DE19637467A1 - Radantriebsdrehmoment-Regeleinrichtung - Google Patents
Radantriebsdrehmoment-RegeleinrichtungInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf die Optimierung eines Radan
triebsdrehmomentes, wenn ein Fahrzeug anfährt oder beschleu
nigt.
Eine Rückkopplungsregelung des Antriebsradantriebsdrehmomentes
derart auf einer Differenz zwischen Rad- und Karosseriege
schwindigkeit basierend, daß das Antriebsrad nicht übermäßig
durchdreht, wenn ein Fahrzeug anfährt oder beschleunigt, ist
beispielsweise in folgenden Beschreibungen erläutert.
- (1) Tan und Chin: Vehicle Traction Control: Variable Structure Control Approach, Trans. Of ASME Dynamic Systems, Measurement and Control, 113 223/230 (1991)
- (2) Chin, William, Sidlosky, Rule und Sparschu: Sliding-Mode ABS Wheel Slip Control Proc. Of Am. Control Conf. 1/5 (1992).
Bei den Vorrichtungen, die in diesen Beschreibungen erläutert
sind, ist eine Funktion mit den Parametern Fahrzeug- und Radge
schwindigkeit vorgegeben, und der Schlupffaktor zwischen der
Straßenoberfläche und dem Reifen wird auf einen Sollwert
gebracht, indem ein Antriebsdrehmoment entsprechend verändert
wird, je nach dem ob die Werte der Funktion negativ oder posi
tiv sind.
Wenn jedoch das Antriebsdrehmoment bei dieser Vorrichtung auf
grund einer Ansprechverzögerung mit Bezug auf die Drosselklap
penbetätigung des Motors, der das Antriebsdrehmoment erzeugt,
nachhinkt, kann dieses nicht den gewünschten Wert annehmen.
Die Regelvorrichtung umfaßt darüber hinaus einen digitalen
Rechner. Wenn die Fahrzeug- und die Radgeschwindigkeit inner
halb eines begrenzten Meßintervalles gemessen werden, tritt
eine Ansprechverzögerung bei der Regelung des Antriebsdrehmo
mentes aufgrund der Zeitdauer auf, die erforderlich ist, um die
Funktion zu berechnen, wodurch Antriebsdrehmoment oder
Schlupffaktor dazu neigen, um ihren Sollwert zu pendeln.
Um dieses Pendeln zu Vermeiden, können die Eigenschaften der
Funktion so eingestellt werden, daß keine plötzliche Verände
rung des Antriebsdrehmomentes erfolgt und das Antriebsdrehmo
ment sanft zwischen einem Maximal- und Minimalwert variiert.
Wenn jedoch das Antriebsdrehmoment auf diese Weise intermittie
rend variiert wird, vergrößert sich der Regelfehler, und der
Sollwert kann nicht präzise mit dem tatsächlichen Wert des
Schlupffaktors übereinstimmen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, den
Schlupffaktor zwischen der Straßenoberfläche und einem Reifen
schnell mit einem Sollwert in Übereinstimmung zu bringen.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Verbesserung der
Regelgenauigkeit des Schlupffaktors.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende
Erfindung eine Radantriebsdrehmoment-Regeleinrichtung vor, die
enthält: einen Mechanismus zum Erfassen der Radgeschwindigkeit,
einen Mechanismus zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit,
wobei dieses Fahrzeug mit dem Antriebsrad ausgestattet ist,
einen Mechanismus zum Errechnen eines Antriebsradschlupffaktors
aus der Geschwindigkeit des Antriebsrades und der Fahrzeugge
schwindigkeit, einen Mechanismus zum Festlegen einer Bestim
mungsfunktion, bei der sich das Vorzeichen ändert, wenn der
Schlupffaktor mit dem Sollwert übereinstimmt, einen Mechanismus
zum Festlegen einer Änderungsfunktion, die einen Integralterm
enthält, der das Zeitintegral aus der Bestimmungsfunktion ist,
einen Mechanismus zum Bestimmen eines Antriebsdrehmoment-Soll
wertes entsprechend dem Wert der Änderungsfunktion und einen
Mechanismus zum Regeln eines Antriebsdrehmomentes des Antriebs
rades in Abhängigkeit eines Antriebsdrehmoment-Sollwertes.
Es ist vorzuziehen, daß die Bestimmungsfunktion durch die fol
gende Gleichungen (A) und die Änderungsfunktion durch die fol
gende Gleichung (B) bestimmt ist:
Gleichung (A): σ(t) = η·xv(t) + xW(t),
wobei: η = λ₀-1
σ(t) = Bestimmungungsfunktion
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = Schlupffaktor
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = Schlupffaktor
Gleichung (B):
wobei: s(t) = Änderungsfunktion
k₁ = konstant.
k₁ = konstant.
Es ist weiterhin vorzuziehen, daß der Antriebsdrehmoment-Soll
wert durch die folgende Gleichung (C) bestimmt ist:
Gleichung (C): ucmd(t) = JW·q(t)
wobei:
Jw, q⁺, q⁻, δ = Konstanten
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert
f(s) = monoton fallende Funktion, f(0) = q⁻, f(δ) = q⁺.
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert
f(s) = monoton fallende Funktion, f(0) = q⁻, f(δ) = q⁺.
Diese Erfindung sieht ebenfalls eine Radantriebsdrehmoment-
Regeleinrichtung vor, die enthält: einen Mechanismus zum Erfas
sen der Radgeschwindigkeit, einen Mechanismus zum Erfassen der
Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei dieses Fahrzeug mit dem
Antriebsrad ausgestattet ist, einen Mechanismus zum Errechnen
eines Antriebsradschlupffaktors aus der Geschwindigkeit des
Antriebsrades und der Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Mechanismus
zum Festlegen einer Bestimmungsfunktion, bei der sich das Vor
zeichen ändert, wenn der Schlupffaktor mit dem Sollwert über
einstimmt, einen Mechanismus zum Erfassen der Winkelbeschleuni
gung des Antriebsrades und einen Mechanismus zum Errechnen
eines Sollwertes des Antriebsdrehmomentes entsprechend dem Wert
der Bestimmungsfunktion und der Winkelbeschleunigung und einen
Mechanismus zum Regeln eines Antriebsdrehmomentes des Antriebs
rades, damit dieses mit dem Antriebsdrehmoment-Sollwert über
einstimmt.
Es ist vorzuziehen, daß die Bestimmungsfunktion durch die fol
gende Gleichung (D) bestimmt ist:
Gleichung (D): s(t) = η·xv(t) + xw(t)
wobei: η = λ₀-1
σ(t) = Bestimmungungsfunktion
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = Schlupffaktor.
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = Schlupffaktor.
Es ist weiterhin vorzuziehen, daß der Antriebsdrehmoment-Soll
wert durch die folgende Gleichung (E) bestimmt ist:
Gleichung (E): ucmd(t) = JW{v(t) + kW · W}
wobei:
Jw, v⁺, v⁻, kW = Konstanten
= Antriebsradwinkelbeschleunigung
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert.
= Antriebsradwinkelbeschleunigung
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert.
Die Details, sowie andere Eigenschaften und Vorteile dieser
Erfindung sind in der folgenden Beschreibung dargelegt und in
den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Antriebsdrehmoment-
Regeleinrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform
dieser Erfindung.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das den Ablauf darstellt, der von
der Regeleinrichtung durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob die
Antriebsdrehmoment-Regelbedingungen erfüllt sind.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, daß die Antriebsdrehmoment-Regel
routine darstellt, die mit der Regeleinrichtung ausgeführt
wird.
Fig. 4 ist ein Graph, der die Eigenschaften einer Regelfunktion
qi(t) beschreibt, die von der Regeleinrichtung verwendet wird.
Fig. 5 ist ein Graph des Schlupffaktors λ, geregelt durch die
Regeleinrichtung.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Antriebs
radgeschwindigkeit xWi und der Fahrzeuggeschwindigkeit xv, gere
gelt durch die Regeleinrichtung, zeigt.
Fig. 7 gleicht Fig. 1, zeigt jedoch eine zweite Ausführungsform
dieser Erfindung.
Fig. 8 gleicht Fig. 1, zeigt jedoch eine dritte Ausführungsform
dieser Erfindung.
Fig. 9 ist ein Flußdiagramm, das die Antriebsdrehmoment-Regel
routine entsprechend der dritten Ausführungsform zeigt.
Fig. 10 ist ein Graph, der die Eigenschaften der Regelfunktion
vi(t) entsprechend der dritten Ausführungsform zeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen verändert ein Motor
1 ein abgegebenes Drehmoment entsprechend der Öffnung einer
Lufteinlaßdrosselklappe 11. Das abgegebene Drehmoment wird auf
das linke und rechte Rad 10 mittels eines Drehmomentverteilers
2 übertragen, der das Drehmoment in Abhängigkeit eines Aus
gangssignals einer Regeleinrichtung 3 so verteilt, daß die
Antriebsräder 10 gedreht werden. Das Öffnen und Schließen der
Lufteinlaßdrosselklappe wird mit einem Gaspedal 8 durchgeführt.
Die Signale von einem Radgeschwindigkeitssensor 4, der die
Rotationsgeschwindigkeit xW(t) der Räder 10 erfaßt, einem Fahr
zeuggeschwindigkeitssensor 5, der die Fahrzeuggeschwindigkeit
xv(t) des Automobils erfaßt, und von einem Gaspedal-Nieder
drückwinkelsensor 6, der einen Niederdrückwinkel θ(t) des Gas
pedals 8 erfaßt, werden in die Regeleinheit 3 eingegeben.
Ein Radgeschwindigkeitssensor 4 ist für jedes der Antriebsräder
10 vorgesehen.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 5 umfaßt beispielsweise
einen Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung α erfaßt,
die auf das Fahrzeug in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung wirkt, und
ein Integriergerät, das das Ausgangssignal des Sensors 5 inte
griert.
Alternativ dazu kann die Fahrzeuggeschwindigkeit xv(t) mit der
folgenden Gleichung in der Regeleinheit 3 errechnet werden:
wobei xv(t₀) ein Ausgangswert und RW der Radius eines Rades
ist.
Ein Radgeschwindigkeitssensor kann auch an einem mitlaufenden
Rad so installiert sein, daß er die Rotationsgeschwindigkeit
des mitlaufenden Rades 20 als die Fahrzeuggeschwindigkeit xv(t)
erfaßt.
Die Regeleinheit 3 kann beispielsweise einen Mikrocomputer
beinhalten, der das Sollantriebsdrehmoment Ucmd(t) aus den fol
genden Gleichungen mit Bezug auf die Signale der eingegebenen
Antriebsradgeschwindigkeit xW(t), der Fahrzeuggeschwindigkeit
xv(t) und des Gaspedal-Niederdrückwinkels θ(t) errechnet.
wobei i ein Suffix ist, das die Radnummer kennzeichnet.
Beispielsweise kann, wenn die Antriebsräder die beiden
Hinterräder sind, die Radgeschwindigkeit des rechten Hinterra
des xW₁(t) und die Radgeschwindigkeit des linken Hinterrades
xW₂(t) sein. Eine Bestimmungsfunktion σi wird für die Geschwin
digkeit jedes Antriebsrades errechnet.
η ist ein vorgegebener Wert, der durch die folgende Gleichung
aus einem Sollwert λ₀ des Schlupffaktors zwischen der Straßen
oberfläche und den Reifen errechnet wird:
η = λ₀ - 1
Der Schlupffaktor λi zwischen der Straßenoberfläche und den Rei
fen wird mit der folgenden Gleichung bestimmt.
Gemäß Definition bedeutet σi(t) = 0, daß der Schlupffaktor λi
mit dem Schlupffaktor λ₀ übereinstimmt. σi(t) < 0 bedeutet, daß
der Schlupffaktor größer ist als der Sollwert, während σi(t) < 0
bedeutet, daß der Schlupffaktor geringer ist als der Soll
wert. Als nächstes wird die Änderungsfunktion si(t) unter Ver
wendung der folgenden Gleichung errechnet:
wobei t die momentane Zeit und kl eine vorgegebene
positive Konstante ist.
Der Antriebsdrehmomentwert Ucmd(t) der Antriebsräder 10 wird mit
den folgenden Gleichungen bestimmt:
f(si) ist eine sanft monoton fallende Funktion, die
f(0) = qi⁻, f(δ) = qi⁺ erfüllt. δ ist ein positiver, vorbestimmter
Wert. qi⁻, qi⁺ sind Konstanten, die die folgenden Bedingungen
erfüllen:
fµ₁ ist eine Kraft in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung, die von der
Straßenoberfläche auf das i-te Rad ausgeübt wird, und ist
der Rollwiderstand des i-ten Rades. , , v und σi haben
immer begrenzte Werte, so daß es immer Werte von qi⁺ und qi⁻
gibt, die die Gleichungen (6) und (7) erfüllen. Fig. 4 zeigt
qi(t) in graphischer Form.
Somit wird ein Öffnungskorrekturmaß für die Lufteinlaßdrossel
klappe 11, das erforderlich ist, um das Sollantriebsdrehmoment
Ucmd(t) zu erhalten, aus dem Gaspedal-Niederdrückwinkel θ(t)
errechnet, und ein Korrektursignal wird zu einem Einlaßdrossel
klappen-Korrekturmechanismus 9 gesendet.
Der Einlaßdrosselklappen-Korrekturmechanismus 9 ist an der
Lufteinlaßdrosselklappe 11 befestigt und korrigiert die Öffnung
der Einlaßdrosselklappe 11 in Übereinstimmung mit einem Korrek
tursignal.
Die oben beschriebene Berechnung und die Regelung, die mit der
Regeleinheit 3 durchgeführt wird, werden nun mit Hilfe der
Flußdiagramme der Fig. 2 und 3 beschrieben.
Das Flußdiagramm aus Fig. 2 ist eine Basisroutine. In einem
Schritt S1 wird geprüft, ob die Zeit eine Abtastzeit ist oder
nicht. Dieser Schritt ist vorgesehen, damit die Routine inner
halb eines festen Zeitraums abläuft. Insbesondere wird über
prüft, ob ein Zählwert t des gegenwärtigen Zeitpunkts gleich
dem n-fachen (wobei n ganzzahlig ist) einer Abtastperiode T
ist, und die Routine von Schritt S2 und die nachfolgenden
Schritte werden nur dann ausgeführt, wenn Gleichheit besteht.
In Schritt S2 wird der Niederdrückwinkel θ(t) des Gaspedals
gelesen, und in Schritt S3 wird geprüft, ob θ(t) gleich oder
größer ist als ein vorgegebener Wert θ₀. Im allgemeinen tritt
ein Durchdrehen während der Beschleunigung auf, wenn das Gaspe
dal um ein bestimmtes Ausmaß oder mehr niedergedrückt wurde. Zu
anderem Zeitpunkt ist eine Antriebskraftregelung nicht notwen
dig, so daß die Routine beendet wird, ohne eine Antriebskraft
regelung durchzuführen.
Wenn der Niederdrückwinkel θ(t) gleich oder größer ist als θ₀,
wird die Antriebskraft-Regelroutine ausgeführt, die in Fig. 3
gezeigt ist.
Hier werden in einem Schritt S11 die Antriebsradgeschwindigkeit
xw₁(t) und die Fahrzeuggeschwindigkeit xv(t) gelesen. Als näch
stes werden in den Schritten S12-S14 die Berechnungen (1)-(7)
ausgeführt und das Antriebsdrehmoment (t) für jedes Rad
berechnet.
Dann wird in einem Schritt S15 die Öffnung der Drosselklappe
derart korrigiert, daß das Motordrehmoment TE mit der folgenden
Gleichung übereinstimmt:
wobei kG ein Übersetzungsverhältnis (übereinstimmend mit dem
Motordrehmoment/Antriebsdrehmoment der Antriebsräder) ist. Um
die Routine in einfacher Art und Weise auszuführen, kann die
Öffnung der Einlaßklappe so eingestellt sein, daß sie direkt
proportional zu
ist.
Der Drehmomentverteiler 2 teilt das Motordrehmoment TE zwischen
linkem und rechtem Antriebsrad gemäß dem Verhältnis ucmd₁ : ucmd₂
auf.
Wenn die Anzahl der Antriebsräder des Fahrzeuges ηW ist, können
die Beschleunigungsgleichungen der Bewegung wie folgt ausge
drückt werden:
wobei
xv = Fahrzeuggeschwindigkeit (konvertiert aus der
Rotationswinkelgeschwindigkeit)
ui = Beschleunigungsmoment des i-ten Rade
BV = Luftwiderstandskoeffizient
JW = Trägheitsmoment der Antriebsräder
µi (λi = Reibungskoeffizient zwischen dem i-ten Rad und der Straßenoberfläche
= Radlast des i-ten Antriebsrades
θ = Neigung der Straßenoberfläche
= Rotationsgeschwindigkeit des i-ten Antriebsrades
Mv = Masse des Fahrzeuges
= Rollwiderstandskoeffizient des i-ten Antriebsrades
RW = Radius der Antriebsräder
λi = Schlupffaktor des i-ten Rades
ηW = Anzahl der Antriebsräder.
ui = Beschleunigungsmoment des i-ten Rade
BV = Luftwiderstandskoeffizient
JW = Trägheitsmoment der Antriebsräder
µi (λi = Reibungskoeffizient zwischen dem i-ten Rad und der Straßenoberfläche
= Radlast des i-ten Antriebsrades
θ = Neigung der Straßenoberfläche
= Rotationsgeschwindigkeit des i-ten Antriebsrades
Mv = Masse des Fahrzeuges
= Rollwiderstandskoeffizient des i-ten Antriebsrades
RW = Radius der Antriebsräder
λi = Schlupffaktor des i-ten Rades
ηW = Anzahl der Antriebsräder.
Es sei nun vorausgesetzt, das die Größe Vi(t) = si(t)² ist.
Gemäß Definition ist klar, daß Vi(t) 0 ist. Wenn das Zeitdif
ferential i(t) von Vi(t) immer i(t) 0 ist, ist Vi(t) monoton
fallend, d. h.:
und si(t) ebenfalls ein konstanter Wert ist. Nach Definition
ist, wenn si(t) konstant ist, σ(t) = 0, d. h. λi = λ₀.
Es sollen die Bedingungen bestimmt werden, unter denen
i(t) immer i(t) 0 ist. Da i(t) = 2·i(t)·si(t) 0, ist i(t) < 0,
wenn si(t) 0, und i(t) 0, wenn si(t) 0 ist. Zunächst wird
der Fall für si(t) < 0 angenommen. i(t) ausgeschrieben ist:
Durch Einsetzen von qi(t) aus Gleichung (5) in Gleichung (10),
wird leicht ersichtlich, daß i(t) < 0 ist. Ähnlich ist für
si(t) < δ leicht ersichtlich, daß i(t) < 0 ist. Aus Gleichung
(10) wird deutlich, daß im Bereich von 0 si(t) δ ein Gleich
gewichtspunkt vorhanden ist, für den i(t) = 0 bei qi(t) = ui0
(qi⁻ < ui0 < qi⁺) ist. Somit fällt für si(t) < 0 und si(t) < δ
Vi(t) monoton, und beim Punkt P im Bereich von 0 si(t) < < δ
ist Vi(t) stetig. Dies bedeutet, daß λi = λ₀ ist. Auf diese Weise
wird der Schlupffaktor λi präzise in kurzer Zeit auf einen Soll
wert λ₀ geregelt, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Weiterhin folgt
die Fahrzeuggeschwindigkeit xv der Antriebsradgeschwindigkeit
mit einem konstanten Geschwindigkeitsunterschied entspre
chend dem Schlupffaktor λ₀, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.
Demzufolge kann eine stetige Beschleunigung dadurch erreicht
werden, daß ein Integralterm in der Änderungsfunktion
vorgesehen ist.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der
die Konstruktion der oben erwähnten Ausführungsform vereinfacht
worden ist.
Diese Ausführungsform findet Anwendung bei einem Fahrzeug mit
einem Differentialgetriebe 23 anstelle eines Drehmomentvertei
lers 2. Hier ist ein Rotationsgeschwindigkeitssensor 22 an der
Antriebswelle 21 angebracht, anstelle einen Radgeschwindig
keitssensor 4 an jedem der Antriebsräder 10 zu befestigen, und
ein Durchschnittswert der Antriebsradgeschwindigkeit wird
aus der Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 21 für ηW = 1
errechnet:
Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt die Verteilung des Drehmo
mentes auf das linke und rechte Rad 10 mittels eines Differen
tialgetriebes 23 entsprechend der Last, wobei die Regeleinheit
3 nur die Öffnung der Einlaßdrosselklappe regelt.
Fig. 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsform dieser Erfin
dung. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Konstruktion der
ersten Ausführungsform ein Winkelbeschleunigungssensor 7 hinzu
gefügt, der die Winkelbeschleunigung jedes Antriebsrades 10
erfaßt, und die Winkelbeschleunigung W jedes Antriebsrades
wird in die Berechnung des Antriebsdrehmoment-Sollwertes (t)
für jedes Antriebsrad 10 rückgekoppelt. Die Basisroutine für
die Antriebskraftregelung ist die gleiche, wie im Flußdiagramm
der ersten Ausführungsform, das in Fig. 2 gezeigt ist, was
jedoch die Berechnung des Antriebskraft-Sollwertes (t)
betrifft, sind die Schritte S13 und S14 der ersten Ausführungs
form durch die Schritte S23 bzw. S24 ersetzt, wie es in Fig. 9
gezeigt ist.
Mit anderen Worten wird in Schritt 23 die Winkelbeschleunigung
(t) der Antriebsräder aus dem Ausgangssignal des Winkelbe
schleunigungssensors 7 gelesen, und in Schritt 24 wird der
Antriebsdrehmoment-Sollwert (t) mit den folgenden Gleichun
gen errechnet:
wobei kW ein positiver, vorbestimmter Wert in Form eines Rück
kopplungssignales ist, um die Radwinkelbeschleunigung W zum
Bremsdrehmoment rückzukoppeln. vi⁺, vi⁻ sind Konstanten, die die
folgenden Bedingungen erfüllen:
, , v, si haben in allen Fällen begrenzte Werte, so daß
es immer Werte von vi⁺, vi⁻ gibt, die die Gleichungen (13) und
(14) erfüllen. Durch Ausdrücken der Gleichung (12) in diagram
martiger Form erhält man den Graph aus Fig. 10.
In einem Schritt S15 wird die Öffnung der Drosselklappe korri
giert und, wie im Fall der ersten Ausführungsform, das erzeugte
Drehmoment mit Hilfe des Drehmomentverteilers 2 auf jedes
Antriebsrad 10 verteilt, wobei der Antriebsdrehmoment-Sollwert
(t) Verwendung findet, der wie oben beschrieben errechnet
wird.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Gleichung (10) der vorher
beschriebenen, ersten Ausführungsform wie folgt geschrieben:
Dies folgt aus der Tatsache, daß man bei Einsetzen von:
aus Gleichung (11) in Gleichung (9),
erhält.
Wenn man Vi(t) aus Gleichung (12) in Gleichung (15) einsetzt,
kann man einfach erkennen, daß wenn si(t) < 0 ist, i(t) < 0 ist
aus Gleichung (14), ähnlich wenn si(t) < 0 ist, i(t) < 0 ist
aus Gleichung (13). Somit fällt Vi(t) monoton, wenn eine Art
dieser Antriebskraftänderung möglich ist, und λi = λ₀.
Es gibt immer eine Erfassungsverzögerung der Rad- oder Fahr
zeuggeschwindigkeit im Bezug auf den tatsächlichen Wert. Wei
terhin wird, wenn ein digitaler Prozessor als Datenverarbei
tungsvorrichtung verwendet wird, die Regelung in festen Inter
vallen durchgeführt, so daß kein Regelsignal zwischen den
Regelzeitpunkten abgegeben wird. Es gibt ebenfalls eine Verzö
gerung beim Antrieb, der das Antriebsdrehmoment erzeugt. Demzu
folge gibt es immer eine Verzögerung bei der Antriebsdrehmomen
tregelung.
Aus diesem Grund wird der Schlupffaktor zu groß oder zu klein,
verglichen mit dem Sollwert, das Antriebsdrehmoment schwankt,
und als Folge davon ergibt sich ein Pendeln des Schlupffaktors
um den Sollwert.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Winkelbeschleunigung W
der Antriebsräder zum Antriebsdrehmoment rückgekoppelt, das
Trägheitsmoment der Radrotation erhöht sich um einen äquivalen
ten Wert, und die Veränderung der Radgeschwindigkeit, relativ
zu , und Vi(t) ist gering. Dies wird deutlich aus der
Tatsache, daß die linke Seite von V gleich 1/(1+kW) ihres
Wertes ist, wenn kW = 0 aufgrund des positiv vorbestimmten
Wertes von kW in Gleichung (16) ist.
Somit verändert sich, wenn der Schlupffaktor in Nähe des Soll
wertes liegt, W nicht so stark, selbst wenn eine Verzögerung
in Gegenwart von Vi(t) auftritt, wodurch das vorgenannte Pen
deln vermindert wird.
Die Beschleunigung der Antriebsräder kann durch ein Pseudodif
ferential ersetzt werden, das man durch Verarbeitung der Rota
tionsgeschwindigkeit mit einem Hochpaßfilter oder einem Band
paßfilter erhält. Ebenfalls kann gemäß dieser Ausführungsform
die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Radgeschwindigkeit der
mitlaufenden Räder 20 ersetzt werden. Und weiterhin kann ein
Radgeschwindigkeitssensor 4 an jedem der Antriebsräder 10, wie
in der beschriebenen, zweiten Ausführungsform, befestigt, ein
Rotationsgeschwindigkeitssensor 22 an der Antriebswelle 21
eines Fahrzeuges mit einem Differentialgetriebe angebracht, und
der Durchschnittswert der Antriebsradgeschwindigkeit aus
der Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 21 errechnet
werden, um somit nur die Öffnung der Drosselklappe zu regeln.
Claims (6)
1. Radantriebsdrehmoment-Regeleinrichtung, enthaltend: Einrich
tungen (4, 22) zum Erfassen einer Geschwindigkeit eines
Antriebsrades (10), Einrichtungen (5) zum Erfassen einer
Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, wobei dieses Fahrzeug mit dem
Rad (10) ausgestattet ist, Einrichtungen (3) zum Errechnen
eines Antriebsradschlupffaktors aus der Geschwindigkeit des
Antriebsrades (10) und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, und
Einrichtungen (2, 3, 9) zum Regeln eines Antriebsdrehmomentes
des Antriebsrades (10), derart daß der Schlupffaktor mit einem
vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß:
die Regeleinrichtung weiterhin enthält: Einrichtungen (S12) zum Einstellen einer Bestimmungsfunktion, bei der das Vorzeichen wechselt, wenn der Schlupffaktor mit dem Sollwert überein stimmt, Einrichtungen (S13) zum Einstellen einer Änderungsfunk tion, die einen Integralterm enthält, der das Zeitintegral der Bestimmungsfunktion ist, und Einrichtungen (S14) zum Bestimmen eines Antriebsdrehmoment-Sollwertes, entsprechend dem Wert der Änderungsfunktion, wobei die Regeleinrichtung (2, 3, 9) Ein richtungen (S15) enthält, die dazu bestimmt sind, das Antriebs drehmoment auf den Antriebsdrehmoment-Sollwert einzustellen.
die Regeleinrichtung weiterhin enthält: Einrichtungen (S12) zum Einstellen einer Bestimmungsfunktion, bei der das Vorzeichen wechselt, wenn der Schlupffaktor mit dem Sollwert überein stimmt, Einrichtungen (S13) zum Einstellen einer Änderungsfunk tion, die einen Integralterm enthält, der das Zeitintegral der Bestimmungsfunktion ist, und Einrichtungen (S14) zum Bestimmen eines Antriebsdrehmoment-Sollwertes, entsprechend dem Wert der Änderungsfunktion, wobei die Regeleinrichtung (2, 3, 9) Ein richtungen (S15) enthält, die dazu bestimmt sind, das Antriebs drehmoment auf den Antriebsdrehmoment-Sollwert einzustellen.
2. Radantriebsdrehmoment-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, bei
der die Bestimmungsfunktion durch die folgende Gleichung (A)
und die Änderungsfunktion durch die folgende Gleichung (B)
bestimmt sind:
Gleichung (A): σ(t) = η·xv(t) + xW(t),wobei: η = λ₀-1
σ(t) = Bestimmungungsfunktion
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = SchlupffaktorGleichung (B): wobei: s(t) = Änderungsfunktion
kl = konstant.
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = SchlupffaktorGleichung (B): wobei: s(t) = Änderungsfunktion
kl = konstant.
3. Antriebsdrehmoment-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, bei der
der Antriebsdrehmoment-Sollwert durch die folgende Gleichung
(C) bestimmt ist:
Gleichung (C): ucmd(t) = Jw·q(t)wobei:
Jw, q⁺, q⁻, δ = Konstanten
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert
f(s) = monoton fallende Funktion, f(0) = q⁻, f(δ) = q⁺.
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert
f(s) = monoton fallende Funktion, f(0) = q⁻, f(δ) = q⁺.
4. Antriebsdrehmoment-Regeleinrichtung, enthaltend: Einrich
tungen (4, 22) zum Erfassen einer Geschwindigkeit eines
Antriebsrades (10), Einrichtungen (5) zum Erfassen einer
Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, wobei dieses Fahrzeug mit
dem Rad (10) ausgestattet ist, Einrichtungen (3) zum Errech
nen eines Antriebsradschlupffaktors aus der Geschwindigkeit
des Antriebsrades (10) und der Geschwindigkeit des Fahrzeu
ges, und Einrichtungen (2, 3, 9) zum Regeln eines Antriebs
drehmomentes (10), derart daß der Schlupffaktor mit einem
vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß:
die Regeleinrichtung desweiteren enthält: Einrichtungen (S12) zum Einstellen einer Bestimmungsfunktion, bei der sich das Vorzeichen ändert, wenn der Schlupffaktor mit dem Sollwert übereinstimmt, Einrichtungen (7) zum Erfassen einer Winkelbe schleunigung des Antriebsrades (10) und Einrichtungen (S24) zum Berechnen eines Sollwertes des Antriebsdrehmomentes ent sprechend dem Wert der Bestimmungsfunktion und der Winkelbe schleunigung, wobei diese Regeleinrichtung (2, 3, 9) Einrich tungen (S15) enthält, die zum Einstellen des Antriebsdrehmo mentes auf den Antriebsdrehmoment-Sollwert bestimmt sind.
die Regeleinrichtung desweiteren enthält: Einrichtungen (S12) zum Einstellen einer Bestimmungsfunktion, bei der sich das Vorzeichen ändert, wenn der Schlupffaktor mit dem Sollwert übereinstimmt, Einrichtungen (7) zum Erfassen einer Winkelbe schleunigung des Antriebsrades (10) und Einrichtungen (S24) zum Berechnen eines Sollwertes des Antriebsdrehmomentes ent sprechend dem Wert der Bestimmungsfunktion und der Winkelbe schleunigung, wobei diese Regeleinrichtung (2, 3, 9) Einrich tungen (S15) enthält, die zum Einstellen des Antriebsdrehmo mentes auf den Antriebsdrehmoment-Sollwert bestimmt sind.
5. Antriebsdrehmoment-Regeleinrichtung nach Anspruch 4, bei
der die Bestimmungsfunktion durch die folgende Gleichung (D)
definiert ist:
Gleichung (D): s(t) = η·xv(t) + xw(t)wobei: η = λ₀-1
σ(t) = Bestimmungungsfunktion
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = Schlupffaktor.
xv(t) = Fahrzeuggeschwindigkeit
xw(t) = Antriebsradgeschwindigkeit
λ₀ = Sollschlupffaktor
λ = Schlupffaktor.
6. Antriebsdrehmoment-Regeleinrichtung nach Anspruch 5, bei
der der Antriebsdrehmoment-Sollwert mit der folgenden Glei
chung (E) bestimmt ist:
Gleichung (E): ucmd(t) = JW{v(t) + kW · W}wobei:
JW, v⁺, v⁻, kW = Konstanten
= Antriebsradwinkelbeschleunigung
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert.
= Antriebsradwinkelbeschleunigung
Ucmd(t) = Antriebsdrehmoment-Sollwert.
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