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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrdynamikregelsystem in einem Kraftfahrzeug, also insbesondere ein Steuer- und/oder Regelsystem für ein ein- oder mehrspuriges, zwei- oder mehrachsiges Kraftfahrzeug, bei dem über ein Fahrstabilitäts-, Brems-, Traktions- oder Antriebsschlupf-Regelsystem, wie z.B. DSC, DXC oder ASC, eine aktive Beeinflussung des Antriebsmoments (Motormoments) und/oder gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ radselektive Bremseneingriffe an angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern bei Auftreten eines vorgegebenen Radschlupfes oder bei Auftreten einer definierten Fahrzeuginstabilität vorgenommen werden können. Dabei wird Radschlupf normalerweise dann erkannt, wenn eine oder mehrere vorgegebene Sollschlupfschwellen überschritten werden und somit eine Regelabweichung auftritt.
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Aus der
DE 101 14 040 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Antriebseinheit eines Fahrzeuges bekannt, bei der in wenigstens einem Betriebszustand ein gegenüber dem Fahrerwunschwert reduzierend wirkender Vorgabewert für eine Ausgangsgröße der Antriebseinheit vorgegeben wird.
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Weiterhin sind Systeme, wie beispielsweise Automatikgetriebe mit elektronischem Getriebesteuergerät, bekannt, die wie das Fahrdynamikregelsystem über die Vorgabe von Soll-Antriebsmomenten eine aktive Beeinflussung des Antriebsmoments ausüben. In der
DE 41 11 644 C2 wird beispielsweise bereits auf ein mögliches Zusammenspiel von Getriebesteuerung und Fahrdynamikregelung eingegangen.
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Die
DE 36 32 965 C1 beispielsweise beschreibt ebenfalls eine Beeinflussung des Antriebsmoments durch eine Getriebesteuerung, hier beispielsweise in Form einer Reduzierung des Antriebsmoments (sogenannter Motoreingriff) bei einem Gangwechsel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrdynamikregelsystem eingangs genannter Art im Hinblick auf den Komfort bei gleichzeitiger Beibehaltung von Traktion, Fahrdynamik und Regelgüte zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Fahrdynamikregelsystem in einem Kraftfahrzeug weist ein elektronisches Fahrdynamiksteuergerät auf, das mit einem Antriebssteuergerät derart verbunden ist, dass bei Auftreten von Radschlupf oder einer Fahrzeuginstabilität vom Fahrdynamiksteuergerät ein Befehl zur Regelung des Antriebsmoments über die Vorgabe eines radschlupfbezogenen Soll-Antriebsmoments an das Antriebssteuergerät ausgebbar ist. Das Antriebssteuergerät trifft aus verschiedenen Soll-Antriebsmomenten unterschiedlicher Systeme eine Minimalauswahl. Das erfindungsgemäße Fahrdynamiksteuergerät ist derart ausgestaltet, dass es den Startwert für eine radschlupfabhängige Regelung des Antriebsmoments im Falle des Auftretens von Radschlupf grundsätzlich höher vorgibt als das Ist-Antriebsmoment, das durch eine zuvor durch ein anderes System ausgelöste Reduzierung des Soll-Antriebsmoments vorliegt.
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Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Fahrdynamiksteuergerät weiterhin derart ausgestaltet, dass es - insbesondere wenn noch kein Radschlupf vorliegt - das Ist-Antriebsmoment bei Auftreten einer Bedingung, durch die ein anderes System eine Reduzierung des Soll-Antriebsmoment vorgibt, speichert und abhängig davon den Startwert (Soll-Antriebsmoment) für eine (mögliche spätere) radschlupf - oder fahrzeuginstabilitätsabhängige Regelung des Antriebsmoments im Falle des Auftretens von Radschlupf bestimmt.
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Der Startwert kann hierbei konstant oder variabel, insbesondere kontinuierlich über der Zeit abnehmend, vorgegeben werden. Vorzugsweise wird als Startwert für die radschlupfbezogene Reduzierung des Antriebsmoments ein Soll-Antriebmoment vorgegeben, das beginnend mit dem Ist-Antriebsmoment bei Auftreten der anderen Bedingung mit zunehmender Zeit über einen vorgegebenen (komfort-orientierten) Verlauf (z.B. bestimmter Gradient) abnehmend bestimmt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass durch die Minimalauswahl des Antriebssteuergeräts (insbesondere Brennkraftmaschinensteuergeräts) hinsichtlich der Soll-Antriebsmomente die radschlupf- bzw. fahrzeuginstabilitätsabhängige Regelung des Antriebsmoments erst gestartet bzw. wirksam wird, wenn der Startwert hierfür ein kleineres Soll-Antriebmoment ist als das Soll-Antriebsmoment, das durch das Vorliegen der anderen Bedingung vorgegeben wird. Eine andere Bedingung kann insbesondere der sogenannte Motoreingriff eines Automatikgetriebes während eines Gangwechsels sein, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird.
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Vorzugsweise wird bei sehr hohem Radschlupf oder sehr lange andauerndem Radschlupf die Erhöhung des Startwertes über das Ist-Antriebmoment hinaus wieder reduziert oder abgeschaltet.
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Der Erfindung liegen folgende Erfahrungen und Erkenntnisse zugrunde:
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Bei modernen Fahrzeugen mit automatisch schaltenden Stufengetrieben (automatisierte Getriebe: z. B. Automatikgetriebe, halbautomatische Getriebe; im Folgenden zusammenfassend auch nur Automatikgetriebe genannt) werden in bestimmten Fällen - z. B. beim Fahren mit gewähltem Getriebeprogramm „Sport“ - schnellere, d. h. kürzere Schaltzeiten als im Normal- oder Komfortfahrprogramm realisiert. Dadurch soll insbesondere die Vortriebsperformance für sportliches Fahren optimiert werden, indem Zugkraftunterbrechungen beim Schaltvorgang zeitlich reduziert werden. Aus Gründen des besseren Schaltkomforts und teils auch aus Bauteilschutzgründen während des Schaltvorgangs wird dabei eine kurzzeitige Antriebsmomentreduzierung (sogenannter „Motoreingriff“) am Antriebsmotor vorgenommen. Diese wird üblicherweise durch die Getriebesteuerung (Getriebesteuergerät) ausgelöst und an die Motorsteuerung (Antriebssteuergerät) übertragen und bei Verbrennungsmotoren beispielsweise über Zündwinkelverstellung bzw. ggf. auch über Einzelzylinder(einspritz)ausblendung realisiert.
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Bei sehr sportlich ausgelegter Getriebeschaltcharakteristik kommt es trotz der vorgenannten Motoreingriffe zu kurzzeitig relativ starken Schaltrucken während der Schaltvorgänge, was sich in einer merklichen „harten“ Beschleunigungsschwankung („Beschleunigungsruck“) äußert. Häufig wird diese Beschleunigungsschwankung seitens der Fahrzeug-Getriebeabstimmung absichtlich gewünscht (besonders in Sportstellung des Getriebewahlschalters), um dem Fahrzeugantrieb damit den Eindruck einer besonderes sportlich-agilen Dynamikausprägung zu verleihen.
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Aufgrund der beschriebenen Beschleunigungsschwankungen während der Schaltvorgänge kann an den Antriebsrädern fahrbahnreibwertabhängig mehr oder minder starker Radschlupf auftreten. Dieser wird seitens der oben genannten Regelsysteme (DSC, ASC etc.) permanent überwacht und kann bei Überschreiten vordefinierter Schwellen zu einem Anregeln der Systeme und Ausregeln der Radinstabilitäten führen, wodurch übermäßiger Radschlupf wieder auf ein definiertes „Normalmaß“ reduziert werden soll.
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Aufgrund der oben beschriebenen, kurzzeitig wirksamen, relativ starken Antriebsmomentreduzierung infolge des Getriebeschaltens können dadurch ausgelöst in Folge auch die Regeleingriffe des Radschlupfreglers (zeitlich begrenzt) unerwünscht heftig sein und einen starken Traktionseinbruch und damit verbundene Komfortnachteile nach sich ziehen
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Prinzipiell können die beschriebenen nachteiligen Effekte ebenso bei Fahrzeugen mit mechanischem Handschaltgetriebe auftreten, bei denen der Fahrer durch sportlich hartes und abruptes Schalten ähnlich starke Traktionseinbrüche und Komfortnachteile provozieren kann. Auch dadurch kann dem Antriebssteuergerät eine Bedingung zur Reduzierung des Antriebsmoments vorgegeben werden.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im Zusammenhang mit einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel näher erläutert:
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Die Zeichnung zeigt exemplarisch eine Messung zu einem Volllast-Beschleunigungsvorgang mit einem Kraftfahrzeug aus dem Stillstand mit einem Fahrdynamikwahlschalter in Sportstellung auf trockener Asphaltfahrbahn. Während des Beschleunigungsvorgangs findet durch ein vorhandenes elektronisch gesteuertes Automatikgetriebe eine automatische Hochschaltung beispielsweise von Gangstufe 1 nach Gangstufe 2 statt.
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In der Zeichnung ist schematisch ein Verbundsystem beispielsweise über ein CAN- oder Flexray-Bussystem zwischen einem Fahrdynamiksteuergerät 1, einem Antriebssteuergerät 2 und einem weiteren System wie hier beispielsweise einem Getriebesteuergerät 3 dargestellt.
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Über der Zeit t ist ein digitales Signal G dargestellt, das durch den High-Bereich den Beginn und das Ende eines Gangwechselvorganges kennzeichnet. Dieses Signal G wird vom Getriebesteuergerät 3 auf dem Bussystem CAN zur Verfügung gestellt.
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Weiterhin ist über der Zeit t das Ist-Antriebmoment M dargestellt, das vom Antriebssteuergerät 2 erfasst und auf dem CAN- bzw. Flexray-Bussystem zur Verfügung gestellt wird.
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Das Signal R über der Zeit t ist ein Signal, das im Fahrdynamiksteuergerät 1 selbst gebildet wird und das bei Überschreiten einer vorgegebenen Radschlupf- bzw. Fahrzeuginstabilitätsschwelle die Regeldifferenz- hier zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 - wiedergibt.
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Bei Auftreten von Radschlupf bzw. einer Regeldifferenz R wird vom Fahrdynamiksteuergerät 1 ein Befehl zur Regelung des Antriebsmoments M über die Vorgabe eines radschlupfbezogenen Soll-Antriebsmoments an das Antriebssteuergerät 2 ausgegeben. Dieser Befehl wird nicht durchgeführt bzw. nicht wirksam, solange von einem anderen System ein niedrigeres Soll-Antriebsmoment vorgegeben wird; denn das Antriebssteuergerät 2 trifft aus verschiedenen Soll-Antriebsmomenten unterschiedlicher Systeme, hier des Fahrdynamiksteuergeräts 1 und des Getriebesteuergeräts 3, eine Minimalauswahl.
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Erfindungsgemäß erfasst und speichert das Fahrdynamiksteuergerät 1 durch entsprechende Programmierung zunächst das Ist-Antriebsmoment MA bei Auftreten einer Bedingung, durch die - hier beispielsweise zum Zeitpunkt t1 vom Getriebesteuergerät 3 - ein niedrigeres Soll-Antriebsmoment - vorgegeben wird, als vom Fahrdynamiksteuergerät 1 zum Zeitpunkt t1 selbst Abhängig von diesem Antriebsmoment MA (hier zum Zeitpunkt t1) wird vom Fahrdynamiksteuergerät 1 der Startwert (Soll-Antriebsmoment RS) für eine radschlupfabhängige Regelung des Antriebsmoments im Falle des Auftretens von Radschlupf bzw. einer Regeldifferenz R vorgegeben. Dieser Startwert RS wiederum kommt nur zum Tragen, wenn dieser kleiner als das Soll-Antriebsmoment durch den Motoreingriff des Getriebesteuergeräts 3 wird - hier nämlich zum Zeitpunkt t3. Der Startwert kann konstant oder variabel sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Startwert über der Zeit t abnehmend über den Verlauf RS (hier als fette Geradenlinie zwischen t1 und t3) dargestellt. Der hier kontinuierlich abnehmende Verlauf RS weist vorzugsweise einen abnehmenden Gradienten auf, der komfortoptimal empirisch ermittelt wird.
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Zum Zeitpunkt t3 schneidet der Verlauf RS den Verlauf des Ist-Antriebsmoments M, der durch den Motoreingriff bestimmt wird. Der Startwert RS2 als Soll-Antriebsmoment vom Fahrdynamiksteuergerät 1 wird dann zum tatsächlich vom Antriebssteuergerät 2 eingestellten Ist-Antriebsmoment M, dessen weiterer Verlauf schematisch durch die strichpunktierte Linie ergänzt ist. Zum Vergleich würde nach dem Stand der Technik der Startwert RS1 unmittelbar bei Auftreten des Radschlupfes bzw. der Fahrzeuginstabiliät zum Zeitpunkt t2 als Soll-Antriebsmoment vorgegeben werden, wonach sich ein Ist-Antriebsverlauf gemäß gestrichelter Linie ergeben würde. Nach dem Stand der Technik ist also die Regelgüte und Regelgeschwindigkeit deutlich geringer.
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Im Folgenden wird die Erfindung nochmal anhand der Fahrsituation näher erläutert:
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Während der Phase der Getriebeschaltaufforderung, High-Bereich des Signals G, zum Gangwechsel von Gangstufe 1 nach 2 wird das Antriebsmoment M fast rampenförmig infolge des Getriebe-Motoreingriffs kurzzeitig deutlich zurückgenommen, um Schaltruck und Bauteilbelastung zu reduzieren. Trotz der Antriebsmomentreduzierung und der guten Kraftschlussverhältnisse zwischen Reifen und Fahrbahn kommt es zum Auftreten eines erhöhten Antriebsschlupfes bzw. zur Regelabweichung R zwischen den Zeitpunkten t2 und t4. Nach dem Stand der Technik würde beispielhaft etwa zum Zeitpunkt t2 die Antriebsschlupfregelung vom Fahrdynamiksteuergerät 1 aktiv werden und ihrerseits das Antriebsmoment zusätzlich reduzieren. Da sich das Antriebsmoment in der geschilderten Situation häufig auf sehr niedrigem - für die Antriebsschlupfregelung deutlich zu tiefem - Niveau befinden kann (bis hin zum Nullmoment), kommt es nach dem Getriebeschattvorgang infolge des weiteren Regelverlaufs temporär zu ungewollten Traktionseinbußen (Beschleunigungseinbruch) mit Zugkraft- und Fahrkomfortverlusten. In der Zeichnung ist dieser Startwert für die Fahrdynamik- bzw. Radschlupfregelung nach dem Stand der Technik mit RS1 gekennzeichnet.
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Erfindungsgemäß werden deshalb vergleichsweise höhere Soll-Antriebsmomente vom Radschlupfregler des Fahrdynamiksteuergeräts 1 vorgegeben. Dabei können verschiedene alternative Modifikationen der Soll-Antriebsmoment-Vorgabe vorgesehen sein, die vorzugsweise nur wirken sollen, solange das Fahrerwunschmoment (Soll-Antriebsmoment durch das Fahrpedal) größer oder gleich als das wirksame Ist-Antriebsmoment ist und eine Getriebeschaltaufforderung ansteht. Aufgrund der nachfolgend beschriebenen Modifikationen folgt der Startwert für den Regelbeginn also nicht mehr dem Ist-Antriebsmomeritenverlauf, der sich durch den Motoreingriff hier des Getriebesteuergeräts 3 ergibt, sondern liegt auf höherem Antriebsmomentenniveau. Nach der Zeichnung liegt beispielsweise zum Zeitpunkt t2 der Startwert für die Fahrdynamik- bzw. Radschlupfregelung erfindungsgemäß bei MB und damit deutlich höher als RS1 nach dem Stand der Technik.
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Mögliche Modifikationen des Startsignals fürdie Reglereingangsgröße bzw. das Soll-Antriebsmoment während eines Schaltvorgangs: Während des Gangwechsels (High-Bereich des Signals G) kann das Soll-Antriebsmoment
- a) konstant gehalten oder
- b) zeitlich gleichbleibend konstant gefiltert in negativer Richtung (siehe beispielhaft in der Zeichnung als fett linierte Gerade dargestellt) oder
- c) mit variabler Filterung, z. B. mit fortschreitender Zeit mit abnehmender Wirkung gefiltert oder
- d) mit variabler Filterung in Abhängigkeit von definierten Parametern und damit künstlich höher gehalten werden, so dass während der Phase des Getriebe-Motoreingriffs statt des abrupten Signalabfalls ein definierter flach abfallender Signalverlauf (hier Verlauf RS) stattfindet Kommt es aufgrund des Radschlupfes bzw. der Fahrzeuginstabilität zu einer Regelabweichung R, liegt der Startwert für das zu regelnde Antriebsmoment auf deutlich höherem Niveau und demzufolge werden Traktions- und Fahrkomforteinbußen vermieden bzw. reduziert.
- e) Alternativ und mit prinzipiell gleicher Wirkung kann der Regelbeginn während eines Schaltvorgangs mit einem immer konstanten - also fixen - Startniveau oder als variables Startniveau realisiert werden. Letzteres kann z. B. abhängig von Randbedingungen wie der Fahrzeuglängsbeschleunigung und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugquerbeschleunigung und/oder Fahrzeuglängsneigung und/oder Lenkwinkel (Fahrbahnradius) und/oder Fahrzeuggierrate bzw. Fahrzeugschwimmwinkel und/oder ermitteltem (mittleren) Reifen-/Fahrbahnreibwert bzw. ermitteltem Kraftschlussbeiwert bzw. weiteren Fahrdynamikgrößen und Fahr-/Umweltbedingungen sein.
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Die vorgenannten Beeinflussungsmöglichkeiten können daneben auch noch in Abhängigkeit vom Schräglaufwinkel, der Massen-/Achslastverteilung (z. B. sensierte oder modellhaft ermittelte Radaufstandskräfte) oder bei erkanntem Anhängerbetrieb (z. B. sensiertes elektrisches Anhängersignal) etc. erfolgen, wobei prinzipiell auch weitere Abhängigkeiten möglich sind, ohne dass dadurch die grundsätzliche Idee des erfindungsgemäßen Gegenstandes verlassen wird. Die genannten Randbedingungen können auch als Zulassung oder Verbotsbedingung für die Ausführung der jeweiligen Maßnahme Verwendung finden.
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Erfindungsgemäß kann weiterhin eine Beeinflussung der Bremsmomentregelung (als integraler Bestandteil der Antriebsschlupfregelung) während des Gangwechsels vorgenommen werden. Abhängig von den oben genannten Fahrzustandsbedingungen und Randbedingungen kann dabei eine Änderung bzw. Umschaltung in der Regelstrategie vorgenommen werden. Diese kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass bei erkannter Regelabweichung R die Verstärkungsfaktoren des Reglers (Reglerverstärkungen für die I-, P- und/oder D-Anteile) situationsabhängig variiert oder umgeschaltet werden oder mit einer zeitlichen Verzögerung (Filterung) beaufschlagt werden.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, dass bei sehr hohen Regelabweichungen R, die oberhalb einer definierten Schwelle liegen, und/oder bei sehr lang andauernden Regelabweichungen, die länger als eine bestimmte Zeit andauern, die o. g. Reglerbeeinflussungsmaßnahmen ganz abgeschaltet oder zumindest teilweise wieder abgeschwächt werden, damit unerwünschte Fahrzeuginstabilitäten vermieden werden können.
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Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:
- Funktionsverbesserung der Fahrdynamiksysteme, insbesondere Radschlupf- bzw. das Fahrzeug stabilisierende Regelsysteme durch Performanceerhöhung und gleichzeitiger situationsabhängiger Optimierung hinsichtlich Fahrzeugtraktion, Fahrkomfort, Regelverhalten und Regelqualität.
