DE102013100211A1

DE102013100211A1 - Elektronisches Stabilitätskontrollsystem für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb

Info

Publication number: DE102013100211A1
Application number: DE102013100211A
Authority: DE
Inventors: Wei Liang; Hai Yu; Ryan Abraham McGee; Ming Lang Kuang; Anthony Mark Phillips
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-08-22
Also published as: US10518765B2; CN103204160A; US20130179015A1

Abstract

Stabilitätskontrollsystem für ein Fahrzeug, das einen elektrischen Antriebsmotor hat, der ein Drehmoment an eine Achse über ein Differential liefert. Der Antriebsmotor reagiert auf ein Instabilitätsereignis, das von Sensoren am Fahrzeug erfasst wird, durch anfängliches Verringern des an die Antriebsräder gelieferten Drehmoments, um die Lenkkontrolle wiederzuerlangen. Der Antriebsmotor pulst dann ein erhöhtes Drehmoment in Folge mit der Anwendung von Bremskraft, um eine verstärkte direkte Giermomentsteuerung zu liefern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das offenbarte Konzept bezieht sich auf ein elektronisches Steuersystem, das die Fahrzeugstabilität durch Minimierung der Schleudertendenz eines Fahrzeugs erhöht. Ein möglicher Verlust der Lenkkontrolle wird durch Anwenden der Bremsen und auch durch die Nutzung der schnellen Reaktionsfähigkeit eines einen Elektromotor enthaltenden Antriebsstrangs vermieden, um eine Giergeschwindigkeitssteuerung zu liefern.
HINTERGRUND
Wenn ein übliches elektronisches Stabilitätskontrollsystem einen Verlust der Lenkkontrolle erfasst, werden die Bremsen automatisch angewendet, um die Lenkung des Fahrzeugs zu unterstützen. Die Bremskraft wird individuell an die Räder angewendet, wie an das äußere Vorderrad, um einer Übersteuerung entgegenzuwirken, oder an das innere Hinterrad, um einer Untersteuerung entgegenzuwirken. Elektronische Stabilitätskontrollsysteme können auch die Verbrennungsmotorleistung verringern, bis die Kontrolle wiedererlangt wird.
Aktive Seitenbremssysteme oder Differentialbremssysteme wenden unterschiedliche Bremskräfte an jedes der vier Räder eines Fahrzeugs an, um eine unterschiedliche Bremskraft zwischen den linken und rechten Rädern zu erzeugen.
Unter Bezug auf 1a ist ein Beispiel eines aktiven Seitenbremssystems veranschaulicht. Ein Antriebsstrang 10 enthält einen Antriebsverbrennungsmotor oder Antriebselektromotor 12, der eine Antriebswelle 14 mit einem Drehmoment von 2τ_d antreibt, das an ein offenes Differential 16 geliefert wird. Ein rechtes Rad 18 wird von einer rechten Achse 20 angetrieben, die ein Drehmoment τ_d an das rechte Rad liefert, um dem rechten Rad 18 eine Winkelgeschwindigkeit ω_R zu verleihen. Ein linkes Rad 24 wird von einer linken Achse 26 angetrieben, die ein Drehmoment τ_l an das linke Rad 26 liefert, um dem linken Rad 26 eine Winkelgeschwindigkeit ω_L zu verleihen. Die Bremskraft τ_b ist als an das linke Rad 24 zur elektronischen Stabilitätskontrolle angewendet veranschaulicht.
Unter Bezug auf 1b ist eine Übersteuerungssituation für ein Fahrzeug 30 veranschaulicht. Das Fahrzeug fährt auf einer Übersteuerungsbahn x, soll aber der gewünschten Bahn y folgen. Das elektronische Stabilitätskontrollsystem ist als eine Bremskraft τ_b an das rechte Vorderrad anwendend gezeigt, um ein Giermoment zu erzeugen, wie durch den Pfeil m gezeigt. Der Unterschied bei den angewendeten Bremskräften kann Giermomente in einem weiten Bereich von Bedingungen des Fahrzeugbetriebs erzeugen. Die gesamte Drehmomentverteilung, die an die äußeren Räder geliefert wird, ist auf 50% Drehmomentübertragung vom Motor begrenzt.
Die Probleme und Mängel der obigen Systeme werden von dem offenbarten System wie unten kurz zusammengefasst gelöst.
KURZFASSUNG
Gemäß einem Merkmal des offenbarten Systems wird eine verbesserte Stabilitätskontrolle in einem Fahrzeug durch die Koordination der Bremsanwendung mit der Steuerung eines elektrisch angetriebenen Antriebsmotors geliefert. Der elektrisch angetriebene Antriebsmotor kann verwendet werden, um die zur Verringerung des im Fall einer Stabilitätskontrolle an das Antriebsrad gelieferten Drehmoments erforderliche Zeit im Vergleich mit der Zeit zu verkürzen, die zur Verringerung der Drehmomentleistung eines Verbrennungsmotors erforderlich ist.
Der elektrisch angetriebene Antriebsmotor liefert Drehmoment über einen Antriebsstrang, der ein Differential enthält. Sowohl das Antriebsmoment als auch das Bremsmoment können durch Verwendung einer koordinierten Steuerstrategie auf der gleichen Achse geliefert werden. Die Bremskraft kann an das Rad oder die Räder auf einer Seite des Fahrzeugs gleichzeitig mit der gesteuerten Lieferung von Antriebsmoment an das Rad oder die Räder auf der anderen Seite des Fahrzeugs angewendet werden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Offenbarung wird ein offenes Differentialsystem von einem elektrischen Zentralantriebsmotor angetrieben, um die maximale direkte gerichtete Gierbewegung (yaw vectoring) zu erhöhen, die für Vorderradantrieb-(FWD), Hinterradantrieb-(RWD) and Allradantrieb(AWD)-Fahrzeuge erhalten werden kann. Das System ist wirksam, unabhängig davon, ob das Fahrzeug geradeaus oder in einer Kurve fährt. Ein Fahr-, Brems- und kombiniertes Fahr- und Bremsmoment kann angewendet werden, um eine maximale Reibkraft in einer Vielfalt von Straßenzuständen von trockenem Belag bis zu Eis zu erhalten.
Diese und andere Merkmale dieser Offenbarung werden besser verstanden bei Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen und der folgenden ausführlichen Beschreibung der veranschaulichten Ausführungsformen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Antriebsstrangs, von Rädern und einer Achse eines Stabilitätskontrollsystems des Stands der Technik;
1b ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs in einer Übersteuerungssituation mit einem Stabilitätskontrollsystem des Stands der Technik;
2a ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Antriebsstrangs, von Rädern und einer Achse des verbesserten Stabilitätskontrollsystems wie offenbart;
2b ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs in einer Übersteuerungssituation mit dem verbesserten Stabilitätskontrollsystem wie offenbart;
3 ist ein Ablaufdiagramm des verbesserten elektronischen Stabilitätskontrollsystems;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des verbesserten Stabilitätskontrollsystems in einem Hybrid-Elektrofahrzeug veranschaulicht, das auf einen Fall einer Stabilitätskontrolle reagiert; und
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des verbesserten Stabilitätskontrollsystems in einem batterieelektrischen Fahrzeug veranschaulicht, das auf einen Fall einer Stabilitätskontrolle reagiert.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die veranschaulichten Ausführungsformen werden unter Bezug auf die Zeichnungen offenbart. Es ist aber klar, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele sein sollen, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht, und manche Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Bauteile zu zeigen. Die offenbarten speziellen strukturellen und funktionalen Einzelheiten sind nicht als einschränkend, sondern als eine repräsentative Basis zur Information eines Durchschnittsfachmanns zu verstehen, wie die vorliegende Erfindung durchgeführt werden kann.
Unter Bezug auf 2a ist ein Beispiel eines aktiven Seitenbremssystems veranschaulicht. Ein Antriebsstrang 40 enthält einen elektrischen Antriebsmotor 42, der eine Antriebswelle 44 mit einem Drehmoment von 2τ_d antreibt, das an ein offenes Differential 46 geliefert wird. Der Antriebsmotor 42 kann Drehmoment zusammen mit einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) oder unabhängig liefern. Ein rechtes Rad 48 wird von einer rechten Achse 50 angetrieben, die ein Drehmoment τ_d an das rechte Rad liefert, um dem rechten Rad 48 eine Winkelgeschwindigkeit ω_R zu verleihen. Ein linkes Rad 54 wird von einer linken Achse 56 angetrieben, die ein Drehmoment τ_l an das linke Rad 56 liefert, um dem linken Rad 56 eine Winkelgeschwindigkeit ω_L zu verleihen. Die Bremskraft τ_b ist als an das linke Rad 54 zur elektronischen Stabilitätskontrolle angewendet veranschaulicht.
Unter Bezug auf 2b ist eine Übersteuerungssituation für ein Fahrzeug 60 veranschaulicht. Das Fahrzeug 60 fährt auf einer Übersteuerungsbahn x, soll aber der gewünschten Bahn y folgen. Das elektronische Stabilitätskontrollsystem ist als eine Bremskraft τ_b an das rechte Vorderrad anwendend veranschaulicht, um ein Giermoment zu erzeugen, wie durch den Pfeil m₁ gezeigt. Das elektronische Stabilitätskontrollsystem liefert auch ein erhöhtes Drehmoment vom elektrischen Antriebsmotor 42, um ein zusätzliches Giermoment m₂ an das linke Vorderrad 54 zu liefern, das durch den Pfeil τ_d gezeigt ist. Dieses zusätzliche Antriebsdrehmoment erzeugt ein zusätzliches Giermoment, um eine schnellere Korrektur des Übersteuerungsproblems zu unterstützen, und ermöglicht es dem Fahrzeug schneller in die gewünschte Bahn y zurückzukehren.
Unter Bezug auf 3 ist ein elektronisches Stabilitätskontrollsystem 64 in einem Steuerablaufdiagramm offenbart, um eine verbesserte Giermomentsteuerung für ein Fahrzeug 60 wie ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV), ein Elektrofahrzeug (EV) oder ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) zu liefern, die einen elektrischen Antriebsmotor 42 in einem Antriebsstrang 40 haben, der im Normalbetrieb ein teilweises oder volles Antriebsdrehmoment liefert. Der Antriebsmotor 42 hat eine schnellere Ansprechzeit, um Drehmoment als Reaktion auf einen Drehmomentbefehl zu liefern, als ein Verbrennungsmotor.
Die Fahrzeug-Systemsteuerung (VSC) 64 für ein HEV, EV und PHEV ist dafür zuständig, alle Subsystem-Steuerungen, wie das Antriebs-Steuermodul 66 und das Bremssystem-Steuermodul 70, zu koordinieren. Die Fahrzeug-Systemsteuerung 64 kann die Drehmomentleistung eines Verbrennungsmotors verringern und auch ein Drehmoment vom elektrischen Antriebsmotor 42 liefern, um das an das Antriebsrad gelieferte Drehmoment schneller zu verringern. Die Fahrzeug-Systemsteuerung 64 kann auch gleichzeitig die Verwendung des Bremsmoments und des Antriebsmoments zur Erzeugung eines Giermoments steuern, indem das Antriebs-Steuermodul 66 und das Bremssystem-Steuermodul 70 zusammenwirken.
Das VSC-System 64 ist konfiguriert, um das stabilisierende Giermoment falls nötig in extremen Fahrzeugszenarien für ein HEV, EV oder PHEV zu erhöhen, das mit dem elektrischen Antriebsmotor 42 ausgestattet ist. Ein maximales Giermoment wird erreicht durch Anwendung einer Bremsreibungskraft auf einer Seite des Fahrzeugs in einer Weise, die ähnlich einem aktuellen handelsüblichen elektronischen Stabilitätskontrollsystem ist, und gleichzeitiger derartiger Regulierung des elektrischen Antriebsmotors 42, dass eine zusätzliche Antriebskraft an das Rad auf der anderen Seite des Fahrzeugs geliefert wird. Die Fahrzeug-Systemsteuerung 64 nutzt das schnelle Ansprechen des elektrischen Antriebsmotors 42 zusammen mit dem Bremssystem-Steuermodul 70, so dass sowohl Antriebs- als auch Bremsreibung auf einer einzigen Achse geliefert wird. Das vorgeschlagene Fahrzeug-Steuersystem 64 kann mit einem offenen Differential verwendet werden, und erfordert nicht, schließt aber auch nicht aus, die Option eines gesperrten Differentials oder Differentials mit begrenztem Schlupf, wie es in manchen anderen Arten von Systemen auf Antriebsbasis verwendet wird.
Die Fahrzeug-Systemsteuerung 64 enthält Sensoren 72, wie einen Giergeschwindigkeitssensor, einen Seitenbeschleunigungssensor und einen Lenkradsensor. Informationen bezüglich des Fahrzeugs, wie die Lenkradstellung, werden in 74 geliefert, um die Giermomentbestimmung in 76 zu kalibrieren. Eine individuelle Radbremse wird angewendet, wenn die gemessene Giergeschwindigkeit jenseits einer Schwelle für die gewünschte Giergeschwindigkeit für eine gegebene Lenkradeingabe liegt. Wenn ein unerwünschtes Giermoment von den Sensoren erfasst wird, wird eine Giermomentbestimmung in 76 ausgelöst, und es wird ein Signal an den mit Bremsmomentbestimmung 78 bezeichneten Block gleichzeitig mit dem Senden eines Signals an das Antriebs-Steuermodul 66 gesendet. Die Bremsmomentbestimmung in 78 liefert ein Signal an die Reifenschlupfsteuerung in 80. Die Reifenschlupfsteuerung 80 liefert ein Bremsbetätigungssignal an das elektronisch gesteuerte hydraulische Bremssystem in 82, das ein Bremsdrehmoment τ_b an das Bremsrad 84 liefert. Das Brems-Steuermodul befindet sich in Controller Area Network(CAN)-Verbindung mit der Antriebsstrangsteuerung.
Das an das Antriebs-Steuermodul 66 gesendete Signal initiiert einen Schritt der Bestimmung der elektronischen Stabilitätskontrollbetriebsart in 90, der in einem Hybridfahrzeug bestimmt, ob das Fahrzeug vom elektrischen Antriebsmotor, vom Verbrennungsmotor, oder von beiden betrieben wird. In einem PHEV oder batterieelektrischen Fahrzeug (BEV) ist es nicht notwendig, die Betriebsart zu bestimmen. Im Schritt der Koordination des Drehmoments der elektronischen Stabilitätskontrolle in 92 werden die vom Verbrennungsmotor und vom Elektromotor gelieferten Drehmomente koordiniert. Wenn der Elektromotor 42 eingeschaltet ist und unter seinem maximalen Nennwert läuft, wird ein Signal in einem Schritt der Bestimmung des Elektromotor-Drehmoments in 94 geliefert, der den gewünschten Pegel der Drehmomenterhöhung durch den Elektromotor berechnet. Wenn das Erhöhungsmaß des Elektromotor-Drehmoments in 94 bestimmt wurde, wird der Batterieüberwachungsschaltkreis in 96 abgefragt, um zu überprüfen, ob genügend Leistung in der Batterie vorhanden ist, um die geforderte Drehmomenterhöhung zu liefern. Wenn dies der Fall ist, signalisiert der Schritt der Reifenschlupfsteuerung in 98 dem Elektromotor in 100, ein erhöhtes Drehmoment τ_d an das Antriebsrad 102 für ein erhöhtes Giermoment zu liefern, indem dem Antriebsrad 102 eine zusätzliche Winkelgeschwindigkeit ω_R verliehen wird. Das Antriebsrad 102 ist das Rad, das nicht gebremst werden soll.
Die Drehmomentkoordinationsfunktion der elektronischen Stabilitätskontrolle in 92 kann eine Anforderung an die Antriebsstrang-Steuerung senden, die Drehmomentleistung des Verbrennungsmotors zu verringern, um das andere angetriebene Rad am Durchdrehen zu hindern. Wenn im Drehmoment-Koordinationsschritt der elektronischen Stabilitätskontrolle in 92 festgestellt wird, dass der Verbrennungsmotor läuft, liefert der Bestimmungsschritt des Drehmoments des Verbrennungsmotors in 106 ein Signal an die Verbrennungsmotorsteuerung in 108, die Drehmomentleistung des Verbrennungsmotors zu verringern.
Falls ein Radbremsmoment eingeschaltet ist, ist das erzeugte Giermoment: M = F_b b / 2 (1) wobei F_b die Bremskraft und b die Breite der Achse ist.
Das vorgeschlagene elektronische Stabilitätskontrollsystem erfordert keine zusätzlichen Fahrzeugzustands- oder Beschleunigungssensoren. Die elektronische Stabilitätskontrolle im Brems-Steuermodul 70 sendet eine Anforderung an die Steuerung 66 des Achsgetriebes, die das für eine spezifische Antriebsdrehmomentlieferung erforderliche Elektromotor-Antriebsdrehmoment bestimmt, in 94. Die Achsgetriebesteuerung 66 liefert das zusätzliche Drehmoment nur, wenn die Funktion von der Fahrzeug-Systemsteuerung aktiviert wird. Der Elektromotor-Antriebsdrehmoment-Befehl kann gefiltert werden, um ein Elektromotor-Drehmoment an den Antrieb gleichzeitig mit dem Anwenden des Bremsmoments auf die andere Seite anzuwenden. Die Bestimmung der Filterkonstante kann für jedes spezifische Bremssteuersystem kalibriert werden, unter Berücksichtigung der Verzögerung des hydraulischen Stellantriebs und eines elektrischen Antriebsstrangs mit Niedrigpegel-Elektromotorsteuerung.
Der vorgeschlagene Mechanismus liefert eine bessere Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine spezielle Situation ist die Erzeugung eines reinen Giermoments (PYM), bei der identisches Bremsdrehmoment und Antriebsdrehmoment an zwei Räder einer Achse, aber in entgegengesetzte Richtungen geliefert werden. Bei einem PYM ist die Fahrzeuggeschwindigkeit nur minimal beeinträchtigt. In anderen Szenarien kann das System verwendet werden, um ein zusätzliches Antriebsdrehmoment zu erzeugen, um dazu beizutragen, das Fahrzeug aus dem schlechten Oberflächenzustand herauszufahren.
Das Giermoment in dem vorgeschlagenen System hat die folgende Form M = (F_b + F_d) b / 2 (2) wobei: F_d die Antriebskraft ist, die vom Elektromotor auf einer Seite des Rads erzeugt wird.
Durch Vergleich des durch die Gleichung (1) erzeugten Giermoments mit dem der Gleichung (2) sieht man, dass die Fähigkeit des elektronischen Stabilitätskontrollsystems unter den gleichen Fahrzeug- und Antriebsbedingungen drastisch erhöht ist und gleichzeitig das Erreichen von Stabilität in extremen Fällen unterstützt wird.
Das vorgeschlagene System kann bei HEV/EV/PHEV mit einem oder zwei elektrischen Antriebsstrangsystemen verwendet werden. Die Giermomentsteuerung, die eine erhöhte Antriebskraft anwendet, kann an jeder von zwei Triebachsen durchgeführt werden. Bei Zweiradfahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssträngen kann die vorgeschlagene elektronische Stabilitätskontrolle an der Triebachse durchgeführt werden. Bei den HEV/EV/PHEV mit dualem elektrischem Antrieb hat das gewünschte System einen besseren Wirkungsgrad, wenn beide Achsen und alle vier Räder für eine Giermomentkorrektur gesteuert werden.
Unter Bezug auf 4 ist die Steuerung der Verbrennungsmotor-Drehmomenteinstellungen durch die elektronische Stabilitätskontrolle in einem beispielhaften Stabilitätskontrollereignis veranschaulicht. Die zeitliche Steuerung des geforderten Verbrennungsmotor-Drehmoments wird durch die Linie 110 veranschaulicht, das Bremsdrehmoment wird durch die Linie 112 veranschaulicht, das Elektromotor-Drehmoment wird durch die Linie 114 veranschaulicht, und das Antriebsrad-Drehmoment wird durch die Linie 118 veranschaulicht. Zu Beginn des elektronischen Stabilitätskontrollereignisses sieht man, dass das Verbrennungsmotor-Drehmoment 110 langsam verringert wird. Das Elektromotor-Drehmoment 114 kann schnell verringert und verwendet werden, um das kombinierte Drehmoment zu verringern, das an das Antriebsrad vom Verbrennungsmotor und vom elektrischen Antriebsmotor geliefert wird, der ein negatives Drehmoment liefern kann. Das vom elektrischen Antriebsmotor gelieferte Drehmoment kann dann zusammen mit der Anwendung des Bremsdrehmoments 112 gesteuert werden. Das Elektromotor-Drehmoment kann verwendet werden, um das gesamte Raddrehmoment 118 zu regulieren, das von der Stabilitätssteuerung vorgegeben wird. In einem Beispiel wird die Ziel-Elektromotor-Drehmomentsteuerung am Antriebsrad reguliert, um mit dem Brems-Raddrehmoment übereinzustimmen, aber in der Gegenrichtung, so dass beide gleichzeitig zur direkten Giermomenterzeugung beitragen können. Alternativ sind das Elektromotor-Drehmoment und das Bremsdrehmoment voneinander unabhängig und variieren wie benötigt, um das geeignete Giermoment und die elektronische Stabilitätskontrolle zu liefern.
Unter Bezug auf 5 ist der Betrieb des elektronischen Stabilitätskontrollsystems in einem Elektrofahrzeug (EV) veranschaulicht. Das EV hat keinen Verbrennungsmotor, und als Ergebnis kann das Elektromotor-Drehmoment 120 noch schneller am Beginn des elektronischen Stabilitätskontrollereignisses verringert werden. Das elektronische Stabilitätskontrollsystem kann ein intermittierendes Bremsdrehmoment 122 anwenden, um die Winkelgeschwindigkeit des gebremsten Rads 84 zu verringern, während das Elektromotor-Drehmoment 120 intermittierend zusammen mit oder unabhängig von dem Anwenden des Brems-Raddrehmoments 122 erhöht wird. Die zeitliche Steuerung der Einstellungen an Elektromotor- und Bremsdrehmoment können sich von den in den 4 und 5 gezeigten Beispielen unterscheiden, abhängig von den Eigenschaften des Fahrzeugs und der Aggressivität des elektronischen Stabilitätskontrollsystems.
Eine der Eigenschaften der Reifenreibung ist, dass sowohl die Längs-(Bremse/Antrieb)reibung als auch die Seiten(Kurvenfahrt)reibung Funktionen des Längsschlupfverhältnisses des Reifens sind. Die Längsreibung hat einen Spitzenwert bei einem gewissen Schlupfverhältnis, und die Seitenkraft nimmt üblicherweise mit der Zunahme des Schlupfverhältnisses ab. Die Reifenreibung bei einem gegebenen Schlupfwinkel (der Schlupfwinkel wird vom Fahrzeugzustand beherrscht und nicht in der elektronischen Stabilitätskontrolle gesteuert) liegt auf einem Ellipsoid. Bestimmte Schlupfverhältnisse führen zum maximalen von einem Reifen erzeugten Gesamtgiermoment.
In der Betriebsart der elektronischen Stabilitätskontrolle kann ein Rad-Drehmomentbefehl von einer Fahrzeugniveau-Stabilitätssteuerung bestimmt werden, wenn ein moderates Giermoment erwünscht ist. Das gewünschte Schlupfverhältnis kann dann von einer nicht linearen Funktion zu den auf dem Rad-Drehmomentbefehl basierenden Reifenparametern bestimmt werden: λ = T(M) (3)

– wobei λ das Schlupfverhältnis ist, und
– M das Gesamt-Giermoment ist.

Das gewünschte Schlupfverhältnis ist komplexer, wenn das maximale Giermoment in den Fällen extremen Fahrzeugbetriebs erwünscht ist. Das direkte Gesamt-Giermoment durch ein Rad kann folgendermaßen ausgedrückt werden: M(λ) = F_x(λ) b / 2 + F_y(λ)l (4)

– wobei F_x(λ) die Brems-/Antriebsreibung ist,
– F_y(λ) die Seitenreibung ist, und
– l der Abstand zwischen dem Rad und dem Schwerpunkt des Fahrzeugs ist.

Die Brems-/Antriebsreibung und die Seitenreibung sind beide Funktionen von λ, und das maximale Giermoment M wird bei einem bestimmten Wert von λ erhalten. Bestimmte λ sind das Optimum, wenn die maximale Gierung erwünscht ist, daher gilt:
Basierend auf diesen Berechnungen bestimmt das elektronische Stabilitätskontrollsystem zuerst ein optimales Schlupfverhältnis in einem gegebenen Fahrzeugzustand, das das Seitenstabilisierungsmoment des Reifens maximiert. Dies wird als der Schlupfsteuerungsbezugswert bezeichnet und in 80 und 98 als ein Befehl an die Niedrigpegel-Schlupfsteuerung geliefert.
Eine zusätzliche Schlupfsteuerung im Antriebs-Steuermodul 66 wird als ein koordiniertes System geliefert, um ein maximales stabilisierendes Giermoment einer Triebachse in extremen Fahrzeugszenarien zu erhalten. Das Antriebsstrang- und Bremsdrehmoment während eines Giermomentsteuerungsereignisses des elektronisches Stabilitätskontrollsystems wird geliefert, da der Antriebselektromotor 42 ein teilweises oder volles Raddrehmoment zusammen mit dem Verbrennungsmotor liefern kann.
Die elektronische Stabilitätskontrolle liefert eine zusätzliche Schlupfsteuerung durch:

1. Aufhebung des Verbrennungsmotor-Drehmoments am Rad zu Beginn eines ESP-Ereignisses. Durch Verringern des Verbrennungsmotor-Drehmoments wird das Antriebsrad-Drehmoment sehr viel schneller verringert als bei der Durchführung einer üblichen elektronischen Stabilitätskontrolle und verringert die Wahrscheinlichkeit des Durchdrehens des Antriebsrads; und
2. Aufrechterhaltung und Regulierung des Drehmomentpegels auf einem gesteuerten Pegel, so dass der Schlupfsteuerungsbezugswert geliefert wird.

Die Schlupfsteuerung im Antriebs-Steuermodul 66 ist die Niedrigpegel-Steuerung zur elektronischen Stabilitätskontrolle. Wenn die elektronische Stabilitätskontrolle eingeschaltet ist, setzt die Schlupfsteuerung die reguläre Elektromotor-Drehmomentsteuerung außer Kraft. Es können viele Verfahren von der Schlupfsteuerung verwendet werden, die der Gestaltung von Schlupfsteuerungen für Antiblockierbremssysteme (ABS) und Antriebssteuersysteme folgen.
Die Gesamtantriebskraft auf das Fahrzeug muss reguliert werden, da die Antriebs-/Bremskraft auf beiden Seiten von Reifen in einem Regelkreis mit geschlossener Schleife während der elektronischen Stabilitätskontrolle gesteuert werden.
Die Gesamtantriebskraft auf eine Triebachse ist: F_a = F_b + F_d (6)
Die folgenden drei Betriebsarten können vom elektronischen Stabilitätskontrollsystem durch Regeln von F_b und F_d durch die Schlupfsteuerung und die Raddrehmomentziele erreicht werden:
1. Reine Giermomentsteuerung
Das Steuerziel ist F_a = 0 (7) so wird keine Beschleunigung von der elektronischen Stabilitätskontrolle erzeugt.
2. Verlangsamung während der elektronischen Stabilitätskontrolle
Das Steuerziel ist F_a < 0 (8) so wird das Fahrzeug durch die elektronisches Stabilitätskontrolle verlangsamt.
3. Herausfahren während der elektronischen Stabilitätskontrolle
Das Steuerziel ist F_a > 0 (9) so versucht die Antriebskraft, das Fahrzeug aus dem Oberflächenzustand während der elektronischen Stabilitätskontrolle herauszufahren.

Eine reine Giermomentsteuerung ist erwünscht, wenn das Giermoment ohne Einfluss auf die Fahrzeuggeschwindigkeit erwünscht ist. Eine Verlangsamung während der elektronischen Stabilitätskontrolle ist erwünscht bei manchen Manövern, bei denen das Bremsen des Fahrzeugs die beste Wahl ist. Ein Herausfahren während der elektronischen Stabilitätskontrolle ist nützlich, wenn die Steuerung feststellt, dass das Herausfahren des Fahrzeugs aus dem aktuellen Oberflächenzustand erwünscht ist, während ein stabilisierendes Giermoment erzeugt wird. Tabelle 1 Die Wirkung zusätzlicher Kraft auf die Fahrzeuggeschwindigkeit

	F_b + F_d	Verwendungsfälle
Beschleunigend	> 0	Fahre Fahrzeug weg von der Stelle (typisch im Fall der Übersteuerung)
Gleichbleibend	0	Folge dem Fahrzeugdrehmomentbefehl des Fahrers
Verlangsamend	< 0	Verlangsame das Fahrzeug zum Erhalt eines Seitenantriebs (typisch im Fall der Untersteuerung)

Die Hauptvorteile des Systems enthalten die Erzeugung eines höheren Giermoments, das die Fähigkeit des Systems erhöht, ein Fahrzeug zu stabilisieren. Das vorgeschlagene elektronische Stabilitätskontrollsystem erfordert keine zusätzlichen Sensoren und erfordert nur Änderungen des Kontrollsystem-Algorithmus, um den elektrifizierten Antriebsstrang und ein aktuelles elektronisches Stabilitätskontrollsystem zu koordinieren. Das elektronische Stabilitätskontrollsystem kann für HEV-, EV- oder PHEV-Systeme geeignet sein, bei denen eine schnell ansprechende elektrische Antriebsmaschine im Antriebsstrang zur Verfügung steht.
Das elektronische Stabilitätskontrollsystem koordiniert zwischen dem Bremssystem-Steuermodul, dem Antriebs-Steuermodul und der Fahrzeug-Systemsteuerung, um die Bremsreibungskraft und die Antriebsreibungskraft auf eine Triebachse zu steuern, um ein sehr viel größeres direktes Giermoment für die Triebachse zu erhalten. Die schnellere Reaktion des Antriebsstrangs, der einen elektrischen Antriebsmotor enthält, ermöglicht es dem System, eine besseren Antriebsmomentsteuerung am angetriebenen Rad als ein üblicher Verbrennungsmotor-Antriebsstrang zu erzielen. Das System nutzt die maximale Antriebskapazität einer Triebachse zur Erzeugung eines Giermoments und zum Zweck der Stabilitätskontrolle, um die Fähigkeit zu maximieren, eine Fahrzeug-Stabilitätskontrolle zu liefern. Das System hat eine größere Fähigkeit, das Fahrzeug in extremen Szenarien zu stabilisieren, in denen eine Gier-Stabilitätskontrolle notwendig ist. Schließlich kann das System eine bessere Kontrolle über die Fahrzeuggeschwindigkeit haben, da die Gesamtlängsantriebskraft nach Bedarf vom Fahrzeugniveau während der Betriebsart der Stabilitätskontrolle reguliert werden kann.
Während oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen aber nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Worte beschreibende und nicht einschränkende Worte, und es ist klar, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu formen.

Claims

Stabilitätskontrollsystem für ein Fahrzeug, das aufweist: eine Vielzahl von Sensoren, die einen Lenkkontrollverlust im Fahrzeug erfassen und ein Instabilitätsereignissignal erzeugen; und eine Motorsteuerung, die konfiguriert ist, um das Instabilitätsereignissignal zu empfangen und ein Signal an einen Elektromotor zu liefern, um das vom Elektromotor an ein Antriebsrad gelieferte Drehmoment zu ändern.
Kontrollsystem nach Anspruch 1, wobei die Motorsteuerung das vom Elektromotor an das Antriebsrad gelieferte Drehmoment verringert, um die Lenkkontrolle wiederzuerlangen.
Kontrollsystem nach Anspruch 2, das weiter einen Verbrennungsmotor aufweist, der selektiv Drehmoment an das Antriebsrad liefert, und wobei eine Verbrennungsmotorsteuerung konfiguriert ist, um das vom Verbrennungsmotor gelieferte Drehmoment zusammen mit der Verringerung des vom Elektromotor an das Antriebsrad gelieferten Drehmoments durch die Motorsteuerung auf einen negativen Pegel zu verringern.
Kontrollsystem nach Anspruch 1, wobei eine Bremssteuerung konfiguriert ist, um das Instabilitätsereignissignal zu empfangen und ein Signal an die Bremsen des Fahrzeugs zu liefern, damit sie eine Bremskraft an ein Bremsrad auf einer ersten Seite des Fahrzeugs anwenden, und wobei das von der Motorsteuerung gelieferte Signal das an das Antriebsrad auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs gelieferte Drehmoment erhöht, und damit koordiniert ist, dass die Bremse eine Bremskraft an das Bremsrad anwendet, um dadurch eine erhöhte direkte Giermomentsteuerung zu liefern.
Kontrollsystem nach Anspruch 4, wobei das Signal an die Bremse und das Signal an den Elektromotor in einer koordinierten Zeitfolge geliefert werden.
Kontrollsystem nach Anspruch 5, wobei die koordinierte Zeitfolge synchronisiert ist.
Kontrollsystem nach Anspruch 1, das weiter aufweist: eine Bremssteuerung, die konfiguriert ist, um das Instabilitätsereignissignal zu empfangen; einen Fahrzeugbeschleunigungssensor, der konfiguriert ist, um ein Beschleunigungssignal an die Motorsteuerung zu liefern, das gleich Null ist, wenn keine Fahrzeugbeschleunigung erfasst wird; und wobei eine Gesamtantriebskraft auf eine Triebachse gleich einer Summe einer Bremsreibungskraft und einer Antriebsreibungskraft ist, wodurch eine Gesamtlängsantriebskraft reguliert wird.
Kontrollsystem nach Anspruch 1, das weiter aufweist: eine Bremssteuerung, die konfiguriert ist, um das Instabilitätsereignissignal zu empfangen; einen Fahrzeugbeschleunigungssensor, der konfiguriert ist, um ein Beschleunigungssignal an die Motorsteuerung zu liefern, wenn eine negative Fahrzeugbeschleunigung erfasst wird; und wobei eine Gesamtantriebskraft auf eine Triebachse geringer als eine Summe einer Bremsreibungskraft und einer Antriebsreibungskraft ist, wodurch eine Gesamtlängsantriebskraft reguliert wird.
Kontrollsystem nach Anspruch 1, das weiter eine Bremssteuerung aufweist, die das Instabilitätsereignissignal empfängt, und ein Fahrzeugbeschleunigungssensor ein Beschleunigungssignal an die Motorsteuerung liefert, wenn eine positive Fahrzeugbeschleunigung erfasst wird, und wobei eine Gesamtantriebskraft auf eine Triebachse größer als eine Summe einer Bremsreibungskraft und einer Antriebsreibungskraft ist, wodurch eine Gesamtlängsantriebskraft reguliert wird.
Stabilitätskontrollsystem für ein Fahrzeug, das aufweist: eine Vielzahl von Sensoren, die einen Lenkkontrollverlust im Fahrzeug erfassen und ein Instabilitätsereignissignal erzeugen; eine Bremssteuerung, die konfiguriert ist, um das Instabilitätsereignissignal zu empfangen und ein Signal an die Bremsen des Fahrzeugs zu liefern, um eine Bremskraft an ein Bremsrad auf einer ersten Seite des Fahrzeugs anzuwenden; und eine Motorsteuerung, die konfiguriert ist, um ein Drehmomenterhöhungsanforderungssignal von der Bremssteuerung zu empfangen und das an ein Antriebsrad auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs gelieferte Drehmoment zu erhöhen.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 10, wobei das an die Bremse gelieferte Signal ein gepulstes Signal ist, das eine gepulste Bremskraft liefert.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 11, wobei das Drehmomenterhöhungssignal dem gepulsten Signal entspricht und das an das Antriebsrad gelieferte Drehmoment in einem entsprechenden Satz von Impulsen erhöht.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 12, wobei das gepulste Signal und der entsprechende Satz von Impulsen synchron sind.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 10, wobei das Drehmomenterhöhungssignal dem Signal an die Bremse entspricht und das an das Antriebsrad gelieferte Drehmoment erhöht, wenn das Bremssignal die Bremskraft liefert.
Stabilitätskontrollsystem für ein Fahrzeug, das einen Antriebsstrang mit einem Differential hat, das selektiv Drehmoment an mindestens zwei Räder liefert, das aufweist: eine Vielzahl von Sensoren, die einen Lenkkontrollverlust im Fahrzeug erfassen und ein Instabilitätsereignissignal erzeugen; eine Bremssteuerung, die konfiguriert ist, um das Instabilitätsereignissignal zu empfangen und ein Signal an die Bremsen des Fahrzeugs zu liefern, um eine Bremskraft an ein Bremsrad auf einer ersten Seite des Fahrzeugs anzuwenden; und eine Motorsteuerung, die auf das Instabilitätsereignissignal reagiert und ein Signal an einen Elektromotor liefert, um anfangs das an ein Antriebsrad gelieferte Drehmoment durch das Differential zu verringern, um die Lenkkontrolle wiederzuerlangen; wobei die Motorsteuerung ein Drehmomenterhöhungsanforderungssignal von der Bremssteuerung empfängt und das durch das Differential an das Antriebsrad auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs gelieferte Drehmoment erhöht, um dadurch eine erhöhte direkte Giermomentsteuerung zu liefern.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 15, wobei das an die Bremse gelieferte Signal ein gepulstes Signal ist, das eine gepulste Bremskraft liefert.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 16, wobei das Drehmomenterhöhungssignal dem gepulsten Signal entspricht und das an das Antriebsrad gelieferte Drehmoment in einem entsprechenden Satz von Impulsen erhöht.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 17, wobei das gepulste Signal und der entsprechende Satz von Impulsen synchron sind.
Stabilitätskontrollsystem nach Anspruch 15, wobei das Drehmomenterhöhungssignal dem Signal an die Bremse entspricht und das an das Antriebsrad gelieferte Drehmoment erhöht, wenn das Bremssignal die Bremskraft liefert.
Verfahren zur Lieferung einer Stabilitätskontrolle für ein Fahrzeug, das eine Vielzahl von Sensoren, eine Bremssteuerung und eine Motorsteuerung hat, wobei das Verfahren aufweist: Erfassung eines Lenkkontrollverlusts im Fahrzeug und Erzeugung eines Instabilitätsereignissignals durch die Vielzahl von Sensoren; Empfang des Instabilitätsereignissignals durch die Bremssteuerung und Lieferung eines Signals an die Bremsen des Fahrzeugs, um eine Bremskraft an ein Bremsrad auf einer ersten Seite des Fahrzeugs anzuwenden; und Empfang eines Drehmomenterhöhungsanforderungssignals durch die Motorsteuerung von der Bremssteuerung und Erhöhung des an ein Antriebsrad auf einer zweiten Seite des Fahrzeugs gelieferten Drehmoments.