfe erforderlich ist, um das Fahrzeug zu bewegen. Ferner kann der hohe Radschlupf helfen, das steckengebliebene Fahrzeug in manchen Zuständen zu bewegen. Darüber hinaus können, da die Zeitdauer für das Antriebssteuerungsereignis und für die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Schlupfzielvariation ausgewiesen werden, die unterschiedlichen Betriebsmodi, wie normaler Fahrzeugbetrieb, normale Antriebssteuerung und Antriebssteuerung mit veränderlichem Schlupfziel mittels Pedal sanft oder kontinuierlich übergeleitet werden. Daher können plötzliche Änderungen der Fahrzeugreaktion reduziert werden.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Bewegungsunfähigkeitszuständen des Fahrzeuges kann das von dem Fahrer gesteuerte Schlupfziel für andere Antriebssteuerungsereignisse realisiert werden. Zum Beispiel kann ein höheres Raddurchdrehen während der Antriebssteuerung bei einer Vorführung und Demonstration des Raddurchdrehens erwünscht sein. Die Antriebssteuerung wird üblicherweise bei Demonstrationen mit geringer Geschwindigkeit und bei geschlossenen Rennbahnvorführungen eingeschaltet. Wie oben beschrieben, ist das Raddurchdrehen unter dem nominellen Schlupfziel während der normalen Antriebssteuerung begrenzt. Jedoch kann ein höheres Raddurchdrehen auf Oberflächen mit hohem Reibungskoeffizienten µ, wie Rennbahnen, oder Oberflächen für Demonstrationszwecke erwünscht sein. Um ein hohes Raddurchdrehen zu erreichen, können herkömmliche Fahrzeugsteuerungssysteme die Antriebssteuerung ausschalten oder den Betriebsmodus von der Antriebssteuerung in einen bestimmten Steuerungszustand ändern. Jedoch könnte, da die Antriebssteuerung benötigt werden kann, um die Beschleunigungsanforderungen im Anschluss an das hohe Raddurchdrehen zu erfüllen, der Betriebsmodusübergang durchzuführen sein. Modusübergänge in einem kurzen Zeitraum können Erfahrung und Übung für einen Fahrer erfordern. Daher kann es erwünscht sein, das Raddurchdrehen kontinuierlich bezogen auf eine Gaspedalposition, Straßenzustände, Fahrzeuggeschwindigkeit usw. für den Zweck der Demonstration mit geringer Geschwindigkeit und geschlossenen Rennbahnvorführungen zu verändern.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zur Antriebssteuerung darstellt, das zur Vorführung und Demonstration des Raddurchdrehens eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Der Ablauf gemäß 8 kann verwendet werden, um den Betrieb zu verbessern, wenn der Reibungskoeffizient µ größer als ein Schwellwert ist, wo der erste Straßenzustand auf der Rennbahn bei Demonstrationen mit geringer Geschwindigkeit und bei geschlossenen Rennbahnvorführungen auftreten kann.
Zuerst bestimmt das Verfahren 400 bei 402, ob die Antriebssteuerung eingeschaltet ist. Wenn die Antriebssteuerung eingeschaltet ist, umfasst das Verfahren 400 dann bei 404 das Bestimmen eines nominellen Schlupfziels für die Antriebssteuerung. In einigen Ausführungsformen kann das nominelle Schlupfziel bezogen auf den Reibungskoeffizienten µ und die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden.
Als nächstes bestimmt das Verfahren 400 bei 406, ob ein hoher Radschlupf erforderlich ist. In einigen Ausführungsformen kann der hohe Radschlupf in einem Straßenzustand erforderlich sein, wo der Reibungskoeffizient µ größer als ein Straßenzustandsschwellwert ist. In einigen Ausführungsformen kann der Straßenzustandsschwellwert größer als ein Straßenzustandsschwellwert für normalen Antriebssteuerungsbetrieb sein.
Ferner kann Schritt 406 bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein erster Geschwindigkeitsschwellwert ist. Der erste Geschwindigkeitsschwellwert kann eine Geschwindigkeit sein, mit welcher ein Fahrzeug eine Demonstration des Raddurchdrehens durchführt. Wie oben beschrieben, kann ein hohes Raddurchdrehen für Demonstrationen einer Vorführung mit geringer Geschwindigkeit vorteilhaft sein. Unter manchen Umständen kann ein hohes Raddurchdrehen erwünscht sein, um den Effekt von „verbranntem Gummi“ oder Blaurauch zu erzeugen.
Wenn das hohe Durchdrehen erforderlich ist und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als der erste Geschwindigkeitsschwellwert ist, umfasst das Verfahren 400 dann bei 408 das Erhöhen des Schlupfziels bezogen auf die Betätigung des Gaspedals und ferner bezogen auf Straßenoberflächenzustände und/oder Umgebungsbedingungen. Das erhöhte Schlupfziel ermöglicht einen erhöhten Radschlupf während der Antriebssteuerung. Unter geeigneten Bedingungen kann das hohe Raddurchdrehen die gewünschte Fahrzeugvorführung erzeugen. Zum Beispiel kann bei einem hohen Reibungskoeffizienten µ (d.h. bei großer Wechselwirkung zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche) der Effekt des „Durchbrennens“ oder Blaurauch durch hohes Raddurchdrehen infolge von häufigem Kontakt und größerer Wechselwirkung zwischen der Straßenoberfläche und dem Rad erzeugt werden. Demzufolge kann das Fahrzeug eine stärkere Leistung während der Demonstration der Vorführung darbieten. In einigen Ausführungsformen kann das Radschlupfziel so erhöht werden, wie sich der Reibungskoeffizient µ erhöht. Wie hierin angemerkt, kann der Wert von µ durch irgendeine geeignete Methode bestimmt werden. In einem Beispiel kann µ bezogen auf die Fahrzeugbetriebszustände, wie Drehzahl des getriebenen Rades oder Drehzahl des nicht getriebenen Rades, die von den Raddrehzahlsensoren erfasst werden, berechnet werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Radschlupfziel bezogen auf Umgebungsbedingungen eingestellt werden. In einem Beispiel kann eine Umgebungsbedingung eine Umgebungstemperatur umfassen. In einigen Ausführungsformen ist die Umgebungstemperatur die Temperatur in Bereichen benachbart zu den Rädern. Wie sich µ und das Raddurchdrehen erhöhen, kann sich die Umgebungstemperatur erhöhen. Daher kann die erhöhte Umgebungstemperatur anzeigen, dass der Straßenzustand stabil oder für die Erhöhung des Schlupfziels geeignet ist. Eine beispielhafte Methode zur Erhöhung des Schlupfziels wird mit Bezug auf 9 ausführlich beschrieben.
Als nächstes bestimmt das Verfahren 400 bei 410, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der erste Schwellwert und geringer als ein zweiter Schwellwert ist. Der zweite Geschwindigkeitsschwellwert kann ein vorbestimmter Wert sein, über welchem die normale Antriebssteuerung verwendet wird, um mittels der normalen Antriebssteuerung auf rutschfreie Beschleunigung überzugehen. In einer Ausführungsform kann der zweite Geschwindigkeitsschwellwert etwa 10 Meilen pro Stunde sein.
Als nächstes kann das Verfahren 400 bei 412 das Verringern des Radschlupfziels bezogen auf das Gaspedal so, wie sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, umfassen. Auf diese Weise kann das nominelle Schlupfziel zurückgesetzt werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den zweiten Schwellwert überschreitet. Mit anderen Worten kann die normale Antriebssteuerung mit dem nominellen Geschwindigkeitsziel wiedererlangt werden. Die nominelle Antriebssteuerung kann danach die gewünschte Beschleunigung und schließlich im Wesentlichen rutschfreie Zustände ermöglichen.
9 ist ein schematisches Steuerungsdiagramm 500, das einen beispielhaften Steuerungsalgorithmus für eine Antriebssteuerung während der Vorführung und Demonstration eines Fahrzeuges darstellt. Die Modifikation des Schlupfziels, wie oben mit Bezug auf 8 beschrieben, kann mittels des Steuerungsalgorithmus in 7 realisiert werden. Wie in 9 gezeigt, kann ein nominelles Schlupfziel 502 bezogen auf Straßenzustände, Umgebungsbedingungen oder Fahrzeuggeschwindigkeit mittels eines Pedals modifiziert werden, um ein modifiziertes Schlupfziel 504 zu erzielen. In einigen Ausführungsformen kann die Pedalposition durch eine Pedalpositionsberechnungskomponente 506 verarbeitet werden, um eine pedalbezogene Variable zu erzeugen. In einem Beispiel kann die pedalbezogene Variable PP als ein Verhältnis einer Pedalposition zu einer maximalen Pedalposition (z.B. weit betätigte Pedalposition), Pedal_wide-open, wie unten berechnet werden: $PP = Pedal / ({Pedal}_{wide-open})$
In einigen Ausführungsformen kann µ einen geeigneten Zustand für die Erhöhung des Schlupfziels anzeigen. Daher kann µ mit einer Reibungskoeffizienten-Bestimmungskomponente 508 bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen kann µ bezogen auf Antriebsstrangeingaben oder die Fahrzeugbetriebszustände, wie Raddrehzahl usw., berechnet werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Umgebungstemperatur als eine Variable für geeignete Bedingungen verwendet werden. Die Umgebungstemperatur kann in einer Temperaturberechnungskomponente 510 verarbeitet und begrenzt werden, um eine temperaturbezogene Variable wie unten zu erzielen: $TT = Clip (32 ° F,AAT {,AAT}_{app}) - 32 ° F) / ({AAT}_{app} - 32 ° F)$
wobei AAT die momentane Umgebungstemperatur ist und AAT_app eine vorbestimmte Temperatur sein kann, bei welcher die gewünschte Vorführung durch Erhöhen des Raddurchdrehens dargeboten werden kann. Wenn die Umgebungstemperatur unter AAT_app ist, kann eine unerwartete Änderung von µ, d.h. ein geringes µ in einem Beispiel auftreten. Daher kann die gewünschte Vorführung, wie „Durchbrennen“ oder Blaurauch, nicht erzeugt werden. Wenn AAT über AAT_app liegt, erhöht sich das Schlupfziel so, wie sich die Umgebungstemperatur erhöht. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen eine Fahrzeuggeschwindigkeit die Schlupfzieleinstellung begrenzen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann in einer Geschwindigkeitsberechnungskomponente verarbeitet werden, um eine geschwindigkeitsbezogene Variable auszugeben, welche als Fahrzeuggeschwindigkeit beim Einstellen des Schlupfziels betrachtet wird. Die geschwindigkeitsbezogene Variable W kann wie unten berechnet werden: $\begin{array}{l} VV = {Geschwindigkeit}_{rolloff} / (max (Geschwindigkeit, \\ {Geschwindigkeit}_{rolloff}) \end{array}$
wobei Geschwindigkeit_rolloff ein vorbestimmter Wert ist und eine Geschwindigkeit sein kann, bei der sich das Fahrzeug aus dem Start bewegt. Wie in der Gleichung (8) gezeigt, ist W umgekehrt proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Geschwindigkeit_rolloff ist, beträgt W gleich 1,0 und die Erhöhung des Schlupfziels wird durch die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht begrenzt. Jedoch ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeit_rolloff überschreitet, W geringer als 1,0. Daher wird die Erhöhung des Schlupfziels durch die Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt.
Ein Schlupfzieleinstellwert ADD kann als eine Funktion der Variablen µ, PP und TT bestimmt werden. In der gezeigten Ausführungsform können die Variablen µ, PP und TT bei 512 multipliziert und bei 514 mit einem geeigneten Verstärkungsfaktor verbunden werden. Außerdem kann bei 516 eine Regelabweichung addiert werden. Ferner kann der Schlupfzieleinstellwert von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängen. Daher kann bei 518 die Fahrzeuggeschwindigkeit multipliziert werden. Dann kann bei 520 der verarbeitete Wert auf größer als 1,0 begrenzt werden, um die Schlupfzieleinstellung ADD zu erzielen. Der obige Steuerungsalgorithmus kann durch die untenstehende Gleichung beschrieben werden: $\begin{array}{l} ADD = max ([PP \times TT \times μ \times Verstärkungsfaktor + \\ Regelabweichung) \times VV],0) \end{array}$
Das modifizierte Schlupfziel kann wie folgt berechnet werden: $modifiziertes Schlupfziel = ADD \times nominelles Schlupfziel$
Der obige Steuerungsalgorithmus ermöglicht, dass das Schlupfziel durch das Pedal so erhöht werden kann, wie sich µ und die Umgebungstemperatur erhöhen. Ferner kann das Schlupfziel in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden. Wie in den Gleichungen (8) gezeigt, steigt W an, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Geschwindigkeit_rolloff ist. Jedoch fällt W ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf größer als die Geschwindigkeit_rolloff ansteigt. Daher wird die Erhöhung des Schlupfziels durch die Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt. Wie sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, so kann W auf einen Wert derart absinken, dass ADD gleich 1,0 ist. Auf diese Weise kann das Schlupfziel auf das nominelle Schlupfziel zurückgestellt werden.
Alternativ können die folgenden Gleichungen verwendet werden, um das Schlupfziel bezogen auf den Schlupfeinstellwert einzustellen: $\begin{array}{l} modifiziertes Schlupfziel = ADD + normales Schlupfziel + \\ ADD \times nominelles Schlupfziel \end{array}$
Die Gleichung (11) kann das Schlupfziel unter manchen Bedingungen sanft modifizieren. Es versteht sich, dass irgendein geeigneter Algorithmus verwendet werden kann, um das Schlupfziel zu modifizieren, damit der gewünschte Vorführungseffekt erreicht werden kann.
Das Steuerungsverfahren und der Steuerungsalgorithmus, die oben beschrieben sind, haben verschiedene Vorteile. Zum Beispiel kann, wenn es die Bedingung (z.B. µ und/oder Umgebungstemperatur) erlaubt, der Fahrer das Schlupfziel oder das Raddurchdrehen mit dem Pedal statt dem Drehmoment sanft steuern. Ferner kann das Schlupfziel auf das nominelle Schlupfziel so abgesenkt werden, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Wenn das Fahrzeug auf normale Antriebssteuerung zurückgestellt wird, kann der für die Beschleunigung erforderliche Kraftschluss geschaffen werden. Darüber hinaus verändert sich die Fahrzeugdynamik während des gesamten Prozesses nicht drastisch, und die Antriebssteuerung kann auf die Steuerung mit dem nominellen Radschlupfziel durch die Bewegung lediglich des Pedals zurückgestellt werden. Auf diese Weise können schnelle Änderungen des Schlupfziels vermieden werden. Daher kann der Fahrer eine sanfte und kontinuierliche Reaktion auf die Umgebung erreichen und die Eingabe steuern.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Prozesse beispielhafter Natur sind, und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht im beschränkenden Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Der Gegenstand der Erfindung umfasst alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Strukturen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche sind besonders auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen gerichtet, die als neu und nicht naheliegend angesehen werden. Die Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Äquivalent beziehen, und sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen und zwei oder mehrere solcher Elemente weder benötigen, noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen von Verfahren und Konfigurationen von Systemkomponenten, Prozessen, Vorrichtungen und/oder andere Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Ansprüche mit einem breiteren, engeren, gleichen oder abweichenden Umfang sind auch so zu betrachten, dass sie in den Gegenstand der Erfindung einbezogen sind.
Ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit Rädern, wobei das Fahrzeug ein Pedal aufweist, das von einem Fahrer betätigt wird, kann umfassen: Steuern eines Radschlupfes auf einen ersten Wert bei einem ersten Straßenzustand, wobei der erste Wert unabhängig von einer vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist, und Steuern des Radschlupfes auf einen zweiten Wert bei einem zweiten Straßenzustand, wobei der zweite Wert auf die vom Fahrer angeforderte Ausgabe bezogen ist und der zweite Straßenzustand eine höhere Reibung als der erste Straßenzustand hat.
Ferner kann der erste Wert auf eines von einem Reibungskoeffizienten µ und der Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen sein.
Die vom Fahrer angeforderte Ausgabe kann bei dem ersten Straßenzustand aufgehoben werden.
Der zweite Wert kann eine Funktion einer Pedalposition sein.
Bevorzugt kann ein Straßenzustand ein Reibungskoeffizient µ zwischen Straßenoberfläche und Reifen sein.
Der zweite Wert kann ferner auf eine Umgebungstemperatur bezogen sein.
Außerdem kann der zweite Wert auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit reagieren.
Das Steuern des Radschlupfes auf den zweiten Wert kann das Erhöhen des Radschlupfes, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein erster Schwellwert ist, umfassen.
Bevorzugt kann sich der zweite Wert so erhöhen, wie sich der Reibungskoeffizient µ und die Umgebungstemperatur erhöhen.
Ferner kann sich der zweite Wert so verringern, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Schwellwert ist.
Der zweite Wert kann sich auf den ersten Wert verringern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der erste Schwellwert und geringer als ein zweiter Schwellwert ist.
Ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit Rädern, wobei das Fahrzeug ein Pedal aufweist, das von einem Fahrer betätigt wird, kann umfassen: wenn ein Radschlupf vorhanden ist und eine Antriebssteuerung eingeschaltet ist, Aufheben einer Anforderung des Fahrers zur Steuerung des Radschlupfes auf einen ersten Wert bei einem ersten Straßenzustand durch wenigstens Erhöhen des Radbremsmoments, wobei der erste Wert unabhängig von einer Anforderung des Fahrers ist und ausgewählt wird, um den Radschlupf zu reduzieren, und Aufheben der Anforderung des Fahrers zur Steuerung des Radschlupfes auf einen zweiten Wert bei einem zweiten Straßenzustand, wobei der zweite Wert proportional zu der Anforderung des Fahrers ist und bezogen auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird, der gesteuerte Schlupf reduziert wird, wie sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, und der zweite Straßenzustand eine höhere Reibung als der erste Straßenzustand hat, und anderenfalls Bereitstellen einer Motorausgabe in Reaktion auf die Anforderung des Fahrers.
Vorzugsweise ist der erste Wert auf eines von einem Straßenreibungskoeffizienten µ und der Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen.
Der Straßenzustand kann eine Reibung zwischen Straßenoberfläche und Reifen umfassen.
Das Erhöhen des Radschlupfes kann ferner auf eine Umgebungsbedingung bezogen sein.
Die Umgebungsbedingung kann eine Umgebungstemperatur umfassen.
Der gesteuerte Radschlupf kann so erhöht werden, wie sich der Straßenreibungskoeffizient µ erhöht und sich die Umgebungstemperatur verringert.
Ein Fahrzeug kann aufweisen: Räder, ein Gaspedal, das von einem Fahrer betätigt wird, einen Antriebsstrang zum Bereitstellen einer Drehmomentausgabe, und ein Antriebssteuerungssystem, das konfiguriert ist, um eine vom Fahrer angeforderte Drehmomentausgabe aufzuheben, um einen Radschlupf auf einen ersten Wert bei einem ersten Straßenzustand zu steuern und den Radschlupf von dem ersten Wert auf einen zweiten Wert mittels des Gaspedals bei einem zweiten Straßenzustand zu erhöhen, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein erster Schwellwert ist, wobei der zweite Straßenzustand eine höhere Straßen-Reifen-Reibung als der erste Straßenzustand hat.
Der zweite Wert kann auf eine Umgebungstemperatur reagieren.
Ferner kann sich der zweite Wert so erhöhen, wie sich die Straßen-Reifen-Reibung und die Umgebungstemperatur erhöhen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit Rädern, wobei das Fahrzeug ein Gaspedal aufweist, das von einem Fahrer betätigt wird, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Radschlupfes auf einen ersten Wert, wobei der erste Wert unabhängig von einer vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist; und Steuern des Radschlupfes auf einen zweiten Wert, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein Schwellwert für eine erste Zeitdauer ist, wobei der zweite Wert auf die vom Fahrer angeforderte Ausgabe bezogen ist und proportional zu der vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist, wobei eine Proportionalitätsrate so ansteigt, wie die erste Zeitdauer ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des Radschlupfes das Steuern des Radschlupfes auf einen gewünschten Wert in Reaktion auf eine Rückkopplung des tatsächlichen Radschlupfes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern des Radschlupfes auf den gewünschten Wert das Einstellen einer Motordrehmomentausgabe oder einer Radabbremsung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vom Fahrer angeforderte Ausgabe eine Funktion einer Pedalposition ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Wert auf einen Reibungskoeffizienten (µ) von Straßenoberfläche und Reifen reagiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Wert auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit reagiert.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Verringern des Radschlupfes so, wie sich das Fahrzeug über den Schwellwert hinaus bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Einstellen des Radschlupfes von dem zweiten Wert auf den ersten Wert, wenn sich das Fahrzeug über den Schwellwert für die erste Zeitdauer hinaus bewegt.
Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit Rädern, wobei das Fahrzeug ein Gaspedal aufweist, das von einem Fahrer betätigt wird, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines Radschlupfes auf einen ersten Wert während eines ersten Zeitraumes, wobei der erste Wert unabhängig von einer vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist und auf eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen ist; und Steuern des Radschlupfes auf einen zweiten Wert, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein Schwellwert nach dem ersten Zeitraum ist, wobei der zweite Wert proportional zu der vom Fahrer angeforderten Ausgabe ist und eine Proportionalitätsrate so ansteigt, wie eine Zeitdauer nach dem ersten Zeitraum ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Wert ferner auf einen Reibungskoeffizienten (µ) von Straßenoberfläche und Rädern bezogen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die vom Fahrer angeforderte Ausgabe eine Funktion einer Pedalposition ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der zweite Wert auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit reagiert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Steuern des Radschlupfes auf einen zweiten Wert das Verringern des Radschlupfes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend das Verringern des Radschlupfes von dem zweiten Wert auf den ersten Wert so, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Schwellwert nach dem ersten Zeitraum wird.
Fahrzeug, aufweisend: Räder; ein Gaspedal, das von einem Fahrer betätigt wird; einen Antriebsstrang (17) zum Bereitstellen einer Drehmomentausgabe; und ein Antriebssteuerungssystem (30), das konfiguriert ist, um eine vom Fahrer angeforderte Drehmomentausgabe aufzuheben, um einen Radschlupf auf einen ersten Wert unabhängig von der vom Fahrer angeforderten Ausgabe zu steuern und den Radschlupf auf einen zweiten Wert zu erhöhen, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein Schwellwert für eine erste Zeitdauer ist, wobei der zweite Wert auf die vom Fahrer angeforderte Drehmomentausgabe, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die erste Zeitdauer bezogen ist, und wobei der Radschlupf so erhöht wird, wie die erste Zeitdauer ansteigt.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der erste Wert auf eines von einem Reibungskoeffizienten (µ) von Straßenoberfläche und Rädern und der Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Radschlupf von dem Fahrer mittels des Gaspedals erhöht wird.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Radschlupf von dem zweiten Wert auf den ersten Wert so verringert wird, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Schwellwert für die erste Zeitdauer wird.