DE102022201596A1 - Method and control device for setting a target torque of a slip controller for at least one wheel of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen eines Zielmoments (104) eines Schlupfreglers (106) für zumindest ein Rad (108) eines Fahrzeugs (100), wobei das Zielmoment (104) um einen Sprung (110) mit einem Sprungwert (112) vergrößert wird, wenn als erste Bedingung ein Radschlupf (114) am Rad (108) unter einen vorbestimmten Schlupfwert (116) sinkt, als zweite Bedingung der Radschlupf (114) kleiner als ein Zielschlupfwert (118) des Schlupfreglers (106) ist, und als dritte Bedingung eine Radbeschleunigung (120) des Rads (108) kleiner als ein vorbestimmter Beschleunigungswert (122) ist und/oder ein Ruck (124) am Fahrzeug (100) größer als ein vorbestimmter Ruckwert (126) ist.The present invention relates to a method for setting a target torque (104) of a slip controller (106) for at least one wheel (108) of a vehicle (100), the target torque (104) by a step (110) with a step value (112 ) is increased if, as a first condition, a wheel slip (114) on the wheel (108) falls below a predetermined slip value (116), as a second condition the wheel slip (114) is less than a target slip value (118) of the slip controller (106), and as a third condition, a wheel acceleration (120) of the wheel (108) is less than a predetermined acceleration value (122) and/or a jerk (124) on the vehicle (100) is greater than a predetermined jerk value (126).
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Zielmoments eines Schlupfreglers für zumindest ein Rad eines Fahrzeugs, ein entsprechendes Steuergerät sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for setting a target torque of a slip controller for at least one wheel of a vehicle, a corresponding control unit and a corresponding computer program product.
Stand der TechnikState of the art
Ein Fahrzeug kann einen Schlupfregler aufweisen. Der Schlupfregler kann für Beschleunigungsvorgänge als Antriebsschlupfregler bezeichnet werden. Für Verzögerungsvorgänge kann der Schlupfregler als Bremsschlupfregler bezeichnet werden.A vehicle may include a traction controller. The slip controller can be referred to as a traction controller for acceleration processes. For deceleration processes, the slip controller can be referred to as a brake slip controller.
Damit bei einem Beschleunigungsvorgang oder einem Verzögerungsvorgang Kraft von den Rädern auf den Untergrund übertragen werden kann, regelt der Schlupfregler ein antreibendes oder bremsendes Drehmoment der Räder so ein, dass sich ein Schlupf an den Rädern einstellt, bei dem sich ein zum Übertragen der Kraft erforderlicher Kraftschlussbeiwert zwischen den Rädern und dem Untergrund ergibt. Der maximal mögliche Kraftschlussbeiwert ist abhängig von einem Reibwert des Untergrunds.So that power can be transferred from the wheels to the ground when accelerating or decelerating, the slip controller regulates a driving or braking torque of the wheels in such a way that slip occurs at the wheels, at which a coefficient of adhesion required to transfer the force occurs between the wheels and the ground. The maximum possible coefficient of adhesion depends on the friction value of the substrate.
Wenn das Fahrzeug auf einem Untergrund mit einem niedrigem Reibwert, also beispielsweise Eis und/oder Schnee beschleunigt oder bremst, ist der maximale Kraftschlussbeiwert niedrig und die übertragbare Kraft begrenzt. Es kann also oft weniger Kraft übertragen werden als angefordert. Das Drehmoment an den Rädern wird abgeregelt.If the vehicle accelerates or brakes on a surface with a low coefficient of friction, for example ice and/or snow, the maximum coefficient of adhesion is low and the force that can be transmitted is limited. So often less power can be transmitted than requested. The torque at the wheels is limited.
Wenn das Fahrzeug dann auf einen Untergrund mit hohem Reibwert, also beispielsweise Asphalt fährt, steigt der maximale Kraftschlussbeiwert an und die Räder können plötzlich wesentlich mehr Kraft auf den Untergrund übertragen. Da das bisher eingestellte Drehmoment kleiner als ein eigentlich angefordertes Drehmoment und kleiner als ein jetzt mögliches Drehmoment ist, wird ein Regelziel für das Drehmoment in anfänglich kleinen und immer größer werdenden Schritten erhöht, bis sich der erforderliche Schlupf bei dem erhöhten Reibwert zwischen den Rädern und dem Untergrund einstellt, um das angeforderte Drehmoment zu übertragen.If the vehicle then drives onto a surface with a high coefficient of friction, such as asphalt, the maximum coefficient of adhesion increases and the wheels can suddenly transfer considerably more power to the surface. Since the previously set torque is less than an actually required torque and less than a torque that is now possible, a control target for the torque is increased in initially small and ever-increasing steps until the required slip with the increased coefficient of friction between the wheels and the Base adjusts to transmit the requested torque.
Bis das Drehmoment groß genug ist, kann das volle Beschleunigungspotenzial oder Verzögerungspotenzial des Untergrunds mit hohem Reibwert nicht ausgeschöpft werden.Until the torque is high enough, the full acceleration potential or deceleration potential of the high-friction surface cannot be exploited.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Einstellen eines Zielmoments eines Schlupfreglers für zumindest ein Rad eines Fahrzeugs, ein entsprechendes Steuergerät sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, with the approach presented here, a method for setting a target torque of a slip controller for at least one wheel of a vehicle, a corresponding control unit and a corresponding computer program product are presented according to the independent claims. Advantageous developments and improvements of the approach presented here result from the description and are described in the dependent claims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird ein Regelziel für ein Drehmoment an zumindest einem Rad beziehungsweise zumindest einer Achse eines Fahrzeugs unmittelbar sprunghaft erhöht, wenn ein Anstieg eines Reibwerts eines Untergrunds unter dem Rad beziehungsweise den Rädern der Achse detektiert wird. Dieser Wechsel wird durch Auswerten verschiedener Parameter des Rads beziehungsweise der Achse und des Fahrzeugs erkannt. Der Sprung des Regelziels ist dabei wesentlich größer als ein Regelschritt eines herkömmlichen Schlupfreglers.In the approach presented here, a control target for a torque on at least one wheel or at least one axle of a vehicle is suddenly increased immediately if an increase in the coefficient of friction of a substrate under the wheel or the wheels of the axle is detected. This change is detected by evaluating various parameters of the wheel or the axle and the vehicle. The jump in the control target is significantly larger than a control step of a conventional slip controller.
Es wird ein Verfahren zum Einstellen eines Zielmoments eines Schlupfreglers für zumindest ein Rad eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Zielmoment um einen Sprung mit einem Sprungwert vergrößert wird, wenn als erste Bedingung ein Radschlupf am Rad unter einen vorbestimmten Schlupfwert sinkt, als zweite Bedingung der Radschlupf kleiner als ein Zielschlupfwert des Schlupfreglers ist, und als dritte Bedingung eine Radbeschleunigung des Rads kleiner als ein vorbestimmter Beschleunigungswert ist und/oder ein Ruck am Fahrzeug größer als ein vorbestimmter Ruckwert ist.A method for setting a target torque of a slip controller for at least one wheel of a vehicle is proposed, the target torque being increased by a step with a step value if wheel slip falls below a predetermined slip value as the first condition and wheel slip falls as the second condition than a target slip value of the slip controller, and as a third condition a wheel acceleration of the wheel is less than a predetermined acceleration value and/or a jerk on the vehicle is greater than a predetermined jerk value.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.Ideas for embodiments of the present invention can be regarded as being based, among other things, on the ideas and findings described below.
Ein Schlupfregler kann ein Antriebsschlupfregler und/oder Bremsschlupfregler sein. Als Antriebsschlupfregler kann der Schlupfregler bei einem Einzelradantrieb ein Antriebsmoment radindividuell regeln. Bei einem Achsantrieb kann der Schlupfregler das Antriebsmoment für die Räder einer Achse regeln. Als Bremsschlupfregler kann der Schlupfregler ein Bremsmoment radindividuell regeln, auch wenn die Räder der Achse zusammen angetrieben werden.A slip controller can be a traction controller and/or brake slip controller. As a traction controller, the slip controller can regulate a drive torque individually for each wheel in a single-wheel drive. With an axle drive, the slip controller can regulate the drive torque for the wheels of an axle. As a brake slip controller, the slip controller can regulate a braking torque individually for each wheel, even if the wheels of the axle are driven together.
Der Schlupfregler regelt ein Drehmoment an dem Rad oder der Achse. Der Schlupfregler stellt ein Zielmoment für das Drehmoment so ein, dass ein zum Übertragen einer gewünschten Kraft erforderlicher Radschlupf an dem Rad oder der Achse erreicht wird. Eine von dem Rad auf den Untergrund übertragbare Kraft steigt mit dem Radschlupf bis zu einem maximalen Kraftschlussbeiwert des jeweiligen Untergrunds an und fällt nach dem maximalen Kraftschlussbeiwert mit weiter steigendem Radschlupf wieder ab. Der Kraftschlussbeiwert ist abhängig von einem Reibwert des Untergrunds.The slip controller regulates torque at the wheel or axle. The slip controller sets a target torque for the torque so that a wheel slip required to transmit a desired force is achieved at the wheel or axle. A force that can be transmitted from the wheel to the ground increases with the wheel slip up to a maximum coefficient of adhesion of the respective ground and falls again after the maximum coefficient of adhesion as the wheel slip continues to increase. The coefficient of adhesion depends on the friction value of the substrate.
Das Zielmoment kann ein Regelziel für das von dem Schlupfregler geregelte Drehmoment an dem Rad oder der Achse sein. Wenn sich der Untergrund ändert, ändert sich auch der maximale Kraftschlussbeiwert. Bei einem Wechsel von einem Untergrund mit niedrigem Reibwert auf einen Untergrund mit hohem Reibwert wird der sich bei dem niedrigen Reibwert einstellende Radschlupf näherungsweise schlagartig verschwinden, da plötzlich viel mehr Kraft zwischen dem Untergrund und dem Rad übertragen werden kann und der Untergrund das Rad quasi mitreißt. Das Rad dreht sich dann näherungsweise mit einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Radschlupf ist näherungsweise null, da das eingeregelte Drehmoment jetzt deutlich zu niedrig ist.The target torque can be a control target for the torque on the wheel or axle controlled by the slip controller. If the ground changes, the maximum coefficient of adhesion also changes. When changing from a surface with a low coefficient of friction to a surface with a high coefficient of friction, the wheel slip that occurs with the low coefficient of friction will almost immediately disappear, since suddenly much more force can be transferred between the surface and the wheel and the surface virtually pulls the wheel along. The wheel then rotates approximately at an instantaneous vehicle speed of the vehicle and the wheel slip is approximately zero since the torque that has been regulated is now clearly too low.
Ein Schlupfwert kann in einer Konfiguration des Schlupfreglers hinterlegt sein. Der Schlupfwert kann ein fester Schwellenwert sein. Der Schlupfwert kann beispielsweise 0,1 m/s betragen. Ein Zielschlupfwert kann abhängig von einer Beschleunigungsanforderung oder Bremsanforderung für das Rad oder die Achse und dem maximalen Kraftschlussbeiwert sein. Eine Radbeschleunigung des Rads kann aus einer Radgeschwindigkeit des Rads abgeleitet werden. Die Radgeschwindigkeit kann über einen Sensor am Rad gemessen werden. Ein Beschleunigungswert kann in der Konfiguration des Schlupfreglers hinterlegt sein. Der Beschleunigungswert kann ein fester Schwellenwert sein. Ein Ruck am Fahrzeug kann eine Änderung einer Fahrzeugbeschleunigung des Fahrzeugs sein. Die Fahrzeugbeschleunigung kann beispielsweise durch einen Inertialsensor gemessen werden. Die Fahrzeugbeschleunigung kann auch aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs abgeleitet werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann unter Verwendung von mehreren Radgeschwindigkeiten bestimmt werden. Ein Ruckwert kann in der Konfiguration des Schlupfreglers hinterlegt sein. Der Ruckwert kann ein fester Schwellenwert sein.A slip value can be stored in a configuration of the slip controller. The slip value can be a fixed threshold. The slip value can be 0.1 m/s, for example. A target slip value may be dependent on an acceleration request or braking request for the wheel or axle and the maximum coefficient of adhesion. A wheel acceleration of the wheel can be derived from a wheel speed of the wheel. The wheel speed can be measured by a sensor on the wheel. An acceleration value can be stored in the configuration of the slip controller. The acceleration value can be a fixed threshold. A jerk to the vehicle may be a change in vehicle acceleration of the vehicle. The vehicle acceleration can be measured by an inertial sensor, for example. The vehicle acceleration can also be derived from a vehicle speed of the vehicle. Vehicle speed can be determined using multiple wheel speeds. A jerk value can be stored in the configuration of the slip controller. The jerk value can be a fixed threshold.
Ein Sprung kann wesentlich größer als ein Regelschritt des Schlupfreglers bei näherungsweise konstanten Bedingungen sein. Ein Sprungwert kann eine Höhe des Sprungs kennzeichnen.A jump can be significantly larger than a control step of the slip controller under approximately constant conditions. A jump value can indicate a height of the jump.
Das Zielmoment kann um einen weiteren Sprung erhöht werden, wenn die Radbeschleunigung nach dem vorhergehenden Sprung größer wird und innerhalb einer kurzen Zeitdauer wieder kleiner als der Beschleunigungswert ist. Das Rad oder die Achse können eine sehr kurze Reaktionsdauer aufweisen. Die Änderungen des Schlupfreglers werden direkt in der Radbeschleunigung abgebildet. Eine kurze Zeitdauer kann insbesondere wenige Rechenzyklen des Schlupfreglers umfassen. Beispielsweise kann die kurze Zeitdauer zwei Rechenzyklen umfassen. Die kurze Zeitdauer kann wesentlich kleiner als eine Sekunde sein. Die kurze Zeitdauer kann im Millisekundenbereich liegen. Beispielsweise kann die kurze Zeitdauer 30 bis 200 Millisekunden umfassen.The target torque can be increased by a further step if the wheel acceleration increases after the previous step and falls below the acceleration value again within a short period of time. The wheel or axle may have a very short response time. The changes in the slip controller are reflected directly in the wheel acceleration. A short period of time can include, in particular, a few computing cycles of the slip controller. For example, the short period of time can include two computing cycles. The short period of time can be significantly less than one second. The short period of time can be in the millisecond range. For example, the short period of time may be 30 to 200 milliseconds.
Das Zielmoment kann nach dem weiteren Sprung für eine Fahrzeugreaktionsdauer konstant gehalten werden. Eine Fahrzeugreaktionsdauer kann wesentlich länger sein als die Reaktionsdauer des Rads oder der Achse, da das Fahrzeug eine wesentlich höhere Trägheit als das Rad oder die Achse aufweist. Beispielsweise kann die Fahrzeugreaktionsdauer 150 bis 800 Millisekunden umfassen. Durch das Abwarten kann eine zu große Erhöhung des Zielmoments verhindert werden. So kann der Schlupfregler nicht oder zumindest mit einer reduzierten Wahrscheinlichkeit überschießen.After the further jump, the target torque can be kept constant for a vehicle reaction time. A vehicle reaction time can be significantly longer than the reaction time of the wheel or axle because the vehicle has a much higher inertia than the wheel or axle. For example, the vehicle response time may be 150 to 800 milliseconds. Waiting can prevent the target torque from increasing too much. In this way, the slip controller cannot overshoot, or at least with a reduced probability.
Der Sprungwert kann unter Verwendung einer Fahrzeugreferenzbeschleunigung und einer Änderung der Fahrzeugreferenzbeschleunigung bestimmt werden. eine Fahrzeugreferenzbeschleunigung kann über eine zurückliegende Zeitdauer aus Beschleunigungswerten des Fahrzeugs gemittelt werden. Unter Verwendung der Fahrzeugreferenzbeschleunigung kann eine Basis für den Sprungwert aus einer hinterlegten Beschleunigungskennlinie ausgelesen werden. Die Änderung der Fahrzeugreferenzbeschleunigung kann als Gradient der Fahrzeugreferenzbeschleunigung bezeichnet werden. Unter Verwendung der Änderung kann ein Faktor für den Sprungwert aus einer hinterlegten Änderungskennlinie ausgelesen werden. Der Sprungwert kann durch Multiplikation der Basis mit dem Faktor berechnet werden.The jump value may be determined using a vehicle reference acceleration and a change in vehicle reference acceleration. a vehicle reference acceleration can be averaged over a past period of time from acceleration values of the vehicle. Using the vehicle reference acceleration, a basis for the step value can be read from a stored acceleration characteristic. The change in vehicle reference acceleration may be referred to as the vehicle reference acceleration gradient. Using the change, a factor for the grade rule can be read from a stored change characteristic. The grade rule can be calculated by multiplying the base by the factor.
Der Sprungwert für einen weiteren Sprung kann unter Verwendung des Drehmoments während des vorherigen Sprungs, eines aktuellen Drehmoments und einer Änderung des Drehmoments bestimmt werden. Das Drehmoment während des vorherigen Sprungs kann von dem aktuellen Drehmoment abgezogen werden und unter Verwendung eines Ergebnisses eine Basis für den Sprungwert aus einer hinterlegten Momentenkennlinie ausgelesen werden. Ein Faktor für den Sprungwert kann unter Verwendung der Änderung des Drehmoments aus einer Änderungskennlinie ausgelesen werden. Der Sprungwert kann durch Multiplikation der Basis mit dem Faktor berechnet werden.The step value for another step can be determined using the torque during the previous step, a current torque, and a change in torque. The torque during the previous jump can be subtracted from the current torque, and using a result, a basis for the jump value can be read from a stored torque characteristic. A factor for the step value can be read out from a change characteristic using the change in torque. The grade rule can be calculated by multiplying the base by the factor.
Ein erster Sprungwert kann unter Verwendung der Fahrzeugreferenzbeschleunigung und der Änderung der Fahrzeugreferenzbeschleunigung bestimmt werden. Ein zweiter Sprungwert kann unter Verwendung des Drehmoments während des vorherigen Sprungs, des aktuellen Drehmoments und der Änderung des Drehmoments bestimmt werden. Für den Sprung kann der größere Sprungwert verwendet werden.A first skip value may be determined using the vehicle reference acceleration and the change in vehicle reference acceleration. A second step value may be determined using the torque during the previous step, the current torque, and the change in torque. The larger jump value can be used for the jump.
Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.The method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.The approach presented here also creates a control device which is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of the method presented here in corresponding devices.
Das Steuergerät kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.The control device can be an electrical device with at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, and at least one interface and/or one communication interface for reading in or outputting data that are embedded in a communication protocol, be. The arithmetic unit can be, for example, a signal processor, a so-called system ASIC or a microcontroller for processing sensor signals and outputting data signals as a function of the sensor signals. The storage unit can be, for example, a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The interface can be designed as a sensor interface for reading in the sensor signals from a sensor and/or as an actuator interface for outputting the data signals and/or control signals to an actuator. The communication interface can be designed to read in or output the data in a wireless and/or wired manner. The interfaces can also be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous used, especially when the program product or program is run on a computer or device.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Steuergeräts und des Verfahrens in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.It is noted that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments. A person skilled in the art recognizes that the features of the control device and of the method can be combined, adapted or exchanged in a suitable manner in order to arrive at further embodiments of the invention.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
-
1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
2 zeigt eine Darstellung eines Einstellens eines Zielmoments mit einem Sprung bei einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 shows an illustration of a vehicle with a control device according to an embodiment; and -
2 12 shows an illustration of setting a target torque with a jump in a method according to an embodiment.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are merely schematic and not true to scale. The same reference symbols denote the same features or features that have the same effect.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Das Zielmoment 104 und der Zielschlupfwert 118 sind abhängig von einer momentanen Drehmomentanforderung. Das Zielmoment 104 ist ein Regelziel des Schlupfreglers 106. Der Schlupfregler 106 führt ein Drehmoment 128 eines Antriebs 130 oder eines nicht dargestellten Bremssystems des Rads 108 oder einer Achse 132 des Rads 108 nach, bis es das Zielmoment 104 erreicht. Das Drehmoment 128 kann also positiv oder negativ sein.The
Der Radschlupf 114 ergibt sich aus einer Radgeschwindigkeit 134 des Rads 108 und einer Fahrzeuggeschwindigkeit 136 des Fahrzeugs 100. Die Radbeschleunigung 120 wird ebenfalls aus der Radgeschwindigkeit 134 abgeleitet. Der Schlupfwert 116, der Beschleunigungswert 122 und der Ruckwert 126 sind hinterlegt und vorbestimmt. Der Ruck 124 kann aus einer Fahrzeugbeschleunigung 138 des Fahrzeugs 100 abgeleitet werden.The
In einem Ausführungsbeispiel wird das Zielmoment 104 um einen weiteren Sprung 110 erhöht, wenn die Radbeschleunigung 120 nach dem vorhergehenden Sprung 110 größer wird und innerhalb einer kurzen Zeitdauer wieder kleiner als der Beschleunigungswert 122 ist.In one exemplary embodiment,
In einem Ausführungsbeispiel wird das Zielmoment 110 nach dem weiteren Sprung 110 für eine Fahrzeugreaktionsdauer konstant gehalten.In an exemplary embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel wird der Sprungwert 112 unter Verwendung einer Fahrzeugreferenzbeschleunigung und einer Änderung der Fahrzeugreferenzbeschleunigung bestimmt. Alternativ oder ergänzend wird der Sprungwert 112 für einen weiteren Sprung 110 unter Verwendung des Drehmoments 128 während des vorherigen Sprungs 110, eines aktuellen Drehmoments 128 und einer Änderung des Drehmoments 128 bestimmt. Wenn sich zwei unterschiedliche Sprungwerte 112 ergeben wird der größere Sprungwert 112 für den nächsten Sprung 110 verwendet.In one embodiment, the
In dem Zeitschrieb sind Radgeschwindigkeiten 134 von zwei Rädern der Achse, eine Fahrzeuggeschwindigkeit 136, das Zielmoment 104, das Drehmoment 128, der Radschlupf 114, Ein Zielschlupfbereich 200 und die Fahrzeugbeschleunigung 138 übereinander aufgetragen.Wheel speeds 134 of two wheels of the axle, a
Der Schlupfregler führt das Drehmoment 128 dem Zielmoment 104 hinterher. Je größer eine Abweichung zwischen dem Zielmoment 104 und dem Drehmoment 128 wird, umso größer werden Änderungsschritte des Drehmoments 128. Die Änderungsschritte sind Großteils wesentlich kleiner als der Sprungwert 112 des Sprungs 110. Durch den Sprung 110 wird die Abweichung sprunghaft größer. Nach dem Sprung 110 werden folglich auch die Änderungsschritte des Drehmoments 128 größer, um die Abweichung schnell zu minimieren.The slip controller tracks the
Mit anderen Worten wird eine situationsbedingte OnRef Erkennung für Motormomentsprünge vorgestellt.In other words, a situation-dependent OnRef detection for jumps in engine torque is presented.
Eine Schlupfregelung (Traction Control System, TCS) kann ein Funktionsbaustein eines ESP Systems sein. Die Schlupfregelung kann als Antriebsschlupfregelung und als Bremsschlupfregelung verwendet werden. Zur Vereinfachung ist im Folgenden nur die Antriebsschlupfregelung mit einem einzuregelnden positiven Drehmoment beschrieben. Bei der Bremsschlupfregelung ist das einzuregelnde Drehmoment negativ. Der funktionale Zweck der Antriebsschlupfregelung besteht darin, dass die Räder beim longitudinalen Anfahren eines Fahrzeugs nicht durchdrehen und somit Fahrzeug-Anforderungen hinsichtlich Stabilität, Lenkbarkeit und Traktion erfüllt werden.A slip control (Traction Control System, TCS) can be a functional module of an ESP system. The slip control can be used as traction slip control and brake slip control. For the sake of simplicity, only the traction control with a positive torque to be regulated is described below. In the case of brake slip control, the torque to be regulated is negative. The functional purpose of the traction control is that the wheels do not spin when a vehicle starts longitudinally and thus vehicle requirements in terms of stability, steerability and traction are met.
Bei einer herkömmlichen Reglerstrategie soll ein physikalisch basierter Aktuator-Sollwert (Motor/Bremse) entsprechende Fahrsituationen optimal ausregeln können. Für die Sollwert-Bestimmung sind Erkennungen, Schätzungen sowie Modelle vonnöten. Reglerparameter dienen dazu, den Sollwert ideal anzufahren und werden durch einen Applikationsingenieur manuell/händisch bestimmt. Dabei kommt das PID Reglerprinzip zum Einsatz.In a conventional controller strategy, a physically based actuator target value (engine/brake) should be able to optimally regulate corresponding driving situations. Detections, estimates and models are required for the target value determination. Controller parameters are used to ideally approach the setpoint and are determined manually by an application engineer. The PID controller principle is used here.
Ein Fahrzeugzustand kann als „OnRef“ bezeichnet werden. Die OnRef Situation beschreibt einen Fahrzustand, bei der die antreibenden Räder bzw. die Antriebsachse sich nicht mehr genug im Antriebsschlupf befinden. Ohne Schupf kann jedoch keine/wenig Antriebskraft übertragen werden und damit ein Performanceverlust einhergehen.A vehicle state may be referred to as "OnRef". The OnRef situation describes a driving condition in which the driving wheels or the drive axle are no longer sufficiently in drive slip. Without slip, however, no/little driving force can be transmitted and this is accompanied by a loss of performance.
Herkömmliche Regler haben eine OnRef Logik, welche durch Erhöhen des integrativen Anteils des Antriebsschlupfreglers im Falle einer OnRef Situation stärker Motormoment aufbauen. Dadurch kann bei manchen Situationen bei niedrigem Reibwert (low µ) das Motormoment zu spät und dann zu schnell/hoch erhöht werden, wodurch sich der Schlupf an der Antriebsachse in der Folge viel zu hoch erhöht. Je länger eine On Ref Situation anhält, desto höher wird der Integrationsanteil des Reglers.Conventional controllers have an OnRef logic, which builds up more engine torque in the event of an OnRef situation by increasing the integrative component of the traction slip controller. As a result, in some situations with a low coefficient of friction (low µ), the engine torque can be increased too late and then too quickly/highly, with the result that the slip on the drive axle increases far too much. The longer an On Ref situation lasts, the higher the integration component of the controller becomes.
Zu Beginn der OnRef Situation ist der Integrationsanteil sehr klein und hat damit nur eine geringe Auswirkung auf das Regelverhalten. Der Schlupf bleibt deshalb länger als nötig auf der Referenz und führt nicht wie gewünscht zur Beschleunigung des Fahrzeugs. Diese führt zu einem Performanceverlust. Dauert die OnRef Situation lange, wird der Integrationsanteil sehr stark erhöht. Dabei wird die vorangegangene Erhöhung nicht ausreichend berücksichtigt, sodass zu einem Zeitpunkt die Motorerhöhung so groß sein kann, dass die Räder sehr stark abreißen. Durch das starke Abreißen kann keine Traktion auf die Fahrbahn übertragen werden, weshalb ein Performanceverlust eintritt.At the beginning of the OnRef situation, the integration component is very small and therefore only has a minor effect on the control behavior. The slip therefore remains on the reference longer than necessary and does not lead to the desired acceleration of the vehicle. This leads to a loss of performance. If the OnRef situation lasts a long time, the proportion of integration is greatly increased. The previous increase is not sufficiently taken into account, so that at one point the engine increase can be so great that the wheels tear off very badly. Because of the strong demolition In this case, no traction can be transferred to the road surface, which is why there is a loss of performance.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz erkennt die Logik eine Situation, in der der Antriebsschlupf zu klein wird, so dass kein Vortrieb mehr entstehen kann und reagiert darauf mit einer sprunghaften Erhöhung des Motormoments. Die Höhe und Häufigkeit der Motormomentsprünge hängt von der Fahrzeugsituation (Referenzbeschleunigung, Motormoment, Achsdynamik...) ab.In the approach presented here, the logic recognizes a situation in which the drive slip is too small so that propulsion can no longer occur and reacts to this with a sudden increase in engine torque. The level and frequency of the engine torque jumps depends on the vehicle situation (reference acceleration, engine torque, axle dynamics...).
Durch die Motormomentsprünge kann schnell auf spezifische Fahrzeugsituationen reagiert werden, um eine möglichst hohe Beschleunigung zu gewähren. Durch Verwendung vieler Signale ergibt sich eine robuste Situationserkennung und keine Fehltrigger. Durch mehrfache Sprünge, bei denen die Fahrzeugreaktion und die Achsreaktion abgewartet werden, können zu hohe Schlüpfe (Radabrisse bei zu hohem Motormoment) reduziert werden. Dadurch kann auf Änderungen der Fahrsituation reagiert werden.The jumps in engine torque make it possible to react quickly to specific vehicle situations in order to ensure the highest possible acceleration. The use of many signals results in robust situation detection and no false triggers. Multiple jumps, during which the vehicle reaction and the axle reaction are awaited, can reduce slippage that is too high (wheel breakage when the engine torque is too high). This makes it possible to react to changes in the driving situation.
Die hier vorgestellte Logik kann in die Erkennung einer OnRef Situation, die Triggerung des Motormomentensprungs und die Berechnung der Höhe des Motormomentensprungs unterteilt werden.The logic presented here can be divided into the detection of an OnRef situation, the triggering of the engine torque jump and the calculation of the magnitude of the engine torque jump.
Bei der Erkennung soll eindeutig und frühst möglich die OnRef Situation bestimmt werden. Bei der Triggerung soll eine Häufigkeit der Motormomentensprünge gesteuert werden, um schnell ein höheres Schlupfniveau zu erreichen, ohne dass die Räder abreißen. Bei der Berechnung soll die Höhe des Motormomentensprungs auf Basis von Fahrzeuggrößen abgeschätzt werden.During detection, the OnRef situation should be determined clearly and as early as possible. When triggering, the frequency of the engine torque jumps should be controlled in order to quickly reach a higher level of slip without the wheels tearing off. In the calculation, the size of the engine torque jump should be estimated on the basis of vehicle sizes.
Die Erkennung der OnRef Situation erfolgt, wenn ein definierter Schlupfwert (slip < 0.1 m/s) unterschritten wird, solange dieser Wert unter dem Zielwert des Reglers liegt, und wenn die Abweichung der Achsbeschleunigung kleiner als ein definierter Wert ist, oder wenn das Integral des Gradienten der Referenzbeschleunigung des Fahrzeugs (aRef_Gradlnt) größer ist als ein definierter Wert ist und dieser Wert fällt (aRef_Gradlnt_k1 > aRef_Gradlnt). Das Integral des Gradienten der Referenzbeschleunigung des Fahrzeugs bildet dabei einen messbaren Ruck am Fahrzeug ab, der durch Trägheitsenergie einer Achse verursacht wird, die auf das Fahrzeug übertragen wird, während die Achse durch eine starke Reibwert (µ) Änderung vom Antriebschlupf auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zurückkommt.The OnRef situation is detected when a defined slip value (slip < 0.1 m/s) is undershot, as long as this value is below the target value of the controller, and when the deviation of the axis acceleration is smaller than a defined value, or when the integral of the Gradient of the reference acceleration of the vehicle (aRef_Gradlnt) is greater than a defined value and this value falls (aRef_Gradlnt_k1> aRef_Gradlnt). The integral of the gradient of the reference acceleration of the vehicle represents a measurable jerk on the vehicle, which is caused by inertial energy of an axle, which is transferred to the vehicle while the axle comes back from traction slip to vehicle speed due to a strong change in the coefficient of friction (µ).
Ein Setzen des OnRef Triggers zur Triggerung des Motormomentensprungs erfolgt bei einer erkannten OnRef Situation, wenn zwischen dem letzten Trigger eine definierte Zeit vergangen ist oder die Achsbeschleunigung bereits gestiegen ist aber erneut abfällt und die Fahrzeugreaktionszeit abgelaufen ist.The OnRef trigger for triggering the engine torque jump is set when an OnRef situation is detected, when a defined time has elapsed between the last trigger or the axle acceleration has already increased but falls again and the vehicle reaction time has expired.
Beispielsweise wird der erste Sprung getriggert, wenn OnRef erkannt wird. Die Achsbeschleunigung (Ya) steigt daraufhin für zwei Rechenzyklen fällt aber anschließend wieder, woraufhin sofort ein weiterer Sprung getriggert wird. Anschließend wird eine definierte Zeit auf die Fahrzeugreaktion gewartet.For example, the first jump is triggered when OnRef is detected. The axis acceleration (Ya) then increases for two computing cycles but then falls again, whereupon another jump is triggered immediately. A defined time is then waited for the vehicle reaction.
Die Berechnung der Höhe des Motormomentensprungs kann basierend auf der Fahrzeugbeschleunigung erfolgen. Dabei wird eine „durchschnittliche“ Fahrzeugreferenzbeschleunigung aus dem aRef_Min und aRef_Max Werten der letzten definierten Zeitspanne (aktuell 200 ms) berechnet. Dieser Wert wird mit einer Parameterkennlinie gekoppelt und ergibt die Basis des Sprungs.The magnitude of the jump in engine torque can be calculated based on the vehicle acceleration. An "average" vehicle reference acceleration is calculated from the aRef_Min and aRef_Max values of the last defined period of time (currently 200 ms). This value is coupled with a parameter characteristic and results in the basis of the jump.
Weiterhin wird das Integral der Fahrzeugreferenzbeschleunigung auf Basis der maximalen Gradienten (aRef_Max) berechnet. Dieser Wert wird mit einer Parameterkennlinie gekoppelt und ergibt einen Faktor, der mit dem vorangegangen Wert multipliziert wird.Furthermore, the integral of the vehicle reference acceleration is calculated based on the maximum gradient (aRef_Max). This value is linked to a parameter characteristic and results in a factor that is multiplied by the previous value.
Daraus resultiert eine erste Motormomentensprunghöhe basierend auf der Fahrzeugreferenzbeschleunigung und deren Änderung.This results in a first engine torque step height based on the vehicle reference acceleration and its change.
Zusätzlich kann die Berechnung der Höhe des Motormomentensprungs basierend auf dem aktuellen Motormoment erfolgen. Dabei wird ein „durchschnittliches“ aktuelles Motormoment während der Sprünge berechnet. Dazu wird das aktuelle Moment von dem Motormoment beim letzten Sprung subtrahiert. (Der erste Sprung wird nie durch diese Logik berechnet - Die Achsbeschleunigung hat sich nicht stark geändert) So führt ein niedriges Motormomentenniveau zu großen Sprüngen. Dieser Wert wird mit einer Parameterkennlinie gekoppelt und ergibt die Basis des Sprungs.In addition, the magnitude of the engine torque jump can be calculated based on the current engine torque. An "average" current engine torque is calculated during the jumps. To do this, the current torque is subtracted from the engine torque at the last jump. (The first jump is never calculated by this logic - the axis acceleration has not changed much) So a low motor torque level leads to large jumps. This value is coupled with a parameter characteristic and results in the basis of the jump.
Weiterhin wird eine Änderungsrate des Motormoments während der OnRef Situation berechnet. Je größer die bisherige Änderung des aktuellen Moments war, desto kleiner wird der nächste Sprung. Dieser Wert wird mit einer Parameterkennlinie gekoppelt und ergibt einen Faktor, der mit dem vorangegangen Wert multipliziert wird.Furthermore, a rate of change of the engine torque during the OnRef situation is calculated. The larger the previous change of the current moment was, the smaller the next jump will be. This value is linked to a parameter characteristic and results in a factor that is multiplied by the previous value.
Daraus resultiert eine zweite Motormomentensprunghöhe basierend auf der Höhe und Änderung des aktuellen Motormoments, wenn keine Auswirkung des letzten Sprungs auf der Achsdynamik sichtbar ist.This results in a second engine torque jump height based on the height and change in the current engine torque if no effect of the last jump on the axis dynamics is visible.
Anschließend wird der größere Motormomentensprungwert benutzt (Maximalwertbildung) und das Motormoment dementsprechend erhöht.The larger engine torque jump value is then used (maximum value formation) and the engine torque is increased accordingly.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Finally, it should be noted that terms such as "comprising," "comprising," etc. do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a plurality. Any reference signs in the claims should not be construed as limiting.
Claims (9)
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