DE19612222A1 - Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem - Google Patents

Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem

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DE19612222A1
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road surface
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coefficient
surface friction
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DE19612222A
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Tetsuya Tachihata
Fumio Kageyama
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L5/13—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the tractive or propulsive power of vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/12—Friction

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Straßenoberflächenzustands-Überwachungssystem, wobei die Straßenoberflächenzustände auf Basis der Berechnung des Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche überwacht werden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Traktionssteuerungssysteme des Typs, welcher in der Lage ist, den Traktionsverlust von Antriebsrädern gegen die Straßenoberfläche während des Anfahrens oder Beschleunigens eines Fahrzeuges zu verhindern, werden zunehmend in Fahrzeuge mit Eigenantrieb eingebaut. Der von diesen Traktionssteuersystemen verwendete Schlupfwert, d. h. der Wert, bei dem die Antriebsräder die Traktion bezüglich der Straßenoberfläche verlieren, wurde als vorbestimmter Soll-Schlupfwert bei der Closed-Loop-Regelung des Motorabtriebdrehmoments angewendet. Ein derartiges Traktionssteuerungssystem berechnet den Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten µ, gemäß dem der Sollschlupfwert berichtigt wird und/oder der ebenfalls auf eine Antiblockier-Bremsensteuerung angewendet werden kann.
Eine der Methoden zum Berechnen des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten ist, den Betrag von Vorwärts- oder Rückwärtsbeschleunigung des Fahrzeugs zu verwenden, wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60-99757 beschrieben ist. Wie beispielsweise von der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-328063 bekannt ist, kann der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient basierend auf einer auf die Antriebsräder aufgebrachten Antriebskraft berechnet werden.
Hinsichtlich Fällen, in denen der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient basierend auf der Fahrzeugbeschleunigung in Fortbewegungsrichtung berechnet wird (in der Beschreibung als Längsbeschleunigung bezeichnet, im Gegensatz zur Querbeschleunigung), gibt es kein Problem, wenn die Straßenoberfläche horizontal ist, aber wenn die Straßenoberfläche von der Horizontalebene abweicht, insbesondere wenn eine Steigung befahren wird, wird die Längsbeschleunigung vermindert und bewirkt somit eine Fehleinschätzung des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizientwerts in Richtung eines zu kleinen Werts (welcher anzeigt, daß ein Traktionsverlust leicht auftreten kann), mit dem Ergebnis, daß die Traktionssteuerung eine effizientes Beschleunigen und den Vortrieb des Fahrzeugs behindert. Andererseits kann, hinsichtlich Fällen, bei denen der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient basierend auf der zu den Antriebsrädern übertragenen Antriebsleistung berechnet wird, wenn die Antriebsleistungsübertragung und die Straßenzustände im Gleichgewicht sind, d. h. wenn ein Fahrzustand angetroffen wird, bei dem die Antriebsräder auf der Straße ohne Schlupf laufen, ein genauer Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient berechnet wird. Wenn die Fahrleistungsübertragung und die Straßenzustände jedoch nicht im Gleichgewicht sind, kann ein relativ großer Fehler bei der Berechnung des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten auftreten. In diesem Fall wird der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient basierend auf der Längsbeschleunigung berechnet, und dabei ist es möglich, einen separaten Neigungssensor in das System einzubauen und die Datenausgangsgröße des Neigungssensors zum Korrigieren des berechneten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten zu verwenden.
Neigungssensoren wurden jedoch für unnötig gehalten und wurden generell nicht in Fahrzeugen verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem zur Anwendung mit einem Fahrzeug mit Eigenantrieb bereitzustellen, welches in der Lage ist, einen genauen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten zu berechnen, ohne daß ein Straßenneigungssensor benötigt wird.
Das vorstehende Ziel wird durch Vorsehen eines Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystems für ein Fahrzeug mit Eigenantrieb geliefert, das mit einem Traktionssteuerungssystem ausgerüstet ist, welches verhindert, daß Antriebsräder eine übermäßige relative Rotation gegenüber einer Straße erfahren oder die Traktion der Antriebsräder gegen eine Straßenoberfläche verlorengeht.
Das Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem berechnet, während die Traktionssteuerung ausgeführt wird, einen ersten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten auf Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Längsbeschleunigung in einer Geradeaus-Fahrtrichtung und einen zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten auf Basis des zu den Antriebsrädern übertragenen Antriebsdrehmoment, und bestimmt einen endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten, indem er den größeren der beiden ersten und zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten für die praktische Verwendung bei der Traktionssteuerung auswählt.
Mit dem Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem wird, da der größere der beiden Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültiger Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient ausgewählt wird, kein Straßenneigungssensor mehr benötigt, sowie auch das Problem beseitigt, daß das System schließlich einen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten fälschlicherweise zu klein berechnet. Sogar wenn ein Verlust des korrekten Traktionszustands aufgrund von übermäßiger Drehmomentübertragung zu den Antriebsrädern auftritt, d. h. in einem Zustand, bei dem eine große Wahrscheinlichkeit für das Bewirken eines signifikanten Fehlers beim zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient besteht, wird ein genauer Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient aufgestellt, indem verhindert wird, daß der zweite Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient als endgültiger Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient gewählt wird. Die Auswahl des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als aktiver Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient wird ebenfalls von dem Beginn der Traktionssteuerung an für eine Zeitdauer verhindert, in welcher eine große Wahrscheinlichkeit für das Bewirken eines signifikanten Fehlers beim Seitenstraßenoberflächen-Reibungskoeffizienten besteht, wobei eine genaue Berechnung des endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten geliefert wird.
In dem Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem der Erfindung kann ein Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient, der basierend auf der Querbeschleunigung des Fahrzeugs berechnet wurde, verwendet werden, um eine genauere Berechnung des endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten während einer Kurvenfahrt durchzuführen.
Eine genaue Berechnung eines endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten wird auch ermöglicht, indem der zweite Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient einer Filterung unterzogen wird, so daß dadurch eine abrupte Änderung von diesem verhindert wird. Weiter wird ein genauer endgültiger Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient berechnet, indem der zweite Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient unter Berücksichtigung des Schlupfes des Drehmomentwandlers aufgestellt wird, welcher einen signifikanten Effekt auf die Drehmomentübertragung zu den Antriebsrädern besitzt. Für eine genaue Berechnung des endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten wird eine Auswahl des zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültiger Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient verhindert, wenn der Drehmomentwandler einen übermäßigen, eine vorbestimmte Größe übersteigenden Schlupf erlaubt, welcher eine große Wahrscheinlichkeit für eine fehlerhafte Berechnung des zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten birgt.
Beim Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem der Erfindung kann ein dritter Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient verwendet und als endgültiger Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient unmittelbar nach dem Anfahren ausgewählt werden, bei welchem eine geringe Verläßlichkeit bei der Berechnen des zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten aufgrund der Tendenz angetroffen wird, daß ein großer Drehmomentbetrag exzessiv auf die Antriebsräder aufgebracht wird, sowie auch beim Berechnen des ersten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten aufgrund der geringen Beschleunigung des Fahrzeugs.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorhergehenden und andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bezugnehmend auf ein Ausführungsbeispiel von dieser, beim Betrachten in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, klar hervorgehen, welche zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Eigenantrieb, bei welchem ein Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem der Erfindung eingebaut ist;
Fig. 2 und 3 Flußdiagramme, die eine Programmsequenz zum Berechnen eines Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten darstellen;
Fig. 4 eine Darstellung, die eine Zuordnungskarte des Oberflächen-Reibungswerts bezüglich der Längsbeschleunigung zeigt;
Fig. 5 eine Darstellung, die eine Zuordnungskarte des Oberflächen-Reibungswerts bezüglich der Querbeschleunigung zeigt;
Fig. 6 eine Darstellung, die eine Zuordnungskarte des Oberflächen-Reibungswerts bezüglich der Motordrehzahl zeigt; und
Fig. 7 eine diagrammartige Darstellung, die das Schlupfverhältnis eines Drehmomentwandlers bezüglich dem Drehmomentanstiegsverhältnis zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nimmt man auf die Zeichnungen im Detail Bezug, insbesondere auf Fig. 1, welche ein Fahrzeug 2 darstellt, beispielsweise eines mit Frontmotor und Hinterradantrieb, das mit einem Straßenoberflächenzustands-Überwachungssystem in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerüstet ist, geht das Abtriebsdrehmoment vom Motor 2 über ein Automatikgetriebe AT, das einen Drehmomentwandler 3 und ein Zwischengetriebe 4 aufweist, und wird danach auf ein Differentialgetriebe 5 aufgebracht. Das Abtriebsdrehmoment wird dann vom Differentialgetriebe 5 über eine linke Antriebsweile 6(RL) zu einem linken hinteren Antriebsrad 1(RL) und über eine rechte Antriebswelle 6(RR) zu einem rechten hinteren Antriebsrad 1(RR) übertragen. Auf diese Weise werden die Hinterräder 1(RL) und 1(RR) zwangsweise durch die Motorabtriebsleistung rotiert.
Eine Steuereinheit U, in welcher ein integrierter Microcomputer eingebaut ist, empfängt Signale von verschiedenen Sensoren S1-S7, und gibt auch Signale an ein Treibstoffeinspritzventil 7 ab. Die Geschwindigkeitssensoren S1 bis S4 sind einzeln an jedem der Räder eingebaut und führen die Funktion des unabhängigen Überwachens der Drehgeschwindigkeit von jedem Rad 1 durch. Der Drosselklappensensor S5 überwacht die Öffnung des (nicht gezeigten) Drosselventils, und der Sensor S6 überwacht die Drehzahl des Motors 2. Wie später festgestellt werden wird, ist es notwendig, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu überwachen, und daher führen bei diesem Ausführungsbeispiel die Geschwindigkeitssensoren S1 und S2, die einzeln an den Vorderrädern 1(FL) und 1(FR) montiert sind, die Funktion des Überwachens der Fahrzeuggeschwindigkeit durch, indem sie das individuelle Geschwindigkeitssignal von jedem Vorderrad 1 liefern, aus denen ein geometrischer Mittelwert berechnet werden kann. Ein separater Fahrzeuggeschwindigkeitssensor kann eingebaut sein, um eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsfunktion zu liefern.
Die Steuereinheit U führt die Traktionssteuerung aus. Diese Steuerung läuft beispielsweise in der folgenden Weise ab. Ein Schlupfwert der hinteren Antriebsräder 1(RL) und 1(RR) gegenüber der Straßenoberfläche wird, beispielsweise, als Differenz der Antriebsradgeschwindigkeit zur Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Je größer dieser Schlupfwert ist, desto größer ist der Schlupfbetrag der Antriebsräder gegenüber dem Straßenbelag. Ein gemeinsamer Schlupfwert für die linken und rechten hinteren Antriebsräder 1(RL) und 1(RR) wird als geometrischer Mittelwert der beiden Schlupfwerte berechnet. Verschiedene Typen von Schwellenwerten werden basierend auf dem Schlupfwert aufgestellt; beispielsweise ein Anfangs-Steuerungsschwellenwert SS, ein Soll-Schlupfwert TE, und ein End-Steuerungsschwellenwert ES, wobei alle diese Schwellenwerte wechselseitigen Bezug besitzen, da der Wert TE größer ist als der Wert ES, aber kleiner als der Wert SS (SS < TE < ES).
Wenn der gemeinsame Schlupfwert für die linken und rechten hinteren Antriebsräder 1(RL) und 1(RR) den Anfangs-Steuerungsschwellenwert SS übersteigt, beginnt die Traktionssteuerung damit, die Menge des durch das Treibstoffeinspritzventil 7 eingespritzen Treibstoffs zu verringern und senkt dadurch das durch den Motor 2 erzeugte Drehmoment bis zu einem Punkt, bei dem sich der gemeinsame Schlupfwert an den Sollschlupfwert TE annähert, und zwar in einer Regelung vom Closed-Loop-Typ. Der Umfang der Motordrehmomentverringerung steigt mit zunehmender Abweichung zwischen dem gemeinsamen Schlupfwert und dem Sollschlupfwert TE. Die Traktionssteuerung verringert den effektiven Schlupfwert und beendet, wenn der effektive Schlupfwert kleiner geworden ist als der Sollsteuerwert ES oder wenn die Motordrosselklappe vollständig geschlossen ist.
Hinsichtlich der Schwellenwerte wird als mimales Erfordernis der Sollschlupfwert TE gemäß dem Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten (dem relativen Reibungskoeffizienten zwischen der Straßenoberfläche und den Antriebsrädern) berichtigt. Das heißt, die Verringerung des Drehmoments des Motors 2 nimmt zu, wenn der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient abnimmt, und es wird schwierig, die Effizienz der Beschleunigung sicherzustellen, wenn ein fälschlicherweise zu kleiner Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient berechnet wird.
Die Ausführung der Berechnung des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten wird nachfolgend bezugnehmend auf die Fig. 2 und 3 beschrieben, welche ein Flußdiagramm zeigen, das die Berechnungs-Programmsequenz darstellt, welche die Steuereinheit U während der Traktionssteuerung ausführt.
Wenn die Sequenzlogik beginnt, geht die Steuerung auf einen Funktionsblock in Schritt Q1, bei dem verschiedene Daten eingegeben werden. Nachfolgend wird ein Längsrichtungs-Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient LGµ, welcher als Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Attribut zur Längsbeschleunigung LGG oder einfach als Längsrichtungs-Reibungskoeffizient LGµ bezeichnet wird, im Schritt Q2 berechnet, und ein Querrichtungs-Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient, welcher als Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Attribut zur Querrichtungsbeschleunigung LTG oder einfach als Querrichtungs-Reibungskoeffizient LTµ bezeichnet wird, bei Schritt Q3 berechnet. Weiter wird ein Anfangs- Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient beim Anfahren des Fahrzeugs, welcher einfach als Ausgangs-Reibungskoeffizient STµ bezeichnet wird, bei Schritt Q4 berechnet, und ein Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Attribut zur Vortriebskraft, d. h. das auf die Antriebsräder 1(RL) und 1(RR) aufgebrachte Drehmoment, welches einfach als Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ bezeichnet wird, bei Q5 berechnet. Diese Vortriebskraft wird basierend auf der Drosselklappenöffnung und der Motordrehzahl erhalten. Speziell ist die Vortriebskraft ein Produkt des Motorabtriebdrehmoments multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des gerade benutzten Gangs. Ein Anfahren des Fahrzeugs wird beispielsweise dadurch bestimmt, daß eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Räder einen vorbestimmten Wert erreicht. Der Motorabtrieb wird bezüglich der Drosselklappenöffnung TVO und der Motordrehzahl Ne zugeordnet und in der Steuereinheit U gespeichert. Das gerade verwendete Übersetzungsverhältnis wird auf Basis eines Signals von, beispielsweise, einem Gangpositionssensor S7 gegeben. Im Schritt Q6 wird einer von diesen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten LGµ, LTµ, STµ und TQµ als ein endgültiger Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient (welcher einfach als endgültiger Reibungskoeffizient bezeichnet wird) ausgewählt, welcher seinerseits als Parameter verwendet wird, von dem der Sollschlupfwert TE in der Traktionssteuerung variiert wird.
Fig. 3 zeigt die Steuerungsprogrammsequenz des Festlegens oder Auswählens des endgültigen Reibungskoeffizienten µ, der im Schritt Q6 des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Berechnungsprogrammteils in Fig. 2 ausgeführt wird. Die Berechnung von den jeweiligen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten LGµ, LTµ, STµ und TQµ, die jeweils in den Schritten Q2 bis Q5 im Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Berechnungsprogrammteil erfolgt, wird später erläutert werden.
Im endgültigen Reibungskoeffizient µ-Bestimmungs-Unterprogrammteil ist der erste Schritt in Schritt Q11, eine Bestimmung vorzunehmen, ob sich das Fahrzeug in einem Anfahren-aus-dem-Stillstand-Zustand befindet. Wenn sich das Fahrzeug tatsächlich in einem Anfahren-aus-dem-Stillstand-Zustand befindet, d. h. wenn die Antwort auf die Bestimmung "JA" ist, dann geht die Steuerung zum Schritt Q12 weiter, bei dem der Anfangs-Reibungskoeffizient STµ als endgültiger Reibungskoeffizient gewählt wird. Wenn andererseits die Antwort auf die in Schritt Q11 erfolgte Bestimmung "NEIN" ist, wird der Reibungskoeffizienten µ über die Schritte Q13 bis Q14 einer Filterung unterzogen. Spezifisch erfolgt bei Schritt Q13 eine Bestimmung, ob der momentane Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ, welcher ein Momentanwert ist, größer ist als der vorhergehende endgültige Reibungskoeffizient µ(n-1), der in einem vorhergehenden Zyklus der Programmsequenz bestimmt wurde. Wenn die Bestimmung bei Q13 zu einer "NEIN"-Antwort führt, zeigt dies an, daß der Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ nicht in zunehmender Weise geändert werden muß, dann wird der momentane Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ als Reibungskoeffizient µ(n) im Schritt Q14 verwendet. Wenn die Antwort auf die im Schritt Q13 erfolgte Bestimmung "JA" ist, wird der Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ der Glättung im Schritt Q15 unterzogen, durch welche der momentane Reibungskoeffizient µ(n) durch die Verwendung der folgenden Formel berechnet wird:
µ(n-1) = (127 × µ(n-1) + TQµ/128.
Wie aus dieser Formel hervorgeht, wird der momentane Reibungskoeffizient µ(n) als ein zusammengesetzter Wert von dem vorhergehenden endgültigen Reibungskoeffizienten µ(n-1) und dem momentanen Drehmoment-Reibungskoeffizienten TQµ bei einem vorbestimmten relativen Verhältnis von, wie beispielsweise in diesem Ausführungsbeispiel, 127 : 1 gegeben. Mit anderen Worten wirkt sich ein Anteil von 1/128 des momentanen Drehmoment-Reibungskoeffizienten TQµ auf den Reibungskoeffizient µ(n) aus.
Nach dem Abschluß des Aufstellens des momentanen Reibungskoeffizienten µ(n) im Schritt Q14 oder Q15, erfolgt im Schritt Q16 eine Bestimmung, ob eine vorbestimmte Zeitdauer T nach dem Beginn der Traktionssteuerung vergangen ist. Diese vorbestimmte Zeitdauer ist zuvor bestimmt und bezeichnet ein erwartetes erforderliches Zeitintervall, bis der Schlupf der Antriebsräder verschwindet, und ist als praktische Anwendung als konstantes Zeitintervall festgelegt. Wenn eine "JA"-Antwort bei der Bestimmung im Schritt Q16 gegeben wird, erfolgt weiter im Schritt Q17 eine Bestimmung, ob ein Schlupfverhältnis SRTC des Drehmomentwandlers 3 geringer ist als ein vorbestimmtes Schlupfverhältnis SRTCO, beispielsweise 20%. Die Schlupfrate wird aus der folgenden Formel erhalten:
SRTC = (Ne × G1)/(Nw × 32),
wobei Ne die Motordrehzahl;
G1 das gerade benutzte Übersetzungsverhältnis des Getriebes;
Nw die mittlere Geschwindigkeit der Antriebsräder; und
G2 das Übersetzungsverhältnis des Differentials ist.
Wenn die Antwort der Bestimmung "JA" ist, erfolgt im Schritt Q18 eine abschließende Bestimmung, ob das tatsächliche Schlupfverhältnis SRDW der Antriebsräder unterhalb einer vorbestimmten Schlupfrate SRDWO liegt. Diese vorbestimmte Schlupfrate SRDWO kann beispielsweise als ein Wert aufgestellt sein, der in einem vorbestimmten Verhältnis kleiner ist als der Ausgangs-Steuerungsschwellenwert SS und größer als Sollschlupfwert TE.
Wenn die Antwort auf die Entscheidung, die betreffend das tatsächliche Schlupfverhältnis SRDW im Schritt Q18 erfolgt ist, "JA" ist, zeigt dies an, daß das Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ-Attribut zum auf die Antriebsräder aufgebrachten Drehmoment, insbesondere der momentane Reibungskoeffizient µ(n) der basierend auf dem Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ berichtigt ist, äußerst zuverlässig ist, und dann wird der größte Reibungskoeffizient als ein endgültiger Reibungskoeffizient zwischen dem Längsrichtungs-Reibungskoeffizienten LGµ, dem Querrichtungs-Reibungskoeffizienten LTµ und dem momentanen Reibungskoeffizienten µ(n) im Schritt Q19 ausgewählt. Wenn andererseits die Antwort auf die im Schritt Q16 erfolgte Bestimmung betreffend das Verstreichen der Zeit, die Antwort auf die auf die im Schritt Q17 erfolgte Bestimmung betreffend das Schlupfverhältnis SRTC des Drehmomentwandlers 3 "NEIN" ist, oder wenn die Antwort auf die im Schritt Q18 erfolgte Bestimmung betreffend die tatsächliche Schlupfrate SRDW der Antriebsräder "JA" ist, zeigt dies an, daß der Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ basierend auf dem auf die Antriebsräder aufgebrachten Drehmoment berechnet worden ist, und somit der momentane Reibungskoeffizient µ(n) weniger zuverlässig ist, dann wird der größere der beiden vom Längsrichtungs-Reibungskoffizienten LGµ und Querrichtungs-Reibungskoeffizienten LTµ als endgültiger Reibungskoeffizient im Schritt Q19 ausgewählt.
Die folgende Erörterung betrifft die Art und Weise des Berechnens der jeweiligen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten LGµ, LTµ, STµ und TQµ, die jeweils bei den Schritten Q2 bis Q5 von Fig. 2 erfolgen. Der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient wird als ein Wert von "1" bis "5" klassifiziert, wobei der Wert "1" den niedrigsten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten bezeichnet, der eine Straßenoberfläche repräsentiert, die minimale Reibung bietet, wie beispielsweise eine eisbedeckte Straße, und wobei der Wert "5" den höchsten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten bezeichnet, der eine gepflasterte, trockene Straßenoberfläche darstellt.
Fig. 4 stellt eine in die Steuereinheit U eingebaute Zuordnungskarte dar, von der der Längsrichtungs-Reibungskoeffizient LGµ in Beziehung zur Längsbeschleunigung LGG und der Fahrzeuggeschwindigkeit Nv als Parameter bestimmt wird. Bei einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Längsrichtungs-Reibungskoeffizient LGµ mit zunehmender Längsbeschleunigung LGG auf einen höheren Wert festgelegt. Weiter wird der Längsrichtungs-Reibungskoeffizient LGµ mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen höheren Wert festgelegt, solange die Längsbeschleunigung LGG konstant ist. Demnach wird der Längsrichtungs-Reibungskoeffizient LGµ erhalten, indem die Längsbeschleunigung LGG und die Fahrzeuggeschwindigkeit Nv mit den zugeordneten Werten verglichen wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit Nv wird als geometrischer Mittelwert erhalten, der sich aus den Rotationsgeschwindigkeiten des linken vorderen getriebenen Rades 1(FL) und des rechten vorderen getriebenen Rades 1(RL) berechnet, wie durch die Geschwindigkeitssensoren S1 bzw. S2 gemeldet. Die Längsbeschleunigung wird durch eine Differentialberechnung von der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten. Die Querbeschleunigung kann auf Basis der Differenz zwischen Geschwindigkeiten der getriebenen Räder berechnet werden, oder in anderer Weise durch einen zusätzlichen Querbeschleunigungssensor erfaßt werden.
Fig. 5 stellt eine in die Steuereinheit U eingebaute Zuordnungskarte dar, von der ein Querrichtungs-Reibungskoeffizient LTµ in Übereinstimmung mit der Querbeschleunigung LTG als Parameter bestimmt wird. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird der Querrichtungs-Reibungskoeffizient LTµ mit ansteigender Querbeschleunigung LTG auf einen höheren Wert festgelegt. Demgemäß wird der Querrichtungs-Reibungskoeffizient LTµ mittels eines Vergleichs der tatsächlichen Querbeschleunigung LTG mit derjenigen, die in der Karte in Fig. 5 gezeigt ist, festgelegt. Auch wenn die Querbeschleunigung LTG über einen eigens dafür vorgesehenen Beschleunigungssensor erhalten werden kann, der speziell zum Erfassen der Querbeschleunigung LTG eingebaut ist, erhält das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel die Querbeschleunigung LTG basierend auf der Rotationsdifferenz zwischen den rechten und linken getriebenen Rädern. Der Ausgangs-Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient STµ wird als ein Wert basierend auf der Motordrehzahl berechnet, wenn ein vorbestimmter und relativ großer Schlupfbetrag an den Antriebsrädern erzeugt wird. Eine in Fig. 6 gezeigte Zuordnungskarte ist in die Steuereinheit U eingebaut und wird verwendet, um den Ausgangs-Reibungskoeffizienten STµ gemäß der Motordrehzahl Nv zu bestimmen. Die in Fig. 6 gezeigte Karte ist für vorbestimmte Übertragungsgeschwindigkeiten vorgesehen, in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise ein erster und ein zweiter Gang. Der Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ wird aus der folgenden Formel erhalten:
TQµ = (A × T × G1 × G2 + R + W) × K
wobei T das Motorabtriebsdrehmoment;
G1 das gerade benutzte Übersetzungsverhältnis des Getriebes 4;
G2 das Übersetzungsverhältnis des Differentialgetriebes 5;
R der Radius von jedem getriebenen Rad 1(RL), 1(RR);
W das Fahrzeuggewicht;
K der Umwandlungsfaktor des Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten; und
A eine Konstante ist.
Der in Klammern eingeschlossene Wert entspricht der theoretischen Längsbeschleunigung des Fahrzeugs. Der Umwandlungsfaktor K ändert die theoretische Längsbeschleunigung in einen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten µ- und ist als praktisches Beispiel beispielsweise als 5 : 0,55 festgelegt. Deshalb ist der Drehmoment-Reibungskoeffizient TQµ derart formuliert, daß er einen Wert von "5" annimmt, wenn die theoretische Längsbeschleunigung 0,55 beträgt, und auf einen größten Wert von "5" beschränkt ist.
Das durch den Motor 2 erzeugte Drehmoment T ist in bezug zur Drosselklappenöffnung TVO und der Motorgeschwindigkeit Ne zugeordnet. Die Drosselklappenöffnung im Vergleich zu der in der Drehmomentkarte ist eine von den beiden Öffnungen, entweder die physikalische Drosselklappenöffnung, die durch den Sensor S5 gemeldet wird, oder die theoretische Drosselklappenöffnung, die auf Basis der momentanen Motorbetriebsbedingungen erhalten wird, welche die Menge der Treibstoffeinspritzung, einen Zündungszeitverlauf und weitere Motorsteuerungsparameter beinhalten, und zwar die kleinere von beiden.
Das Verhältnis zwischen dem Schlupfverhältnis und dem Drehmoment-Anstiegsverhältnis des Drehmomentwandlers 3 ist in Fig. 7 gezeigt und als eine Drehmomentwandler-Schlupfverhältnis-Zuordnungskarte in die Steuereinheit U eingebaut. Sogar in Fällen, bei denen es ein großes Schlupfverhältnis im Drehmomentwandler 3 vorliegt, ist es befähigt, einen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten unter Verwendung des Drehmoment-Reibungskoeffizienten TQµ zu berechnen, indem das Drehmoment-Anstiegsverhältnis auf die zuvor erwähnte Drehmoment-Reibungskoeffizienten-Berechnungsformel angewendet wird. Der Einbau der Drehmomentwandler-Schlupfverhältnis-Karte in die Steuereinheit U kann das Verfahren oder die Bestimmung eliminieren, die im Schritt Q17 in der Unterprogammsequenz zum Bestimmen des endgültigen Reibungskoeffizienten µ- wie in Fig. 3 gezeigt, erfolgt.
Auch wenn die Erfindung beispielhaft und bezugnehmend auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, so versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist, sondern auch wie in der folgenden Erläuterung ausgeführt, realisiert sein kann.
Ein adäquater Quotient kann als "Schlupfverhältnis" der Antriebsräder gegenüber einer Straßenoberfläche abgeleitet werden, anstatt der "Geschwindigkeitsdifferenz" zwischen der Geschwindigkeit der Antriebsräder und der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie eine scheinbare Fahrzeuggeschwindigkeit. Beispielsweise kann das Schlupfverhältnis durch den Quotient Antriebsradgeschwindigkeit zu Fahrzeuggeschwindigkeit, oder durch den Quotient "Geschwindigkeitsdifferenz" zwischen der Geschwindigkeit der Antriebsräder und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt sein. Der berechnete Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient (endgültiger Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient) kann in effektiver Weise sowohl auf eine Antiblockier-Bremssteuerung als auch auf die Traktionssteuerung angewendet werden.
Der Ausgangs-Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient kann sogar verwendet werden, wenn die Traktionssteuerung nicht ausgeführt wird. In Verbindung mit oder anstelle des Verringerns des Motor-Abtriebdrehmoments, um die Traktionssteuerung durchzuführen, kann der Motorzündungszeitverlauf verzögert werden. Alternativ kann ein sekundäres Drosselventil als Mittel zur Reduzierung des Motor-Abtriebdrehmoments eingebaut werden.
Die Traktionssteuerung kann durch Bremsen der Antriebsräder anstelle oder in Verbindung mit der Senkung des Motor-Abtriebdrehmoments durchgeführt werden. Wenn eine derartige Bremskraftsteuerung verwendet wird, kann die auf die Antriebsräder aufgebrachte Bremskraft über das Einstellen des Drucks des Hydraulikfluids im Bremssystem aufgebracht werden, und das Verringern des Motor-Abtriebdrehmoments wird durch das Aufbringen der Bremskraft durchgeführt.

Claims (16)

1. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem für ein Fahrzeug mit Eigenantrieb, das mit einer Traktionssteuerungszusatzeinrichtung ausgerüstet ist, welche übermäßige relative Rotation der Antriebsräder gegen eine Straße verhindert, für das Bestimmen eines endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten, welcher bei der Traktionssteuerung verwendet wird, wobei das Straßen­ oberflächenzustands-Bestimmungssystem aufweist:
eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs;
einen Drehmomentsensor zum Erfassen des zu den Antriebsrädern übertragenen Antriebsdrehmoments;
eine Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung zum Erfassen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs in einer Geradeaus-Fahrtrichtung, von einer durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit, zum Berechnen, während der Ausführung der Traktionssteuerung, eines ersten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Längsbeschleunigung, sowie eines zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten basierend auf dem durch den Drehmomentsensor erfaßten Drehmoment, und zum Bestimmen des größeren von dem ersten und dem zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten.
2. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung Geschwindigkeitssensoren zum Erfassen von jeweiligen Radgeschwindigkeiten der getriebenen Räder des Fahrzeugs aufweist, und die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung einen Mittelwert der Geschwindigkeiten der getriebenen Räder berechnet.
3. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung Geschwindigkeitssensoren zum Erfassen der jeweiligen Radgeschwindigkeiten der getriebenen Räder des Fahrzeugs aufweist, und die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung einen Schlupfwert basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und den Geschwindigkeiten der getriebenen Räder bestimmt.
4. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung die Bestimmung des zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßen­ oberflächen-Reibungskoeffizienten für eine vorbestimmte Zeitdauer vom Beginn der Traktionssteuerung an sperrt.
5. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung die Bestimmung des zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßen­ oberflächen-Reibungskoeffizienten sperrt, wenn der Schlupfwert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
6. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung eine Filtereinrichtung zum Variieren des zweiten Straßenoberflächen-Reibungs­ koeffizienten in einem vorbestimmten Verhältnis beinhaltet.
7. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung weiter eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs während des Kurvenfahrens erfaßt, und zwar von einer durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfaßten Fahrzeug­ geschwindigkeit, während der Ausführung der Traktionssteuerung einen dritten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten basierend auf der Querbeschleunigung berechnet, und den größeren von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten bestimmt.
8. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung die Quer­ beschleunigung basierend auf den Geschwindigkeiten der angetriebenen Räder bestimmt.
9. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 8, das weiter eine Motordrehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl eines Motors aufweist, wobei die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungs­ einrichtung einen vierten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient basierend auf der Motordrehzahl berechnet, wenn ein Schlupfwert der Antriebsräder gegenüber der Straße einen vorbestimmten Wert erreicht, und den vierten Straßenoberflächen- Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient auswählt, und zwar eher als den ersten bis dritten Straßenoberflächen- Reibungskoeffizienten.
10. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem für ein Fahrzeug mit Eigenantrieb, das mit einem Drehmomentwandler ausgerüstet ist, für das Bestimmen eines endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten, welcher bei der Traktionssteuerung verwendet wird, welche übermäßige relative Rotation der Antriebsräder gegen eine Straße verhindert, wobei das Straßenoberflächenzustands- Bestimmungssystem aufweist:
eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs;
einen Drehmomentsensor zum Erfassen des zu den Antriebsrädern übertragenen Antriebsdrehmoments;
eine Schlupferfassungseinrichtung zum Erfassen des Schlupfverhältnisses des Drehmomentwandlers;
eine Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung zum Erfassen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs in einer Geradeaus-Fahrtrichtung, von einer durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit, zum Berechnen, während der Ausführung der Traktionssteuerung, eines ersten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Längsbeschleunigung, sowie eines zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten basierend auf dem durch den Drehmomentsensor erfaßten Drehmoment, zum Korrigieren des zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten mit dem Schlupfverhältnis, und zum Bestimmen des größeren von dem ersten und dem korrigierten zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten.
11. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 10, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung die Bestimmung des korrigierten zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten sperrt, wenn der Schlupfwert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
12. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 10, das weiter eine Motordrehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl eines Motors aufweist, wobei die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungs­ einrichtung einen dritten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient basierend auf der Motordrehzahl berechnet, wenn ein Schlupfwert der Antriebsräder gegenüber der Straße einen vorbestimmten Wert erreicht, und wählt den dritten Straßen­ oberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen-Reibungs­ koeffizient aus, und zwar eher als den ersten und den zweiten Straßenoberflächen- Reibungskoeffizienten.
13. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 10, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung die Bestimmung des zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßen­ oberflächen-Reibungskoeffizienten sperrt, wenn der Schlupfwert größer als ein vorbestimmter Wert ist.
14. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 10, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung weiter eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs während des Kurvenfahrens erfaßt, und zwar von einer durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfaßten Fahrzeug­ geschwindigkeit, während der Ausführung der Traktionssteuerung einen dritten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten basierend auf der Querbeschleunigung berechnet, und den größeren von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen- Reibungskoeffizienten bestimmt.
15. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 14, bei dem die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung die Quer­ beschleunigung basierend auf den Geschwindigkeiten der angetriebenen Räder bestimmt.
16. Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem nach Anspruch 15, das weiter eine Motordrehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Drehzahl eines Motors aufweist, wobei die Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungs­ einrichtung einen vierten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient basierend auf der Motordrehzahl berechnet, wenn ein Schlupfwert der Antriebsräder gegenüber der Straße einen vorbestimmten Wert erreicht, und wählt den vierten Straßen­ oberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigen Straßenoberflächen- Reibungskoeffizient aus, und zwar eher als den ersten bis dritten Straßen­ oberflächen-Reibungskoeffizienten.
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