DE10238219A1 - ASR mit automatischer Motormomenterhöhung bei mu-split-Anfahrvorgängen - Google Patents

ASR mit automatischer Motormomenterhöhung bei mu-split-Anfahrvorgängen

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsschlupfregelung mit Motor- und Bremseneingriff, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Zur Anpassung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs beim Anfahren unter mu-split-Bedingungen wird vorgeschlagen, das Motormoment gegenüber der Fahrervorgabe automatisch zu erhöhen, so daß das Fahrzeug im wesentlichen mit der gleichen Beschleunigung beschleunigt wie unter Hochreibwertbedingungen. Zur Berechnung des hierzu erforderlichen höheren Motormoments wird die entsprechende Fahrzeugbeschleunigung bei Hochreibwertbedingungen unter Berücksichtigung der Fahrervorgabe ermittelt und das Motormoment ferner um das am low-mu-Rad ausgeübte Bremsmoment erhöht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsschlupfregelung (ASR) mit Motor- und Bremseneingriff sowie ein entsprechendes Verfahren zur Antriebsschlupfregelung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3.
  • Beim Anfahren eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Haftreibungswerten zwischen linker und rechter Fahrzeugseite (µ-split) wird zunächst das angetriebene Rad auf der glatten Fahrbahnseite (low-µ-Rad) gebremst, sobald dieses beginnt, sich durchzudrehen. Das auf das low-µ-Rad ausgeübte Bremsmoment überträgt sich über das Differential auf das Rad auf der griffigen Fahrbahnseite (high-µ-Rad) und kann dort zum Vortrieb des Fahrzeugs genutzt werden.
  • Bei solchen Anfahrvorgängen wird durch den genannten Bremseneingriff am schlupfenden Rad das Motormoment in der Bremse in Wärme umgewandelt. Der Fahrer muß also mehr Motormoment vorgeben, als er es für einen Anfahrvorgang auf einer Fahrbahn mit hohen Reibungswerten für die selbe Beschleunigung gewohnt ist. Gibt der Fahrer beim Anfahren auf µ-split-Fahrbahnen dagegen nur wenig Das, so kann der Motor insbesondere beim Anfahren auf Steigungen, durch den Bremseneingriff abgewürgt werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Beschleunigungsverhalten eines Fahrzeugs bei µ-split- Bedingungen zu verbessern und insbesondere das Abwürgen des Motors zu verhindern.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Datentanspruch 8 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, das Motormoment während einer Anfahrphase automatisch so zu erhöhen, daß das Fahrzeug beim Anfahren auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Haftreibungswerten zwischen linker und rechter Fahrzeugseite (µ-split) im wesentlichen mit der gleichen Beschleunigung beschleunigt wie unter Hochreibwertbedingungen. Zur Berechnung des hierzu erforderlichen Motormoments wird die Fahrzeugbeschleunigung ermittelt, die bei Hochreibwertbedingungen (ohne Radschlupf) bei der vom Fahrer gewählten Stellung des Fahrpedals auftreten würde. Auf der Grundlage der ermittelten Beschleunigung wird schließlich ein Motormoment berechnet, das gegenüber der Fahrervorgabe zumindest um das am low-µ-Rad ausgeübte Bremsmoment erhöht ist. Mit dieser Einstellung des Motormoments beschleunigt das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Haftreibungswerten wie unter normalen Hochreibwertbedingungen.
  • Die Fahrzeugbeschleunigung bei Hochreibwertbedingungen wird vorzugsweise aus einer im Schlupfregelsystem hinterlegten Kennlinie oder Tabelle ausgelesen.
  • Durch diese automatische Motormomentenerhöhung reagiert das Fahrzeug somit auch auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Haftreibungswerten zwischen linker und rechter Fahrzeugseite in gewohnter Weise. Der Fahrer kann nun auch mit relativ wenig durchgedrücktem Gaspedal langsam beschleunigen, ohne ein Absterben des Motors zu riskieren.
  • Zur Berechnung des Motormoments kann folgende Gleichung für die Antriebskraft angesetzt werden:

    Fan = Fhang + Froll + Fbrems + Fvor,

    mit
    Fan: Antriebskraft;
    Fhang = m.g.sinα, Hangabtriebskraft;
    Froll = m.g.cosα.fr, fr = 0,015, Rollwiderstandskraft;
    Fbrems: Bremskraft am low-µ-Rad; und
    Fvor: Vortriebskraft.
  • Das erforderliche Antriebsmoment Man ergibt sich wie folgt:

    Man = (m.g.sinα + fr.m.g.cosα) .rdyn + Mbrems + m.a.rdyn

    mit
    rdyn: dynamischer Radhalbmesser.
  • Das erforderliche Motormoment Mmot ergibt sich als:

    Mmot = Man/Igesamt.eta, mit

    Man: Antriebsmoment;
    Igesamt: Gesamtübersetzung;
    eta: Gesamtwirkungsgrad
  • Die Beschleunigung agrenz unter Hochreibwertbedingungen in der Ebene (ohne Bremseneingriff) kann unter Berücksichtigung der Fahrervorgabe beispielsweise aus folgendem Zusammenhang berechnet werden. Für kleine Steigungswinkel α gilt näherungsweise:

    Mmot = (fr.m.g.rdyn + m.agrenz.rdyn)/Igesamt.eta.

  • Der Beschleunigungswert agrenz kann wahlweise auch aus einer entsprechenden Kennlinie oder Tabelle ausgelesen werden, die bereits im Schlupfregelsystem hinterlegt ist.
  • Um auf einer µ-split-Fahrbahn den gleichen Beschleunigungswert agrenz zu erreichen, wie unter Hochreibwertbedingungen, muß folgendes Motormoment Mmot eingestellt werden:

    Mmot = (fr.m.g.rdyn + m.agrenz.rdyn + Mbrems) /Igesamt.eta

    Das Motormoment Mmot muß also um Mbrems/Igesamt.eta erhöht werden.
  • Bei einem Anfahrvorgang auf einer µ-Split-Steigung muß zusätzlich noch der Hangabtrieb kompensiert werden, um die gleichen Beschleunigungswerte agrenz wie in der Ebene zu erreichen. In diesem Fall gilt (bei vernachlässigtem Rollwiderstand):

    Mmot = (m.g.sinα.rdyn + MbremS + m.agrenz.rdyn)/Igesamt.eta.

    Das Motormoment Mmot muß also um (Mbrems + m.g.sinα.rdyn)/ Igesamt.eta erhöht werden, um die gleiche Beschleunigung zu erhalten, wie in der Ebene auf Hochreibwert. Um die gleiche Beschleunigung wie bei Bergauffahrt auf Hochreibwert zu erreichen, muss anstelle der Beschleunigung agrenz für die Ebene eine entsprechende Beschleunigung agrenz Hang für den Hang angesetzt werden.
  • Die Fahrbahnsteigung (Winkel a) und damit das Hangabtriebsmoment kann mittels eines entsprechenden Sensors, beispielsweise eines Neigungs- oder Beschleunigungssensors ermittelt oder auf Grund von Bremsdruckwerten abgeschätzt werden.
  • Aber auch bei einem Schlupfregelungssystem ohne Neigungssensor bzw. ohne Berücksichtigung der Steigung führt bereits die Kompensation des Bremsmoments Mbrems zu einer deutlichen Verbesserung der Traktion. Das Fahrzeug wird in diesem Fall in etwa so beschleunigen, wie bei optimaler Traktion in der Ebene bzw. am Berg.
  • Dagegen verhält sich das Fahrzeug mit einer Kompensation des Hangabtriebsmoments Mhang auch beim Anfahren auf einer µ- split-Steigung wie beim Anfahren in der Ebene unter Hochreibwertbedingungen. Der Fahrer muß sein Anfahrverhalten daher nicht auf das Anfahren am Berg umstellen, sondern kann in gewohnter Weise, wie in der Ebene, durch relativ wenig Gas geben in gleicher Weise wie in der Ebene beschleunigen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die automatische Erhöhung des Motormoments auf einen vorgegebenen unteren Geschwindigkeitsbereich, insbesondere auf einen Geschwindigkeitsbereich von unter 30 km/h beschränkt.
  • Aus Komfortgründen wird die Erhöhung des Motormoments vorzugsweise nicht sprungartig, sondern insbesondere innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums, ausgeführt. Die Erhöhung des Motormoments kann beispielsweise mit einem vorgegebenen Gradienten durchgeführt werden, wobei der Gradient eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v, der Motordrehzahl n_mot oder einer anderen Größe sein kann. Dabei gilt: Gradient = f(v, n_mot, . . .).
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein ASR-Regelsystem, das in der Lage ist, das Motormoment bei µ-Splitt-Anfahrvorgängen automatisch zu erhöhen; und
  • Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Antriebsschlupfregelung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt ein ASR-Regelsystem mit einer zentralen ASR- Regeleinheit 1, die bei Überschreiten vorgegebener Schlupfschwellen für ein Antriebsrad mit einer Radbremse 2 und dem Motor 3 (der Drosselklappe) zusammenwirkt und regelnd in den Fahrbetrieb eingreift.
  • Das ASR-Regelsystem ist dabei derart eingerichtet, daß das Motormoment während einer Anfahrphase automatisch erhöht wird, wenn ein Antriebsrad des Fahrzeugs auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Haftreibungswerten in Schlupf gerät. Die Erhöhung des Motormoments erfolgt dabei in dem Umfang, daß das Fahrzeug im wesentlichen mit der gleichen Beschleunigung beschleunigt wie unter Hochreibwert- Bedingungen. Hierzu wird das Motormoment gegenüber der Fahrervorgabe wenigstens um das am low-µ-Rad ausgeübte Bremsmoment erhöht.
  • Fig. 2 zeigt den Ablauf einer solchen Motormomentenerhöhung in From eines Flußdiagramms. Dabei wird in Schritt 4 zunächst diejenige Beschleunigung agrenz ermittelt, mit der das Fahrzeug bei der gewählten Fahrervorgabe unter Hochreibwert- Bedingungen beschleunigen würde. In Schritt S wird dann das auf das low-µ-Rad ausgeübte Bremsmoment ermittelt und in Schritt 6 ein neues Motormoment auf der Grundlage der ermittelten Beschleunigung agrenz und des ermittelten Bremsmoments Mbrems berechnet. Das derart berechnete neue Motormoment wird schließlich am Motor 3 eingestellt. Die Erhöhung des Motormoments in Schritt 7 erfolgt mit einem vorgegebenen Gradienten (nicht sprungartig). Bezugszeichenliste 1 ASR-Regeleinheit
    2 Radbremse
    3 Drosselklappe
    4-7 Verfahrensschritte

Claims (10)

1. Antriebsschlupfregelung mit Motor- und Bremseneingriff für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß das Motormoment während einer Anfahrphase automatisch derart erhöht wird, dass das Fahrzeug beim Anfahren auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Haftreibungswerten zwischen linker und rechter Fahrzeugseite (µ-split) im wesentlichen mit der gleichen Beschleunigung beschleunigt, wie unter Hochreibwert-Bedingungen, wobei das Motormoment gegenüber der Fahrervorgabe wenigstens um das am low-µ-Rad ausgeübte Bremsmoment erhöht wird.
2. Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung, die sich unter Berücksichtigung der Fahrervorgabe bei Hochreibwert einstellen würde, aus einer im Schlupfregelsystem hinterlegten Kennlinie oder Tabelle ausgelesen wird.
3. Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Anfahren am Hügel wirkende Hangabtriebsmoment ermittelt und das Motormoment um den entsprechenden Wert erhöht wird.
4. Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Motormoment so eingestellt wird, daß das Fahrzeug beim Anfahren am Hügel im wesentlichen mit der gleichen Beschleunigung beschleunigt, wie unter Hochreibwert- Bedingungen in der Ebene.
5. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Motormoments auf einen vorgegebenen unteren Geschwindigkeitsbereich beschränkt ist.
6. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden - Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Motormoments innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums (nicht sprungartig) erfolgt.
7. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Motormoments mit einem vorgegebenen Gradienten, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Motordrehzahl durchgeführt wird.
8. Verfahren zur Antriebsschlupfregelung mittels Motor- und Bremseneingriff, für das Anfahren eines Fahrzeugs auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Haftreibungswerten zwischen linker und rechter Fahrzeugseite (µ-split), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Ermitteln der Beschleunigung, mit der das Fahrzeug bei der gegebenen Fahrervorgabe unter Hochreibwert-Bedingungen beschleunigen würde,
- Ermitteln des auf das low-µ-Rad ausgeübten Bremsmoments,
- Berechnen eines Motormoments auf der Grundlage der ermittelten Beschleunigung und des ermittelten Bremsmoments, und
- Einstellen wenigstens des berechneten Motormoments.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfahren am Hügel eine Beschleunigung ermittelt wird, mit der das Fahrzeug bei der gegebenen Fahrervorgabe unter Hochreibwert-Bedingungen in der Ebene beschleunigen würde.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfahren am Berg das Hangabtriebsmoment ermittelt und das Motormoment um den entsprechenden Wert erhöht wird.
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