DE102019215546A1

DE102019215546A1 - Verfahren zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019215546A1
Application number: DE102019215546.4A
Authority: DE
Inventors: Frank Leibeling; Julien Kuehl; Michael Erden; Andreas Honold; Tina Geiger; Stefan Koschlig; Lea Riegger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Bei einem Verfahren zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung in einem Fahrzeug werden im Fall unterschiedlicher Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts am Fahrzeug die Raddrehzahlen mit einem Gewichtungsfaktor unterschiedlich gewichtet, wobei der Gewichtungsfaktor in einem ersten Steuergerät erzeugt und mindestens einem vom ersten Steuergerät separat ausgeführten Motorsteuergerät zugeführt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung in einem Fahrzeug.
Stand der Technik
Bekannt sind Antriebsschlupfregelungen in Fahrzeugen, beispielsweise aus der DE 10 2013 206 379 A1 , die das Antriebsmoment an den Rädern einer Fahrzeugachse begrenzen, um ein Durchdrehen der Räder zu verhindern. Befindet sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt, wird auf diese Weise auch die Übertragung von Querkräften sichergestellt, um das Fahrzeug sicher durch die Kurve zu führen. Die Antriebsschlupfregelung verhindert in dieser Situation ein Erhöhen des Antriebsmomentes, auch wenn der Fahrer das Gaspedal stärker betätigt.
Offenbarung der Erfindung
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Antriebsschlupfregelung in einem Fahrzeug in der Weise durchgeführt, dass das dynamische Fahrverhalten verbessert wird. Bei der Antriebsschlupfregelung wird aus einer Regelabweichung zwischen einer Istdrehzahl und einer Solldrehzahl eines Fahrzeugrads ein Stellmoment für einen Antriebsmotor des Fahrzeugs erzeugt. Die Istdrehzahlwert wird aus Sensorinformationen der Raddrehzahlen von Fahrzeugrädern links und rechts am Fahrzeug bestimmt.
Hierbei werden die sensorisch bestimmten Raddrehzahlen des linken und des rechten Fahrzeugrads jeweils mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert und anschließend zur Istdrehzahl addiert. Das Fahrzeug ist mit mehreren, verteilt angeordneten Steuergeräten ausgestattet. Im Fall unterschiedlicher Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts am Fahrzeug werden die Raddrehzahlen mit dem Gewichtungsfaktor unterschiedlich gewichtet, wobei der Gewichtungsfaktor in einem ersten Steuergerät erzeugt wird. Der Gewichtungsfaktor wird mindestens einem vom ersten Steuergerät separat ausgeführten Motorsteuergerät zugeführt, in dem aus der Summe der gewichteten Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts eine Istdrehzahl bestimmt und die Istdrehzahl mit einer Solldrehzahl verglichen wird. Aus der Regelabweichung zwischen Ist- und Solldrehzahl wird ein Stellmoment für einen Antriebsmotor des Fahrzeugs erzeugt. Vorteilhafterweise wird in dem Motorsteuergerät auch die Auswahl der zu gewichteten Raddrehzahlen getroffen.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass sofort und ohne Zeitverlust ab Regelbeginn die passende Gewichtung mit den gewünschten Auswirkungen auf das Fahrverhalten verwendet wird. Dabei kann optional eine unterschiedliche Gewichtung pro Antriebsachse eingestellt werden.
Bei einer verteilten Architektur mit einem ersten Steuergerät zur Bestimmung des Gewichtungsfaktors und vorteilhafterweise auch der Solldrehzahl und dem mindestens einen weiteren Steuergerät, das ein Motorsteuergerät bildet und insbesondere einen Drehzahlregler aufweist, führen Signallaufzeiten zwischen den Steuergeräten nicht zu einer unerwünschten Verzögerung und Phasenverschiebung. Sprünge in der Regelabweichung können vermieden werden. Bei dem ersten Steuergerät, in welchem vorteilhafterweise die Solldrehzahl bestimmt sowie der Gewichtungsfaktor ermittelt wird, handelt es sich vorzugsweise um ein ESP-Steuergerät (elektronisches Stabilitätsprogramm), bei den weiteren Steuergeräten handelt es sich um Motorsteuergeräte zur Ansteuerung eines oder mehrerer Antriebsmotoren des Fahrzeugs. Als Antriebsmotor kommen sowohl Brennkraftmaschinen als auch Elektromotoren oder eine Kombination von Brennkraftmaschine und Elektromotor in Betracht.
Das Verfahren kann beispielsweise zur Verbesserung der Traktion des Fahrzeugs angewandt werden. Hierfür wird die Raddrehzahl des langsamer drehenden Fahrzeugrads stärker gewichtet als die Raddrehzahl des schneller drehenden Fahrzeugrads.
Das Verfahren kann gegebenenfalls auch zur Verbesserung der Stabilität des Fahrzeugs angewandt werden. Hierfür wird die Raddrehzahl des schneller drehenden Fahrzeugrads stärker gewichtet als die Raddrehzahl des langsamer drehenden Fahrzeugrads.
Der Gewichtungsfaktor wird im ersten Steuergerät in der Weise bestimmt, dass im Fall unterschiedlicher Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts am Fahrzeug die Raddrehzahl des langsamer drehenden Fahrzeugrads stärker oder schwächer gewichtet wird. Sind die Raddrehzahlen gleich groß, kann gegebenenfalls der Gewichtungsfaktor so festgelegt werden, dass die Raddrehzahlen links und rechts in gleicher Weise gewichtet werden, so dass die Raddrehzahlen der Räder links und rechts an einer Achse jeweils mit dem Gewichtungsfaktor 0.5 multipliziert werden. Alternativ ist es auch möglich, bei gleichen Raddrehzahlen links und rechts einen Gewichtungsfaktor ungleich 0.5 (z.B. 0.6... 0.9) festzulegen, um im Bedarfsfall unmittelbar ohne Zeitverzug ein schneller werdendes Rad schwächer zu gewichten und die Traktion beizubehalten. Der Gewichtungsfaktor kann aus längsdynamischen und/oder querdynamischen Fahrzustandsgrößen einer Sensorik im Fahrzeug ermittelt werden.
Die Drehzahl des langsamer drehenden Fahrzeugrades kann mit einem Gewichtungsfaktor von beispielsweise 50 % bis 90 % gewichtet werden. Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, den Gewichtungsfaktor variabel in Abhängigkeit von Zustandsgrößen festzulegen, insbesondere von der Differenz der Raddrehzahlen, so dass beispielsweise mit zunehmender Differenz der Gewichtungsfaktor des langsamer drehenden Fahrzeugrades ebenfalls zunimmt. Mit zunehmender Raddrehzahldifferenz ist davon auszugehen, dass das schneller drehende Fahrzeugrad aufgrund des hohen Längsschlupfes instabil ist, so dass dessen Raddrehzahl für die Bestimmung der Istdrehzahl entsprechend geringer gewichtet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird bei Kurvenfahrt die kurvenbedingte Raddrehzahldifferenz zwischen Fahrzeugrädern links und rechts des Fahrzeugs mitberücksichtigt. Kurvenbedingt ist die Raddrehzahl des kurvenäußeren Rades bei gleichem Längsschlupf höher als die Raddrehzahl des kurveninneren Rades. Diese Drehzahldifferenz, die vom Kurvenradius abhängt, kann bei Kurvenfahrt berücksichtigt werden, so dass eine unterschiedliche Gewichtung der Raddrehzahlen nur durchgeführt wird, wenn die Raddrehzahl des kurvenäußeren Rades höher ist, als dies durch die Kurvenfahrt bedingt ist. Ob sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt befindet sowie der Kurvenradius können beispielsweise anhand des Lenkwinkels oder der Gierrate bestimmt werden.
Das erste Steuergerät, bei dem es sich insbesondere um das ESP-Steuergerät handelt, sendet zur Verbesserung der Traktion für den Fall von unterschiedlicher Reibwerte am linken und rechten Fahrzeugrad (µ-split) einen Gewichtungsfaktor an das Motorsteuergerät, der eine Höhergewichtung des stabileren Rads vorgibt. Daraus resultiert bei einem durchdrehenden Antriebsrad eine geringere Regelabweichung und somit weniger Motormomentenreduktion und damit eine bessere Traktion. Das Motorsteuergerät erkennt dabei selbst, welches Rad stabil bleibt und somit stärker gewichtet wird. Der erfindungsgemäße Vorteil (im Unterschied zur Vorgabe eines Gewichtungsfaktors für das rechte/linke Rad durch das ESP-Steuergerät) besteht somit darin, dass die Auswertung, welches Rad das stabilere ist, nicht durch das ESP-Steuergerät, sondern durch das Motorsteuergerät erfolgt und somit die Signallaufzeit für die Übertragung des Gewichtungsfaktors vom ersten Steuergerät zum Motorsteuergerät entfällt. Durch den Entfall der Signallaufzeit reagiert das Motorsteuergerät sofort mit der geringeren Motormomentenreduktion, was eine verbesserte Traktion bewirkt.
Das Verfahren wird vorteilhafterweise auf der Grundlage von Raddrehzahlen durchgeführt, die mithilfe von Raddrehzahlsensoren in den Fahrzeugrädern bestimmt werden. Es ist im Prinzip aber auch möglich, das Verfahren auf Geschwindigkeitsebene durchzuführen, wobei vorteilhafterweise die Sensorsignale, welche die Raddrehzahlen enthalten, in Radgeschwindigkeiten umgerechnet werden. Die Sensorsignale werden insbesondere dem bzw. den Motorsteuergeräten zugeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei Fahrzeugen mit nur einer angetriebenen Fahrzeugachse als auch bei einem Allradfahrzeug mit mindestens einem Antriebsmotor pro Fahrzeugachse und einem Motorsteuergerät pro Antriebsmotor angewandt werden. Bei einem Allradfahrzeug wird jedem Motorsteuergerät der Gewichtungsfaktor zugeführt. Es kann gegebenenfalls bei einem Allradfahrzeug mit mindestens einem Antriebsmotor pro Fahrzeugachse ein Gewichtungsfaktor pro Fahrzeugachse erzeugt und dem zugehörigen Motorsteuergerät zugeführt werden.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Steuergerät zur Ansteuerung einer die Längsdynamik des Fahrzeugs beeinflussenden Fahrzeugeinheit zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens. Bei der die Längsdynamik des Fahrzeugs beeinflussenden Fahrzeugeinheit handelt es sich vorzugsweise um einen Antriebsmotor des Fahrzeugs. Gegebenenfalls kommt zusätzlich oder alternativ auch ein Bremssystem in Betracht, das auch eine die Längsdynamik des Fahrzeugs beeinflussende Fahrzeugeinheit darstellt.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in einer Kombination von einem ersten Steuergerät und mindestens einem Motorsteuergerät erfolgen, wobei die Steuergeräte miteinander kommunizieren und der Gewichtungsfaktor im ersten Steuergerät erzeugt wird, der dem mindestens einen Motorsteuergerät zugeführt wird, in dem ein Drehzahlregler für mindestens einen Antriebsmotor des Fahrzeugs enthalten ist. Bei dem ersten Steuergerät handelt es sich beispielsweise um ein ESP-Steuergerät, bei dem zweiten Steuergerät um ein Motorsteuergerät, das dem Antriebsmotor zugeordnet ist.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen Antriebsmotor in einem Fahrzeug mit einem vorbeschriebenen Steuergerät bzw. mit einer vorbeschriebenen Kombination von mindestens zwei Steuergeräten. Bei dem Antriebsmotor handelt es sich um eine Brennkraftmaschine, um einen Elektromotor oder um eine Kombination von Brennkraftmaschine und Elektromotor.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug mit einem vorbeschriebenen Antriebsmotor.
Die Erfindung bezieht sich schließlich auf ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, die vorbeschriebenen Verfahrensschritte auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in einem vorbeschriebenen Steuergerät oder in einer vorbeschriebenen Kombination von mindestens zwei Steuergeräten abläuft.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die ein Blockschaltbild mit dem Zusammenwirken eines ESP-Steuergeräts mit einem Motorsteuergerät zur Realisierung des Verfahrens zur Durchführung der Antriebsschlupfregelung zeigt.
Das in der Figur gezeigte Blockschaltbild bezieht sich auf ein Fahrzeug, das mit einem hydraulischen Bremssystem mit ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) ausgestattet ist und das über einen Antriebsmotor verfügt, bei dem es sich entweder um eine Brennkraftmaschine, um einen oder mehrere Elektromotoren oder um eine Kombination von Brennkraftmaschine und Elektromotor handelt. Das ESP-System ist mit einem ESP-Steuergerät 1 ausgestattet, der Antriebsmotor mit einem Motorsteuergerät 2. Zur Durchführung des Verfahrens zur Antriebsschlupfregelung wirken das ESP-Steuergerät 1 und das Motorsteuergerät 2 zusammen.
In dem ESP-Steuergerät 1 wird in einem Solldrehzahlbestimmungsblock 3 eine Solldrehzahl ermittelt, die als Eingang dem Motorsteuergerät 2 zugeführt wird.
Das ESP-Steuergerät 1 enthält außerdem einen Gewichtungsfaktorbestimmungsblock 4, in welchem ein Gewichtungsfaktor ermittelt wird, mit dem die Raddrehzahlen an Fahrzeugrädern links und rechts an einer Fahrzeugachse des Fahrzeugs gewichtet werden. Auch der Gewichtungsfaktor wird dem Motorsteuergerät 2 als Eingangsgröße zugeführt.
Das Motorsteuergerät 2 empfängt Istdrehzahlen von Raddrehzahlsensoren 5 und 6, die den Fahrzeugrädern links und rechts an der Fahrzeugachse zugeordnet sind. Die Istdrehzahlen werden als Eingangsgröße einem Erkennungsblock 7 im Motorsteuergerät 2 zugeführt, wobei im Erkennungsblock 7 das stabilere Fahrzeugrad anhand der Raddrehzahlen von den Raddrehzahlsensoren 5 und 6 bestimmt wird. Das stabilere Fahrzeugrad ist das langsamer drehende Fahrzeugrad, entsprechend handelt es sich bei dem schneller drehenden Fahrzeugrad um das instabilere Rad. Bei Kurvenfahrt wird die vom Kurvenradius abhängende Drehzahldifferenz zwischen kurveninnerem und kurvenäußerem Fahrzeugrad berücksichtigt, die ohne Längsschlupf an den Fahrzeugrädern herrschen würde.
Die Information über das stabilere und das instabilere Fahrzeugrad an den gegenüberliegenden Fahrzeugseiten wird einschließlich der Höhe der Raddrehzahlen im Motorsteuergerät 2 einem weiteren Block 8 als Eingangsgröße zugeführt, bei dem es sich um einen Gewichtungsblock handelt, dem außerdem der Gewichtungsfaktor aus dem ESP-Steuergerät 1 als Eingang zugeführt wird. In dem Gewichtungsblock 8 wird eine Gewichtung der Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts am Fahrzeug durchgeführt. Hierbei wird das langsamer drehende Fahrzeugrad, welches das stabile Fahrzeugrad darstellt, stärker gewichtet als das schneller drehende, instabile Fahrzeugrad. Beispielsweise liegt der Gewichtungsfaktor in einer Größenordnung von 50 % bis 90 % zugunsten des langsamer drehenden, stabileren Fahrzeugrades, so dass die Raddrehzahl dieses Fahrzeugrades entsprechend gewichtet wird, wohingegen die Raddrehzahl des schneller drehenden Fahrzeugrades mit dem komplementären Gewichtungsfaktor von 50 % bis 10 % gewichtet wird. Anschließend erfolgt eine Addition der gewichteten Raddrehzahlen zur Istdrehzahl, die mit der Solldrehzahl aus dem ESP-Steuergerät 1 verglichen wird.
Die Differenz von Solldrehzahl und Istdrehzahl wird als Regelabweichung einem Drehzahlregler 9 im Motorsteuergerät 2 zugeführt, in welchem eine Stellmomentgröße für den Antriebsmotor 10 des Fahrzeugs berechnet wird. Die Stellmomentgröße wird im Antriebsmotor in ein entsprechendes Motormoment umgesetzt.
Dem Gewichtungsfaktorbestimmungsblock 4 im ESP-Steuergerät können ebenfalls verschiedene Eingangsgrößen zugeführt werden, in deren Abhängigkeit der Gewichtungsfaktor ermittelt wird. Es ist beispielsweise möglich, dass die Raddrehzahlen aus den Raddrehzahlsensoren 5 und 6 auch dem Block 4 als Eingangsgröße zugeführt werden, wobei der Gewichtungsfaktor in Block 4 als Funktion der Raddrehzahlen ermittelt wird. Beispielsweise ist es möglich, dass der Gewichtungsfaktor von der Differenz der Raddrehzahlen abhängt, insbesondere in der Weise, dass mit zunehmender Differenz der Raddrehzahlen auch der Gewichtungsfaktor zugunsten des langsamer drehenden Fahrzeugrades zunimmt. Indem mit zunehmender Differenz der Raddrehzahlen das langsamer drehende Fahrzeugrad stärker gewichtet wird, wird entsprechend der zunehmenden Instabilität des gegenüberliegenden Fahrzeugrades Rechnung getragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013206379 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung in einem Fahrzeug mit verteilten Steuergeräten (1, 2), bei dem im Fall unterschiedlicher Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts am Fahrzeug die Raddrehzahlen mit einem Gewichtungsfaktor unterschiedlich gewichtet werden, wobei der Gewichtungsfaktor in einem ersten Steuergerät (1) erzeugt und mindestens einem vom ersten Steuergerät (1) separat ausgeführten Motorsteuergerät (2) zugeführt wird, in dem aus der Summe der gewichteten Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts eine Istdrehzahl bestimmt und die Istdrehzahl mit einer Solldrehzahl verglichen wird, wobei aus der Regelabweichung zwischen Ist- und Solldrehzahl ein Stellmoment für einen Antriebsmotor des Fahrzeugs erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Traktion die Raddrehzahl des langsamer drehenden Fahrzeugrads stärker gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der Stabilität die Raddrehzahl des schneller drehenden Fahrzeugrads stärker gewichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor fahrsituationsabhängig zwischen 0% und 100% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kurvenfahrt die kurvenbedingte Raddrehzahldifferenz zwischen den Fahrzeugrädern links und rechts berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät ein ESP-Steuergerät (1) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Allradfahrzeug mit mindestens einem Antriebsmotor pro Fahrzeugachse und einem Motorsteuergerät (2) pro Antriebsmotor der Gewichtungsfaktor jedem Motorsteuergerät (2) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Istdrehzahl aus den Raddrehzahlen der Fahrzeugräder links und rechts an der gleichen Fahrzeugachse ermittelt wird.
Kombination von einem ersten Steuergerät (1) und mindestens einem Motorsteuergerät (2) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuergeräte (1, 2) miteinander kommunizieren und der Gewichtungsfaktor im ersten Steuergerät (1) erzeugt wird, der dem mindestens einen Motorsteuergerät (2) zugeführt wird, in dem ein Drehzahlregler (9) für mindestens einen Antriebsmotor (10) des Fahrzeugs enthalten ist.
Antriebsmotor in einem Fahrzeug mit einer Kombination von zwei Steuergeräten (1, 2) nach Anspruch 9.
Fahrzeug mit einem Antriebsmotor (10) nach Anspruch 10.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in einer Kombination von mindestens zwei Steuergeräten (1, 2) nach Anspruch 9 abläuft.