DE10238754A1

DE10238754A1 - Reduzierung der ASR-Regelfrequenz bei Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert

Info

Publication number: DE10238754A1
Application number: DE10238754A
Authority: DE
Inventors: Thomas Sauter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2022-08-24
Also published as: DE10238754B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsschlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der nach Überschreiten einer Schlupfschwelle (sw1) durch wenigstens ein Antriebsrad das Motormoment reduziert und nach Unterschreiten der Schlupfschwelle (sw1) wieder erhöht wird, wobei die Antriebsschlupfregelung ferner Mittel (11, 12) zur Kurven- und Reibwerterkennung umfaßt. Zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität in Kurven wird bei Erkennung (15, 16) einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert der Gradient der Motormomentenerhöhung (5) während der ASR-Regelung geringer eingestellt als bei Geradeausfahrt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsschlupfregelung (ASR), gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.

Beim Anfahren oder Beschleunigen auf glatter Fahrbahn geraten die Antriebsräder eines Fahrzeugs relativ schnell in Schlupf. Drehen die Antriebsräder so stark durch, dass sie eine vorgegebene Schlupfschwelle überschreiten, so greift die ASR automatisch in den Fahrbetrieb ein und paßt das Motordrehmoment über eine Verstellung der Drosselklappe an das jeweils auf die Straße übertragbare Antriebsmoment an. Gegebenenfalls können das bzw. die schlupfenden Antriebsräder auch über einen Bremseneingriff abgebremst werden. Nach Unterschreiten der vorgegebenen Schlupfschwelle wird das Motormoment wieder erhöht.

Fig. 1 zeigt einen typischen Verlauf einer Motormomentenkurve während eines ASR-Regelzyklus. Der Fahrer erhöht zunächst das Motormoment relativ stark (vgl. Abschnitt 7 der Kennlinie). Zum Zeitpunkt t1 überschreitet wenigstens eines der Antriebsräder eine vorgegebene Schlupfschwelle, woraufhin die ASR das Motormoment stark reduziert (siehe Rücksprung 3). Nach dem Unterschreiten der Schlupfschwelle wird das Motormoment schließlich wieder stufenweise erhöht (oberer Ast 4 der Kurve), bis ein Antriebsrad zum Zeitpunkt t2 die Schlupfschwelle wieder überschreitet und eine neue ASR-Regelung beginnt. Die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird dabei als ASR-Regelzyklus bezeichnet.

Derzeit beträgt die Periodendauer eines ASR-Regelzyklus etwa 1 s bzw. die Regelfrequenz im Mittel etwa 1 Hz. Eine für das Erhöhen des Motormomentes zuständige Zugaberoutine ist dabei so eingestellt, daß die Antriebsräder etwa einmal pro Sekunde in Schlupf laufen. Somit wird sichergestellt, daß nach einer Momentenreduzierung (Abschnitt 3) ausreichend Traktion aufgebaut und gefährliche Fahrsituationen auf Grund ausbleibender Beschleunigung verhindert werden können. Diese Regelfrequenz von etwa 1 Hz wird vom Fahrer außerdem als angenehm empfunden.

Die genannten Einstellungen unterstützen ein relativ komfortables Fahrverhalten des Fahrzeugs bei Geradeausfahrt. Bei einer Kurvenfahrt auf glatter Fahrbahn führt der mit einer Frequenz von 1 Hz bewußt herbeigeführte Antriebsschlupf jedoch zu einer schlechten Seitenführung, mit der Folge, daß das Fahrzeug seine Spur verläßt. Insbesondere bei heckgetriebenen Fahrzeugen kann der Radschlupf zu einem Ausbrechen des Hecks und zu nicht mehr beherrschbaren Fahrzuständen führen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Fahrverhalten eines Fahrzeugs während einer ASR-Regelung bei Kurvenfahrten auf glatter Fahrbahn zu verbessern und dadurch insbesondere die Fahrsicherheit zu erhöhen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 bzw. 11 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, eine Antriebsschlupfregelung derart einzurichten, daß bei Erkennung einer Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, der Gradient der Motormomentenerhöhung während der ASR-Regelung verringert und geringer eingestellt wird als in einer anderen Fahrsituation, insbesondere als z. B. bei Geradeausfahrt. Dies hat den Vorteil, daß das Motormoment weniger schnell ansteigt und der Zeitpunkt, zu dem die Antriebsräder in Schlupf geraten und die Schlupfschwelle überschreiten erst wesentlich später eintritt. Die Dauer eines ASR-Regelzyklus wird somit verlängert.

Zur Erkennung der Fahrsituation "Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert" umfasst die ASR geeignete Mittel zur Kurven- und Reibwerterkennung. Die Erkennung dieser Fahrsituation erfolgt vorzugsweise, wenn vorgegebene Schwellenwerte überschritten werden.

Die Erhöhung des Motormoments nach der Reduzierung durch die ASR kann entweder stufenartig oder kontinuierlich erfolgen. Bei stufenweiser Erhöhung des Motormomentes wird vorzugsweise der Anfangssprung, d. h. der erste Momentenerhöhungssprung kleiner gewählt als z. B. bei Geradeausfahrt oder bei Fahrt auf Hochreibwert.

Vorzugsweise ist auch die Stufenhöhe der einzelnen Momentenerhöhungen bei Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert vergleichsweise geringer als in anderen Fahrsituationen. Wahlweise kann der Gradient der Motormomentenerhöhung auch durch eine Verlängerung der Haltezeiten zwischen den Erhöhungsstufen verringert werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die ASR-Regelung mit kleinerem Gradienten erst dann durchgeführt, wenn die Anzahl der ASR-Regelzyklen mit hohem Gradienten einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Ferner wird die erfindungsgemäße ASR-Regelung vorzugsweise nicht aktiv, wenn die Fahrzeugbeschleunigung einen vorgegebenen Wert überschreitet. Hohe Fahrzeugbeschleunigungen sind ein Indiz für hohen Reibwert, so dass in diesem Fall ein niedriger Reibwert ausgeschlossen werden kann. Werden dagegen nur geringe Fahrzeugbeschleunigungen bei gleichzeitigem Antriebsschlupf festgestellt, so kann auf die Notwendigkeit der erfindungsgemäßen ASR-Regelung geschlossen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Gradient der Motormomentenerhöhung in Abhängigkeit vom (zumindest qualitativ) ermittelten Reibwert eingestellt, wobei der Gradient um so flacher ist, desto kleiner der ermittelte Reibwert ist.

Der Gradient der Motormomentenerhöhung kann auch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden, wobei der Gradient mit höherer Fahrzeuggeschwindigkeit flacher sein sollte.

Die Periodendauer eines ASR-Regelzyklus sollte bei einer Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert wenigstens 1,5 s, vorzugsweise wenigstens 2 s, und bei besonders niedrigen Reibwerten wenigstens 3 s betragen.

Eine weitere Verbesserung der Fahrzeugstabilität kann dadurch erreicht werden, daß die Schlupfschwellen der Antriebsräder bei Erkennen einer Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert abgesenkt werden.

Sofern die Bedingungen für die Aktivierung der erfindungsgemäßen langsamen Motormomentenerhöhung nicht mehr vorliegen (d. h. Kurvenfahrt, Niedrigreibwert, ggf. Anzahl der vorhergehenden Regelzyklen, geringe Fahrzeugbeschleunigung), kann die erfindungsgemäße Regelung für eine vorgegebene Nachlaufzeit beibehalten werden. Dadurch kann sicher gestellt werden, dass auch bei fehlerhafter Kurven- oder Reibwerterkennung (das Fahrzeug befindet sich aber noch in Kurvenfahrt auf Niedrigreibwert) die Fahrsicherheit gewährleistet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen beispielhaften Verlauf des Motormoments während einer ASR-Regelung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines ASR-Systems; und
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Anpassung einer ASR bei Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert.
Fig. 1 zeigt einen typischen Verlauf einer Motormomentenkennlinie während einer ASR-Regelung. Nach einer starken Erhöhung des Motormomentes (Abschnitt 7) kommt wenigstens eines der Antriebsräder in Schlupf und überschreitet zum Zeitpunkt t1 eine vorgegebene Schlupfschwelle. Zum Zeitpunkt t1 setzt die ASR-Regelung ein und reduziert das Motormoment auf einen relativ niedrigen Wert (Rücksprung 3), von dem es mittels einer Zugaberoutine stufenweise wieder erhöht wird (Ast 4 bzw. 5) bis das Rad die Schlupfschwelle zum Zeitpunkt t2 wieder überschreitet und ein neuer Regelzyklus beginnt.
Der Ast 4 stellt dabei eine ASR-Regelung bei Geradeaus- oder Kurvenfahrt gemäß dem Stand der Technik, der Ast 5 eine ASR- Regelung bei Kurvenfahrt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Wie am Ast 4 der Momentenkennlinie zu erkennen ist, wird das Motormoment zunächst durch einen relativ hohen Anfangssprung 1, und danach in relativ hohen Erhöhungsstufen 2 erhöht. Die dazwischenliegenden Haltezeiten 6 sind relativ kurz. Dadurch ergibt sich ein steiler Gradient der Momentenerhöhung.
Bei Erkennung einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert wird dagegen ein wesentlich flacherer Momentenerhöhungsgradient gewählt (Ast 5). Hierzu werden ein vergleichsweise niedrigerer Anfangssprung 1', längere Haltezeiten 6', und Erhöhungsstufen 2' mit einer geringeren Stufenhöhe eingestellt. Die Periodendauer des ASR-Regelzyklus verlängert sich dadurch entsprechend. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Regeldauer für den Ast 5 2 s, kann aber auch länger eingestellt werden.
Durch die feinstufige Momentenerhöhung wird außerdem nur ein minimales Überschußmoment erzeugt, welches bei Überschreiten der Schlupfschwelle schnell wieder abgebaut wird und somit für eine harmonische Regelung sorgt.
Eine weitere Verbesserung der Seitenführung des Fahrzeugs kann erreicht werden, wenn gleichzeitig mit der Reduzierung der ASR-Regelfrequenz die Schlupfschwellen für die Antriebsräder verringert werden. Die Schlupfschwellen werden vorzugsweise um wenigstens 1 km/h reduziert. Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb werden die Schlupfschwellen vorzugsweise auf Werte von weniger als 2 km/h und bei Fahrzeugen mit Heckantrieb auf Werte von weniger als 1,5 km/h, insbesondere 1 km/h eingestellt.
Fig. 2 zeigt eine Antriebsschlupfregelung mit einer zentralen Regeleinheit 10, an der eine Einrichtung zur Reibwerterkennung 11, eine Einrichtung zur Erkennung einer Kurvenfahrt 12 sowie eine Einrichtung 13 zur Ermittlung des Radschlupfes angeschlossen sind. Die jeweiligen Einrichtungen 11, 12, 13 liefern entsprechende Informationen an die Regeleinheit 10.
Bei Erkennen einer Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, stellt die Regeleinheit 10, wie vorstehend beschrieben, den Gradienten der Motormomentenerhöhung geringer ein als in anderen Fahrsituationen.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ablaufs einer Antriebsschlupfregelung mit Anpassung des Gradienten der Motormomentenerhöhung. Dabei wird in einem ersten Schritt 14 überprüft, ob ein Antriebsrad eine vorgegebene Schlupfschwelle sw1 überschritten hat(Abfrage λ > sw1). Ist die Bedingung nicht erfüllt, wird zum Start des Verfahrens zurück verzweigt. Ist die Bedingung dagegen erfüllt, wird in den Schritten 15 und 16 festgestellt, ob sich das Fahrzeug in Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet. Hierzu wird in Schritt 15 zunächst abgefragt, ob der Kurvenradius r kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert sw2 (Abfrage r < sw2). Ist die Bedingung erfüllt, wird in Schritt 16 abgefragt, ob der Reibwert µ kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert sw3 (Abfrage µ < sw3). Ist die Bedingung erfüllt, wird auf eine Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert erkannt. Ist die Bedingung der Schritte 15 und 16 nicht erfüllt, wird zum Ende des Verfahrens verzweigt.
In Schritt 17 wird schließlich der Gradient der Motormomentenerhöhung in Abhängigkeit vom ermittelten Reibwert und der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Bezugszeichenliste 1, 1' Anfangserhöhungssprung
2, 2' Stufen
3 Motormomentenabsenkung
4 Motormomentenerhöhung mit hohem Gradienten
5 Motormomentenerhöhung mit niedrigem Gradienten
6, 6' Haltezeiten
7 Fahrervorgabe
10 Regeleinheit
11 Einrichtung zur Reibwerterkennung
12 Einrichtung zur einer Kurvenfahrt
13 Einrichtung zur Ermittlung des Radschlupfes
14-17 Verfahrensschritte

Claims

1. Antriebsschlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der das Motormoment nach Überschreiten einer Schlupfschwelle (sw1) durch wenigstens ein Antriebsrad reduziert, und nach Unterschreiten der Schlupfschwelle (sw2) wieder erhöht wird, und welche ferner Mittel (11, 12) zur Kurven- und Reibwerterkennung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erkennung (15, 16) einer Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet, der Gradient der Motormomentenerhöhung (5) geringer eingestellt wird als bei Geradeausfahrt.

2. Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer stufenweisen Erhöhung (5) des Motormomentes der Anfangssprung (1') der Motormomentenerhöhung kleiner ist als bei Geradeausfahrt.

3. Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenhöhe der Momentenerhöhung (5) vergleichsweise kleiner ist als bei Geradeausfahrt.

4. Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeit (6') zwischen zwei Erhöhungsstufen (2') vergleichsweise länger ist als bei Geradeausfahrt.

5. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient der Motormomentenerhöhung (5) erst dann geringer eingestellt wird, wenn die Anzahl der vorhergehenden ASR-Regelzyklen einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

6. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient der Motormomenterhöhung nur dann geringer eingestellt wird, wenn die Fahrzeugbeschleunigung einen vorgegebenen Wert nicht übersteigt.

7. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient der Motormomentenerhöhung in Abhängigkeit vom ermittelten Reibwert eingestellt wird.

8. Antriebsschlupfregelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß cer Gradient der Motormomentenerhöhung in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit oder -beschleunigung eingestellt wird.

9. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer eines ASR-Regelzyklus wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Sekunden beträgt.

10. Antriebsschlupfregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfschwellen (sw1) der angetriebenen Räder bei Erkennen einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert abgesenkt werden.

11. Verfahren zur Antriebsschlupfregelung, insbesondere für Kfz, wobei nach Überschreiten einer Schlupfschwelle (sw1) durch wenigstens ein Antriebsrad das Motormoment reduziert, und nach Unterschreiten der Schlupfschwelle wieder erhöht wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Feststellen, ob eine Kurvenfahrt vorliegt (15),

- Feststellen, ob ein niedriger Fahrbahn-Reibwert vorliegt (16)

- Verringern des Gradlienten der Motormomentenerhöhung (5) in einem ASR-Regelzyklus, wenn eine Fahrsituation erkannt wird (17), in der sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert befindet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient der Motormomentenerhöhung (5) in Abhängigkeit vom ermittelten Reibwert eingestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Periodendauer eines ASR-Regelzyklus auf wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Sekunden eingestellt wird.