DE19844467A1 - Fahrzeugtraktionsregelsystem mit einer Regelung und einer Steuerung - Google Patents
Fahrzeugtraktionsregelsystem mit einer Regelung und einer SteuerungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Traktionsregelung für ein
Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, und im besonde
ren ein Traktionsregelsystem zur Regelung der Traktion,
d. h. der Antriebs- oder Bremskraft, eines Fahrzeugs auf der
Basis einer Kombination aus einer Regelung und einer
Steuerung.
Aus den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 7-127492
und 7-174042 ist es bekannt, das Antriebsmoment jedes An
triebsrads eines Fahrzeugs auf der Basis eines Soll-An
triebsmoments, das diesbezüglich in Abhängigkeit von den
Betriebszuständen des Fahrzeugs berechnet wird, zu regeln.
Aus den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 8-310366
und 9-99826 ist es bekannt, die Bremskraft jedes Rads eines
Fahrzeugs in der Weise zu regeln, daß ein auf das Fahrzeug
aufzubringendes Soll-Giermoment und eine auf das Fahrzeug
aufzubringende Soll-Verzögerung in Abhängigkeit von den
Betriebszuständen des Fahrzeugs berechnet werden, eine auf
jedes Rad aufzubringende Soll-Bremskraft in Abhängigkeit
von dem Soll-Giermoment und der Soll-Verzögerung berechnet
wird, ein an jedem Rad zu erzielendes Soll-Schlupf
verhältnis in Abhängigkeit von der Soll-Bremskraft
berechnet wird, und schließlich der Bremsdruck so geregelt
wird, daß sich an jedem Rad ein Schlupfverhältnis
einstellt, das mit dem Soll-Schlupfverhältnis überein
stimmt.
Soll ein einzustellender Parameter in einem gewünschten
Bereich gehalten werden, erweist sich eine Regelung im all
gemeinen als zuverlässiger als eine Steuerung; soll ein
einzustellender Parameter dagegen rasch einem gewünschten
Soll-Wert angenähert werden, erweist sich die Regelung im
Vergleich zu einer Steuerung als weniger effektiv. Kann
ferner ein einzustellender Parameter nicht mit einer hohen
Präzision theoretisch kalkuliert werden, ist eine Regelung
einer Steuerung überlegen; kann ein einzustellender Parame
ter dagegen mit einer hohen Präzision theoretisch kalku
liert werden, erweist sich selbstverständlich eine Steue
rung als effektiver.
Auf dem technischen Gebiet von Fahrzeugsteuerungen bzw.
-regelungen sind Parameter betreffend das Fahrzeug
heutzutage mittels Computer im allgemeinen mit einer hohen
Präzision theoretisch kalkulierbar; bei einer
Traktionsregelung ist eine präzise theoretische Berechnung
in Bezug auf den Reib- bzw. Kraftschluß zwischen den Rädern
und der Fahrbahn jedoch nicht möglich.
In Anbetracht dessen wird davon ausgegangen, daß sich
die Traktionsregelung für ein Fahrzeug dadurch verbessern
läßt, daß in das auf einer Regelung basierende Traktionsre
gelsystem eine Steuerung integriert wird, wobei der Rege
lungsanteil für die letzte Stufe der Traktionsregelung we
sentlich ist, die den Kraftschluß zwischen den Radreifen
und der Fahrbahn betrifft, der nicht immer präzise
theoretisch vorhersagbar ist.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, ein verbessertes
Traktionsregelsystem für ein Fahrzeug mit einer vorteilhaf
ten Kombination aus einer Regelung und einer Steuerung
schaffen.
Diese Aufgabe wird durch das Traktionsregelsystem gemäß
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach das er
findungsgemäße Traktionsregelsystem für ein Fahrzeug mit:
einer Karosserie; einer Vielzahl von Rädern, das wenigstens ein Antriebsradpaar aufweist, zum Tragen der Karosserie; einem Motor; einem Getriebe zum Übertragen der Ausgangslei stung des Motors auf das Antriebsradpaar; einem Bremssystem zum selektiven Bremsen wenigstens des Antriebsradpaars; und einem Lenksystem zum Lenken des Fahrzeugs; aufweist:
eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Traktionsmo ments jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars in Abhängig keit von den Betriebszuständen des Fahrzeugs;
eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Schlupfver hältnisses jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars in Ab hängigkeit von dem diesbezüglich berechneten Soll-Trakti onsmoment; und
eine Einrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Motors und des Bremssystems so, daß das Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars in Abhängigkeit von einer Regelung mit dem diesbezüglich berechneten Soll-Schlupfver hältnis zusammenfällt, mit einer teilweisen Steuerung des Motors und des Bremssystems auf der Basis des Soll-Trakti onsmoments.
einer Karosserie; einer Vielzahl von Rädern, das wenigstens ein Antriebsradpaar aufweist, zum Tragen der Karosserie; einem Motor; einem Getriebe zum Übertragen der Ausgangslei stung des Motors auf das Antriebsradpaar; einem Bremssystem zum selektiven Bremsen wenigstens des Antriebsradpaars; und einem Lenksystem zum Lenken des Fahrzeugs; aufweist:
eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Traktionsmo ments jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars in Abhängig keit von den Betriebszuständen des Fahrzeugs;
eine Einrichtung zum Berechnen eines Soll-Schlupfver hältnisses jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars in Ab hängigkeit von dem diesbezüglich berechneten Soll-Trakti onsmoment; und
eine Einrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Motors und des Bremssystems so, daß das Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars in Abhängigkeit von einer Regelung mit dem diesbezüglich berechneten Soll-Schlupfver hältnis zusammenfällt, mit einer teilweisen Steuerung des Motors und des Bremssystems auf der Basis des Soll-Trakti onsmoments.
Durch das erfindungsgemäße Traktionsregelsystem für ein
Fahrzeug, das wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist,
werden der Motor und das Bremssystem des Fahrzeugs so ge
steuert bzw. geregelt, daß für jedes Antriebsrad des An
triebsradpaars ein theoretisch berechnetes Schlupfverhält
nis erzielt wird, um ein gewünschtes Betriebsverhalten des
Fahrzeugs zu erhalten, und zwar auf der Basis einer Rege
lung in Bezug auf den tatsächlichen Fahrbahnzustand derart,
daß, wenn der tatsächliche Fahrbahnzustand von einer Schät
zung abweicht, die theoretische Berechnung automatisch mo
difiziert wird, so daß die Abweichung von der Schätzung
durch entsprechende Änderungen der Parameter für die theo
retische Berechnung berücksichtigt wird, wohingegen der Mo
tor und das Bremssystem in Abhängigkeit von dem Ergebnis der
theoretischen Berechnung für das Schlupfverhältnis jedes
Antriebsrads des Antriebsradpaars auf der Basis einer
Steuerung direkt modifiziert werden. Auf diese Weise läßt
sich die Steuerungs- bzw. Regelungsansprechgeschwindigkeit
des Traktionsregelsystems des Fahrzeugs erhöhen, während
gleichzeitig sichergestellt wird, daß das Fahrzeugverhalten
selbst dann, wenn sich der Fahrbahnzustand stärker als an
genommen ändert, nicht wesentlich von einem gewünschten Be
triebsverhalten abweicht.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Bei dem vorstehend erwähnten Traktionsregelsystem weist
die Einrichtung zum Steuern bzw. Regeln des Motors und des
Bremssystems auf:
eine Einrichtung zum Berechnen eines Regelungstrakti onsmoments jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars, das die Differenz zwischen dem berechneten Soll-Schlupfverhältnis und dem Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des An triebsradpaars beseitigt;
eine Einrichtung zum Berechnen der Summe aus dem Wert des berechneten Soll-Traktionsmoments, das mit einem Steue rungsgewichtsfaktor gewichtet wird, und dem Wert des Rege lungstraktionsmoments, das mit einem Regelungsgewichtsfak tor gewichtet wird, für jedes Antriebsrad des Antriebsrad paars; und
eine Einrichtung zum Steuern des Motors, um ein Aus gangsdrehmoment entsprechend der gewichteten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Regelungstraktionsmoment für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars zu erzeugen, wenn die gewichtete Summe positiv ist, und zum Steuern des Bremssystems, um ein Bremsmoment entsprechend der gewichte ten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Rege lungstraktionsmoment für jedes Antriebsrads des Antriebs radpaars zu erzeugen, wenn die gewichtete Summe negativ ist.
eine Einrichtung zum Berechnen eines Regelungstrakti onsmoments jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars, das die Differenz zwischen dem berechneten Soll-Schlupfverhältnis und dem Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des An triebsradpaars beseitigt;
eine Einrichtung zum Berechnen der Summe aus dem Wert des berechneten Soll-Traktionsmoments, das mit einem Steue rungsgewichtsfaktor gewichtet wird, und dem Wert des Rege lungstraktionsmoments, das mit einem Regelungsgewichtsfak tor gewichtet wird, für jedes Antriebsrad des Antriebsrad paars; und
eine Einrichtung zum Steuern des Motors, um ein Aus gangsdrehmoment entsprechend der gewichteten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Regelungstraktionsmoment für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars zu erzeugen, wenn die gewichtete Summe positiv ist, und zum Steuern des Bremssystems, um ein Bremsmoment entsprechend der gewichte ten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Rege lungstraktionsmoment für jedes Antriebsrads des Antriebs radpaars zu erzeugen, wenn die gewichtete Summe negativ ist.
Der Steuerungsgewichtsfaktor und der Regelungsgewichts
faktor können komplementär zueinander sein.
Die Einrichtung zum Berechnen der gewichteten Summe aus
dem Steuerungstraktionsmoment und dem Regelungstraktionsmo
ment kann aufweisen:
eine Einrichtung zum vorübergehenden Senken des Steue rungsgewichtsfaktors, wenn sich das Fahrzeug in einem Mo torbremsbetrieb befindet.
eine Einrichtung zum vorübergehenden Senken des Steue rungsgewichtsfaktors, wenn sich das Fahrzeug in einem Mo torbremsbetrieb befindet.
Die Einrichtung zum Berechnen des Regelungstraktionsmo
ments kann aufweisen:
eine Einrichtung zum vorübergehenden Modifizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, sondern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb befindet.
eine Einrichtung zum vorübergehenden Modifizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, sondern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb befindet.
Die Einrichtung zum Berechnen des Regelungstraktionsmo
ments kann des weiteren aufweisen:
eine Einrichtung zum vorübergehenden Modifizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, sondern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn ein auf der Basis des Soll-Traktionsmoments berechnetes Soll-Schlupfverhältnis größer ist als ein bestimmter Schwellenwert.
eine Einrichtung zum vorübergehenden Modifizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, sondern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn ein auf der Basis des Soll-Traktionsmoments berechnetes Soll-Schlupfverhältnis größer ist als ein bestimmter Schwellenwert.
Die Einrichtung zum Berechnen des Soll-Traktionsmoments
kann des weiteren aufweisen:
eine Einrichtung zum Berechnen eines Giermoments des Fahrzeugs auf der Basis des Lenkwinkels des Lenksystems und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
eine Einrichtung zum Setzen des berechneten Giermoments gleich einem entsprechenden Gleichgewicht zwischen den bei den Traktionskräften des Antriebsradpaars;
eine Einrichtung zum Setzen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs gleich einer entsprechenden Summe aus den beiden Traktionskräften des Antriebsradpaars; und
eine Einrichtung zum Herleiten der Werte der beiden Traktionskräfte aus den beiden vorstehenden Zusammenhängen in Bezug auf das Giermoment und die Längsbeschleunigung.
eine Einrichtung zum Berechnen eines Giermoments des Fahrzeugs auf der Basis des Lenkwinkels des Lenksystems und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
eine Einrichtung zum Setzen des berechneten Giermoments gleich einem entsprechenden Gleichgewicht zwischen den bei den Traktionskräften des Antriebsradpaars;
eine Einrichtung zum Setzen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs gleich einer entsprechenden Summe aus den beiden Traktionskräften des Antriebsradpaars; und
eine Einrichtung zum Herleiten der Werte der beiden Traktionskräfte aus den beiden vorstehenden Zusammenhängen in Bezug auf das Giermoment und die Längsbeschleunigung.
In diesem Fall kann die Einrichtung zur Berechnung des
Soll-Traktionsmoments des weiteren aufweisen:
eine Einrichtung zum Berechnen eines Reibkreises für jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars; und
eine Einrichtung zum Abgleichen jedes der hergeleiteten Werte der beiden Traktionskräfte so, daß sie jeweils inner halb eines diesbezüglich berechneten entsprechenden Reib kreises liegen.
eine Einrichtung zum Berechnen eines Reibkreises für jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars; und
eine Einrichtung zum Abgleichen jedes der hergeleiteten Werte der beiden Traktionskräfte so, daß sie jeweils inner halb eines diesbezüglich berechneten entsprechenden Reib kreises liegen.
In diesem Fall kann die Einrichtung zum Berechnen des
Reibkreises aufweisen:
eine Einrichtung zum Berechnen der auf jedes Antriebs rad des Antriebsradpaars wirkenden Längskräfte als die Summe aus einem entsprechenden Anteil einer Kraft, die das Fahrzeug mit dessen Längsbeschleunigung beschleunigt, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Träg heit beschleunigt;
eine Einrichtung zum Berechnen einer auf jedes An triebsrad des Antriebsradpaars wirkenden Längskraft als die Summe aus einem entsprechenden Anteil einer Längskraft, die dem auf der Basis der Drehzahl des Motors berechneten Aus gangsmoment des Drehmomentwandlers entspricht, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Trägheit be schleunigt;
eine Einrichtung zum Berechnen der Radaufstandskräfte aller Räder auf der Basis der Längsbeschleunigung des Fahr zeugs und der Querbeschleunigung des Fahrzeugs; eine Einrichtung zum Berechnen des Fahrzeugschwimmwin kels auf der Basis der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs;
eine Einrichtung zum Berechnen der Seitenführungskräfte jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Ableitung des berechneten Fahrzeugschwimmwinkels nach der Zeit und der für alle Räder berechneten Radaufstandskräfte; und
eine Einrichtung zum Berechnen der Wurzel aus der Summe aus dem Quadrat der Längskraft und dem Quadrat der Seiten führungskraft für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars.
eine Einrichtung zum Berechnen der auf jedes Antriebs rad des Antriebsradpaars wirkenden Längskräfte als die Summe aus einem entsprechenden Anteil einer Kraft, die das Fahrzeug mit dessen Längsbeschleunigung beschleunigt, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Träg heit beschleunigt;
eine Einrichtung zum Berechnen einer auf jedes An triebsrad des Antriebsradpaars wirkenden Längskraft als die Summe aus einem entsprechenden Anteil einer Längskraft, die dem auf der Basis der Drehzahl des Motors berechneten Aus gangsmoment des Drehmomentwandlers entspricht, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Trägheit be schleunigt;
eine Einrichtung zum Berechnen der Radaufstandskräfte aller Räder auf der Basis der Längsbeschleunigung des Fahr zeugs und der Querbeschleunigung des Fahrzeugs; eine Einrichtung zum Berechnen des Fahrzeugschwimmwin kels auf der Basis der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs;
eine Einrichtung zum Berechnen der Seitenführungskräfte jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Ableitung des berechneten Fahrzeugschwimmwinkels nach der Zeit und der für alle Räder berechneten Radaufstandskräfte; und
eine Einrichtung zum Berechnen der Wurzel aus der Summe aus dem Quadrat der Längskraft und dem Quadrat der Seiten führungskraft für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars.
Die Einrichtung zum Berechnen der auf jedes Antriebsrad
wirkenden Längskräfte kann des weiteren die auf dem Aus
gangsmoment des Drehmomentwandlers basierende Längskraft
außer Acht lassen, wenn ein Gangschaltvorgang des Getriebes
stattfindet.
Die Einrichtung zum Berechnen des Reibkreises kann des
weiteren aufweisen:
eine Einrichtung zum Beurteilen, ob die Radgeschwindig keit jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars über eine be stimmte Zeitdauer hinweg um mehr als eine bestimmte erste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung zum Verkleinern des Radius des Reib kreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Ant wort.
eine Einrichtung zum Beurteilen, ob die Radgeschwindig keit jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars über eine be stimmte Zeitdauer hinweg um mehr als eine bestimmte erste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung zum Verkleinern des Radius des Reib kreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Ant wort.
Die Einrichtung zum Berechnen des Reibkreises kann des
weiteren aufweisen:
eine Einrichtung zum Beurteilen, ob die Radgeschwindig keit jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars um mehr als eine bestimmte zweite Differenz, die größer ist als die er ste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung zum Verkleinern des Radius des Reib kreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Ant wort.
eine Einrichtung zum Beurteilen, ob die Radgeschwindig keit jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars um mehr als eine bestimmte zweite Differenz, die größer ist als die er ste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung zum Verkleinern des Radius des Reib kreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Ant wort.
In diesem Fall kann die Einrichtung zum Berechnen des
Reibkreises des weiteren aufweisen:
eine Einrichtung zum Wiederherstellen eines Stand ard-Radius des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer negativen Antwort.
eine Einrichtung zum Wiederherstellen eines Stand ard-Radius des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer negativen Antwort.
Nachstehend erfolgt eine kurze Beschreibung der Zeich
nung. Es zeigt:
Fig. 1A eine schematische Ansicht eines durch das Hin
terradpaar angetriebenen Vierrad-Fahrzeugs mit dem erfin
dungsgemäßen Traktionsregelsystem;
Fig. 1B eine schematische Ansicht eines in Fig. 1A ge
zeigten Computers zur Regelung des Fahrzeugverhaltens und
verschiedene Sensoren zum Einspeisen von Signalen;
Fig. 2 ein Ablaufschema, das die Hauptroutine des Be
triebs des erfindungsgemäßen Traktionsregelsystems zeigt;
Fig. 3 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S100 von
Fig. 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von
Soll-Längskräften zeigt;
Fig. 4 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von
Fig. 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Reibkreis
radien zeigt;
Fig. 5 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von
Fig. 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Längskräf
ten Fxgrl und Fxgrr am linken bzw. rechten Hinterrad in Ab
hängigkeit von der Längsbeschleunigung zeigt;
Fig. 6 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von
Fig. 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Längskräf
ten Fxtrl und Fxtrr am linken bzw. rechten Hinterrad in Ab
hängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers
zeigt;
Fig. 7 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von
Fig. 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Radauf
standskräften der vier Räder zeigt;
Fig. 8 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von
Fig. 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Seitenfüh
rungskräften der vier Räder zeigt;
Fig. 9 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von
Fig. 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Reibkreis
radien vier Räder zeigt;
Fig. 10 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen ei
ner Längsbeschleunigung Gxa des Fahrzeugs und einem Haupt
zylinderdruck Pm oder einer Drosselklappenöffnung ϕ zeigt;
Fig. 11 ein Diagramm, das eine auf der Fahrzeugge
schwindigkeit V basierende Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vwt
zeigt und einen Norm-Schlupf in Bezug auf die Fahrzeugge
schwindigkeit zur Berechnung der Reibkreisradien angibt;
Fig. 12 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S200 von
Fig. 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Steue
rungsmomenten der beiden Hinterräder zeigt;
Fig. 13 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S300 von
Fig. 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Regelungs
momenten der beiden Hinterräder zeigt;
Fig. 14 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S500 von
Fig. 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung einer
Soll-Drosselklappenöffnung ϕ zeigt;
Fig. 15 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S600 von
Fig. 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Betriebs
verhältnissen Drl und Drr zum Bremsen des linken bzw. rech
ten Hinterrads zeigt; und
Fig. 16 ein Diagramm, das die Betriebsverhältnisse Drl
und Drr zum Betätigen von Fluidsteuerventilen der Radzylin
der zum Erhöhen oder Vermindern der an den beiden Hinterrä
der zu erzielenden Bremskräfte zeigt.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des erfin
dungsgemäßen Traktionsregelsystems.
Fig. 1A zeigt schematisiert ein Fahrzeug. Die als ein
Rechteck mit abgerundeten Ecken angedeutete Fahrzeugkaros
serie wird durch das linke Vorderrad 24FL, das rechte Vor
derrad 24FR, das linke Hinterrad 24RL und das rechte Hin
terrad 24RR getragen. Das Bezugszeichen 10 zeigt einen Mo
tor, der über einen Drehmomentwandler 12, ein Getriebe 14,
eine Gelenkwelle 18, ein Differentialgetriebe 20 und Achsen
22L, 22R die beiden Hinterräder 24RL und 24RR antreibt. Der
Motor weist einen Ansaugkanal 26 auf, der durch eine Haupt
drosselklappe 28, die durch den Fahrer über ein nicht dar
gestelltes Gaspedal und einen Stellantrieb 36 betätigt
wird, und eine Zusatzdrosselklappe 30, die durch einen Com
puter 32 zur Steuerung des Motors 10 und einen Stellantrieb
34 betätigt wird, gesteuert wird. Das Fahrzeug weist des
weiteren einen mit dem Computer 32 zur Steuerung des Motors
10 in Verbindung stehenden Computer 40 zur Steuerung bzw.
Regelung des Fahrzeugverhaltens auf. Das Bezugszeichen 42
zeigt ein Bremssystem des Fahrzeugs, das ein durch den Fah
rer zu betätigendes Bremspedal 48, einen Hauptzylinder 50
und einen mit dem Hauptzylinder 50 in Verbindung stehenden
Hydraulikkreis 44 beinhaltet. Der Hydraulikkreis 44 kann
darüber hinaus auch durch den Computer 40 zur Regelung des
Fahrzeugverhaltens gesteuert werden. Der Hydraulikkreis 44
beinhaltet Radzylinder 46FL, 46FR, 46RL und 46RR zum Brem
sen des linken Vorderrads 24FL, des rechten Vorderrads
24FR, des linken Hinterrads 24RL bzw. des rechten Hinter
rads 24RR. Ein derartiger Hydraulikkreis eines Bremssystems
für eine Fahrzeugverhaltensregelung ist auf dem technischen
Gebiet von Fahrzeugverhaltensregelungen bereits bekannt.
Ein Beispiel für einen derartigen Hydraulikkreis ist in der
US Patentschrift 5,702,165 dargestellt, die von demselben
Erfinder eingereicht und an denselben Rechtsnachfolger ab
getreten wurde. Das Fahrzeug weist ferner ein nicht darge
stelltes Lenksystem zum Lenken der beiden Vorderräder 24FL
und 24FR auf.
Gemäß der Darstellung in Fig. 1B wird der Fahrzeugver
haltensregelungscomputer 40 mit Informationssignalen, die
verschiedenen Parameter betreffend die Betriebszustände des
Fahrzeugs zugeordnet sind, gespeist, wie z. B. mit einem den
Lenkwinkel θ repräsentierenden Signal von einem Lenkwinkel
sensor 54, einem den Hauptzylinderdruck Pm repräsentieren
den Signal von einem Hauptzylinderdrucksensor 56, einem die
Längsbeschleunigung Gx des Fahrzeugs repräsentierenden Si
gnal von einem Längsbeschleunigungssensor 58, einem die
Querbeschleunigung Gy des Fahrzeugs repräsentierenden Si
gnal von einem Querbeschleunigungssensor 60, einem die
Fahrzeuggeschwindigkeit V repräsentierenden Signal von ei
nem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62, einem die Gierge
schwindigkeit γ des Fahrzeugs repräsentierenden Signal von
einem Giergeschwindigkeitssensor 64, einem die Drosselklap
penstellung ϕ der Drosselklappe 28 repräsentierenden Signal
von einem Drosselklappenstellungssensor 36, das den Be
schleunigungswillen des Fahrers reflektiert, Signalen, die
Radgeschwindigkeiten Vwrl, Vwrr der beiden Hinterräder
24RL, 24RR repräsentieren, von Radgeschwindigkeitssensoren
66RL, 66RR, Signalen, die Radzylinderdrücke Prl, Prr der
beiden Hinterräder 24RL, 24RR repräsentieren, von Radzylin
derdrucksensoren 68RL, 68RR, einem die Schaltstellung SP
des Getriebes 14 repräsentierenden Signal von einem Schalt
stellungssensor 70, einem die Motordrehzahl Ne repräsentie
renden Signal von einem Motordrehzahlsensor 72 und einem
die Ausgangsdrehzahl Nout des Drehmomentwandlers 12 reprä
sentierenden Signal von einem Drehmomentwandlerausgangs
drehzahlsensor 74. Der Computer 40 zur Regelung des Fahr
zeugverhaltens führt verschiedene Berechnungen durch, wie
sie hierin nachstehend beispielhaft beschrieben werden, und
sendet Steuersignale an den Computer 32 zur Steuerung des
Motors 10 und an den Hydraulikkreis 44, so daß mittels der
Drosselklappe 30 und der Radzylinder 46FL, 46FR, 46RL, 46RR
eine auf den Berechnungen basierende Steuerung bzw. Rege
lung ausgeführt wird.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Traktionsre
gelsystem anhand der Prozesse beschrieben, die der Computer
40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens ausführt; der Compu
ter 40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens kann von einem
in der Technik bekannten, herkömmlichen Typ mit Standard
komponenten, wie z. B. einer zentralen Verarbeitungseinheit
(CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Direktzugriffs
speicher (RAM), Eingangs- und Ausgangsanschlüssen und einem
diese Komponenten verbindenden Bus, sein.
Nun wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die die Hauptrou
tine des durch das erfindungsgemäße Traktionsregelsystem
ausgeführten Betriebs zeigt. Im Schritt S50 werden zunächst
die Signale von den in Fig. 1B gezeigten Sensoren eingele
sen.
Im Schritt S100 werden in Abhängigkeit von den Prozes
sen, die hierin nachstehend im Zusammenhang mit den Fig.
3 bis 9 beschrieben werden, Soll-Längskräfte Fxarl und
Fxarr der beiden Hinterräder 24RL bzw. 24RR berechnet. Die
Soll-Längskräfte der beiden Hinterrädern 24RL und 24RR
stellen die Längskräfte dar, die unter Einbeziehung einer
durch den Computer 40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens
ausgeführten automatischen Fahrzeugverhaltensregelung am
linken und rechten Hinterrad 24RL und 24RR zu erzeugen
sind, um ein Fahrzeugverhalten entsprechend dem Willen des
Fahrers im Hinblick auf Lenkung und Beschleunigung oder
Verzögerung zu erhalten. Wie es hierin nachstehend im Zu
sammenhang mit den Fig. 4 bis 6 ausführlich beschrieben
wird, sind die Soll-Längskräfte Fxrl und Fxrr jeweils Mit
telwerte der Längskräfte Fxgrl bzw. Fxgrr, die, wie es in
Fig. 5 gezeigt ist, auf der Basis der durch den Längsbe
schleunigungssensor 58 erfaßten Längsbeschleunigung, der
durch die Radzylinderdrucksensoren 68RL und 68RR erfaßten
Radzylinderdrücke Prl bzw. Prr und den Trägheitsmomenten
der beiden Hinterräder 24RL und 24RR berechnet werden, und
der Längskräfte Fxtrl und Fxtrr, die, wie es in Fig. 6 ge
zeigt ist, auf der Basis der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl
des Drehmomentwandlers 12, den Radzylinderdrücken Prl bzw.
Prr und den Trägheitsmomenten der beiden Hinterräder be
rechnet werden.
Im Schritt S200 werden Steuerungsmomente Tffrl und
Tffrr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR be
rechnet, wie es hierin nachstehend im Zusammenhang mit Fig.
12 ausführlich beschrieben wird. Die Steuerungsmomente der
beiden Hinterräder stellen Steuerungseingangsgrößen in Höhe
des Drehmoments für die Traktionsregelung des linken bzw.
rechten Hinterrads durch das erfindungsgemäße Traktionsre
gelsystem dar.
Im Schritt S300 werden Regelungsmomente Tfbrl und Tfbrr
der beiden Hinterräder 24RL bzw. 24RR berechnet, wie es
hierin nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 13 ausführlich
beschrieben wird. Die Regelungsmomente der beiden Hinterra
der stellen Regelungseingangsgrößen in der Höhe des Drehmo
ments für die Traktionsregelung des linken bzw. rechten
Hinterrads durch das erfindungsgemäße Traktionsregelsystem
dar.
Im Schritt S400 werden Soll-Traktionsmomente Tarl und
Tarr der beiden Hinterräder 24RL bzw. 24RR wie folgt be
rechnet:
Tarl = Kff.Tffrl + (1 - Kff).Tfbrl
Tarr = Kff.Tffrr + (1 - Kff).fbrr.
Tarr = Kff.Tffrr + (1 - Kff).fbrr.
Wie es aus den vorstehenden Gleichungen ersichtlich
ist, stellen die Soll-Traktionsmomente Tarl und Tarr die
gesamten Regelungseingangsgrößen für die Traktionsregelung
des linken und rechten Hinterrads durch das erfindungsgemä
ße Traktionsregelsystem dar. Kff ist ein Faktor, der den
Effekt der Steuerung gewichtet, während (1-Kff) den Effekt
der Regelung gewichtet.
Im Schritt S500 wird, wie es hierin nachstehend im Zu
sammenhang mit Fig. 14 ausführlich beschrieben wird, eine
Soll-Drosselklappenöffnung ϕa berechnet. Die Soll-Drossel
klappenöffnung ϕa ist die gesamte effektive Drosselklappen
öffnung, die durch die Drosselklappe 28, die durch den Fah
rer betätigt wird, und die Drosselklappe 30, die durch den
Computer 40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens über den
Computer 32 zur Steuerung des Motors 10 und den Stellan
trieb 34 automatisch betätigt wird, bereitgestellt wird.
Die Soll-Drosselklappenöffnung ϕa repräsentiert die Aus
gangsgröße der Traktionsregelung an den Computer 32 zur
Steuerung des Motors 10, so daß die Traktionsregelung teil
weise oder oder ganz über die Motorausgangsleistung ausge
führt wird.
Im Schritt S600 werden Betriebsverhältnisse Drl und Drr
der beiden Hinterräder 24RL bzw. 24RR berechnet, wie es
hierin nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 15 ausführlich
beschrieben wird. Die Betriebsverhältnisse Drl und Drr re
präsentieren die Ausgangsgrößen an den Hydraulikkreis 44,
so daß die Traktionsregelung teilweise oder ganz durch das
Bremsen der Radzylinder 46RL und 46RR ausgeführt wird.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß,
obwohl hierin aufgrund der Tatsache, daß die hierin disku
tierte Ausführungsform des Fahrzeugs ein Fahrzeug mit Hin
terradantrieb darstellt, nur die Betriebsverhältnisse Drl
und Drr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR
diskutiert werden, der Computer 40 zur Regelung des Fahr
zeugverhaltens so ausgestaltet sein kann bzw. eigentlich so
ausgestaltet ist, daß er während der Betätigung der Radzy
linder 46RL und 46RR des linken bzw. rechten Hinterrads
24RL bzw. 24RR durch den Hydraulikkreis 44 auch die Radzy
linder 46FL und 46FR des linken bzw. rechten Vorderrads
24FL bzw. 24FR betätigt. Eine derartige simultane Betäti
gung der Radzylinder 46FL, 46FR der Vorderräder 24FL, 24FR
könnte in die hierin beschriebenen Prozesse integriert wer
den; alternativ dazu könnte die Betätigung der Radzylinder
46FL, 46FR der Vorderräder 24FL, 24FR indirekt durch eine
Rückkopplung in die Traktionsregelung integriert werden,
was eine entsprechende Verminderung der Fahrzeuggeschwin
digkeit verursacht.
Im Schritt S700 wird die Traktionsregelung auf der Ba
sis der Berechnung der Soll-Drosselklappenöffnung ϕa im
Schritt S500 und der Berechnung der Betriebsverhältnisse
Drl und Drr im Schritt S600 ausgeführt.
Im Schritt S800 wird ein Soll-Drosselklappenöffnungssi
gnal zur Information für den Fahrer ausgegeben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 9 werden nun die
im Schritt S100 durchgeführten Berechnungen ausführlich be
schrieben.
Fig. 3 zeigt die als "Berechnung der Soll-Längskräfte"
bezeichnete Subroutine des Schritts S100. Einige Einzelhei
ten der Schritte dieser Subroutine werden unter Bezugnahme
auf die Fig. 4 bis 9 beschrieben.
Im Schritt S110 wird auf der Basis der durch den Fahr
zeuggeschwindigkeitssensor 62 erfaßten Fahrzeuggeschwindig
keit V und des durch den Lenkwinkelsensor 54 erfaßten Lenk
winkels 0 gemäß den nachstehenden Gleichungen, in denen L
der Radstand des Fahrzeugs, Kh ein geeigneter Stabilitäts
faktor, T eine geeignete Zeitkonstante und s der
Laplace-Operator ist, die Soll-Giergeschwindigkeit γt berechnet:
γc = V.θ/(1 + Kh.V2).L
γt = γc/(1 + T.s).
γt = γc/(1 + T.s).
Im Schritt S120 wird das Soll-Giermoment Mya aus der
Differenz zwischen der Soll-Giergeschwindigkeit γt und der
durch den Giergeschwindigkeitssensor 64 erfaßten Ist-Gier
geschwindigkeit γ wie folgt berechnet:
Mya = Cl.(γt - γ)
wobei Cl ein geeigneter Proportionalitätsfaktor ist.
Wie es aus der vorstehenden Gleichung ersichtlich ist, ist
das Soll-Giermoment Mya ein Giermoment, das auf das Fahr
zeug aufzubringen ist, damit es dem Willen des Fahrers im
Hinblick auf die Lenkung des Fahrzeugs folgt.
Im Schritt S130 wird der Wert des vorstehend berechne
ten Mya zur Gewährleistung eines stabilen Fahrzeugverhal
tens so abgeglichen, daß er nicht zu groß ist, so daß ein
Sicherheitswert für Mya berechnet wird.
Im Schritt S140 wird unter Bezugnahme auf beispielswei
se das in Fig. 10 gezeigte Diagramm in Abhängigkeit vom
Wert des Hauptzylinderdrucks Pm, der den Willen des Fah
rers, das Fahrzeug zu verzögern, zum Ausdruck bringt, oder
in Abhängigkeit von der durch den Drosselklappenstellungs
sensor 36 erfaßten Drosselklappenstellung ϕ, die den Wil
len des Fahrers, das Fahrzeug zu beschleunigen, zum Aus
druck bringt, eine Soll-Verzögerung Gxa berechnet.
Im Schritt S150 werden die Längskräfte Fxarl und Fxarr
des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR berech
net, indem die beiden nachstehenden Gleichungen gelöst wer
den, in denen Tr die Spurweite des Fahrzeugs darstellt:
Mya = (Fxarr - Fxarl).Tr/2
Gxa = Fxarr + Fxarl.
Gxa = Fxarr + Fxarl.
Im Schritt S160 werden die als Rmrl und Rmrr bezeichne
ten Reibkreisradien des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL
bzw. 24RR gemäß den in den Fig. 4 bis 9 gezeigten Glei
chungen berechnet. Der Reibkreis ist bekanntlich ein Kreis,
der die Grenze der Reifenhaftkraft auf der Fahrbahn als ei
nen Vektor angibt, der sich vom Zentrum der Radaufstands
fläche zwischen dem Reifen und der Fahrbahn aus erstreckt,
wobei die Haftung des Reifens auf der Fahrbahn gewährlei
stet ist, wenn der Summenvektor, der aus der Addition der
Vektoren der auf das Rad wirkenden Längs- und Querkräfte
erzielt wird, im Reibkreis liegt.
Im Schritt S170 werden die Werte der im Schritt S150
berechneten Längskräfte Fxarl und Fxarr anhand der jeweili
gen Reibkreise abgeglichen, so daß Sicherheitswerte für Fx
arl und Fxarr erhalten werden. Anschließend geht die Sub
routine zum Schritt S200 von Fig. 2.
Weitere Einzelheiten der im Schritt S160 von Fig. 3
ausgeführten Berechnungen werden im Zusammenhang mit den
Fig. 4 bis 9 beschrieben. Die als "Berechnung der Reib
kreisradien" bezeichnete Subroutine von Fig. 4 zeigt die
Berechnung des Schritts S160 von Fig. 3 in weiteren Einzel
heiten.
Im Schritt S1620 werden die Längskräfte Fxgrl und Fxgrr
des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR auf der
Basis der durch den Längsbeschleunigungssensor 58 erfaßten
Längsbeschleunigung Gx, wie es hierin nachstehend im Zusam
menhang mit Fig. 5 ausführlich beschrieben wird, und Längs
kräfte Fxtrl und Fxtrr des linken bzw. rechten Hinterrads
24RL bzw. 24RR auf der Basis der Eingangs- und Ausgangs
drehzahlen des Drehmomentwandlers 12, wie es hierin nach
stehend im Zusammenhang mit Fig. 6 ausführlich beschrieben
wird, berechnet.
Im Schritt S1630 werden die Radaufstandskräfte Fzj (j =
fl, fr, rl bzw. rr) der vier Räder 24FL, 24FR, 24RL und
24RR berechnet, wie es im Zusammenhang mit Fig. 7 ausführ
lich beschrieben wird.
Im Schritt S1640 werden Seitenführungskräfte Fyj (j =
fl, fr, rl bzw. rr) der vier Räder 24FL, 24FR, 24RL und
24RR berechnet, wie es im Zusammenhang mit Fig. 8 ausführ
lich beschrieben wird.
Im Schritt S1650 wird beurteilt, ob eine Gangschaltung
des Getriebes 14 stattfindet. Bei einer negativen Antwort,
geht die Subroutine zum Schritt S1660, in dem ein Faktor Kx
auf "1" gesetzt wird, wohingegen die Routine bei einer po
sitiven Antwort zum Schritt S1670 geht, in dem der Faktor
Kx auf "0'' gesetzt wird. Wie aus dem nächsten Schritt er
sichtlich wird, hat der Faktor Kx die Funktion, im Fall ei
nes Gangschaltvorgangs den Effekt der auf der Basis der
Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Drehmomentwandlers 12
berechneten Längskräfte Fxtrl und Fxtrr in Anbetracht der
Tatsache, daß der Zusammenhang zwischen den Eingangs- und
Ausgangsdrehzahlen des Drehmomentwandlers 12 während eines
Gangschaltvorgangs erheblich gestört wird, auszuschließen.
Im Schritt S1680 werden die mittleren Längskräfte Fxrl
und Fxrr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR
als die Mittelwerte aus den Längskräften Fxgrl und Fxgrr,
die auf der Längsbeschleunigung Gx basieren, und den Längs
kräften Fxtrl und Fxtrr, die auf den Eingangs- und Aus
gangsdrehzahlen des Drehmomentwandlers 12 basieren, wie
folgt berechnet:
Fxrl = (Fxgrl + Kx.Fxtrl)/2
Fxrr = (Fxgrr + Kx.Fxtrr)/2
Fxrr = (Fxgrr + Kx.Fxtrr)/2
wobei der Faktor Kx verwendet wird, um den Effekt aus
den Längskräften Fxtrl und Fxtrr temporär auszuschließen.
Im Schritt S1690 werden die Reibkreisradien Rmrl und
Rmrr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR be
rechnet, wie es hierin nachstehend im Zusammenhang mit Fig.
9 beschrieben wird.
Damit sind die Berechnungen des Schritts S160 von Fig.
3 beendet; die Subroutine fährt anschließend mit dem
Schritt S170 von Fig. 3 fort.
Nun werden die Berechnungen der Längskräfte Fxgrl und
Fxgrr im Schritt S1620 von Fig. 4 unter Bezugnahme auf Fig.
5, die eine als "Berechnung von Fxgrl und Fxgrr" bezeich
nete Subroutine zeigt, ausführlich beschrieben.
Im Schritt S1621 wird die gesamte Längskraft Fxall als
das Produkt aus der Masse M des Fahrzeugs und der durch den
Längsbeschleunigungssensor 58 erfaßten Längsbeschleunigung
Gx berechnet.
Im Schritt S16222 werden die infolge des Bremsens des
linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufe
nen Kräfte Fxbrl und Fxbrr auf der Basis der durch die Rad
zylinderdrucksensoren 68RL und 68RR erfaßten Radzylinder
drücke Prl und Prr wie folgt berechnet:
Fxbrl = Cpf.Prl
Fxbrr = Cpf.Prr
Fxbrr = Cpf.Prr
wobei Cpf ein geeigneter Proportionalitätsfaktor ist.
Im Schritt S1623 werden die infolge der Trägheit des
linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufe
nen Kräfte Fxirl und Fxirr auf der Basis der durch die Rad
geschwindigkeitssensoren 66RL und 66RR erfaßten Radge
schwindigkeiten Vwrl bzw. Vwrr des linken bzw. rechten Hin
terrads 24RL bzw. 24RR unter Berechnung der Ableitungen
nach der Zeit Vwdrl und Vwdrr von Vwrl bzw. Vwrr wie folgt
berechnet:
Fxirl = Cwf.Vwdrl
Fxirr = Cwf.Vwdrr
Fxirr = Cwf.Vwdrr
wobei Cwf ein geeigneter Proportionalitätsfaktor ist.
Im Schritt S1624 werden die Längskräfte Fxgrl und Fxgrr
des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR als eine
Kombination der in den Schritten S1621, S1622 und S1623 be
rechneten Längskräfte wie folgt berechnet:
Fxgrl = Fxall/2 - Fxbrl + Fxirl
Fxgrr = Fxall/2 - Fxbrr + Fxirr.
Fxgrr = Fxall/2 - Fxbrr + Fxirr.
Dann geht die Routine zum Schritt S1621a von Fig. 6,
der eine als "Berechnung von Fxtrl und Fxtrr" bezeichnete
Subroutine zeigt.
Do
Im Schritt S1621a wird auf der Basis der durch den Mo
tordrehzahlsensor 72 erfaßten Drehzahl Ne der Brennkraftma
schine 10 und der durch den Drehmomentwandlerausgangsdreh
zahlsensor 74 erfaßten Ausgangsdrehzahl Nout des Drehmo
mentwandlers 12 das Schlupfverhältnis Rsl des Drehmoment
wandlers 12 wie folgt berechnet:
Rsl = Ne/Nout (wenn Ne ≧ Nout)
Rsl = Nout/Ne (wenn Ne ≦ Nout).
Rsl = Nout/Ne (wenn Ne ≦ Nout).
Im Schritt S1622a wird auf der Basis des Schlupfver
hältnisses Rsl, unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung
nicht gezeigtes, aber in der Technik bekanntes Verzeichnis,
das die Leistungsfähigkeit des Drehmomentwandlers 12 reprä
sentiert, ein Leistungskoeffizient Cp des Drehmomentwand
lers 12 ermittelt.
Im Schritt S1623a wird das Eingangsdrehmoment Tin des
Drehmomentwandlers 12 auf der Basis dessen Eingangsdreh
zahl, d. h. der Notordrehzahl Ne, wie folgt berechnet:
Tin = Cp.Ne2.
Im Schritt S1624a wird das Drehmomentverhältnis Rtq des
Drehmomentwandlers 12 auf der Basis des Schlupfverhältnis
ses Rsl, unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung nicht
gezeigtes, aber in der Technik bekanntes Verzeichnis, das
die Leistungsfähigkeit des Drehmomentwandlers 12 repräsen
tiert, berechnet.
Im Schritt S1625a wird das Ausgangsdrehmoment Tout des
Drehmomentwandlers auf der Basis des Eingangsdrehmoments
Tin und des Drehmomentverhältnisses Rtq wie folgt berech
net:
Tout = Tin.Rtq.
Im Schritt S1626a werden die infolge des Bremsen des
linken und rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufe
nen Kräfte Fxtrl und Fxtrr unter Einbeziehung der im
Schritt S1622 von Fig. 5 berechneten, infolge des Bremsens
des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorge
rufenen Kräfte Fxbrl und Fxbrr und der im Schritt S1623 von
Fig. 5 berechneten, infolge der Trägheit des linken bzw.
rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufenen Kräfte
Fxirl und Fxirr wie folgt berechnet:
Fxtrl = Ct.Tout/2 - Fxbrl + Fxirl
Fxtrr = Ct.Tout/2 - Fxbrr + Fxirr
Fxtrr = Ct.Tout/2 - Fxbrr + Fxirr
wobei Ct ein geeigneter Proportionalitätsfaktor ist.
Damit sind die Berechnungen des Schritts S1620 von Fig.
4 beendet. Die Subroutine fährt anschließend mit dem
Schritt S1630 fort.
Die Einzelheiten des Schritts S1630 werden unter Bezug
nahme auf Fig. 7, die eine als "Berechnung von Fzj" be
zeichnete Subroutine zeigt, ausführlich beschrieben.
Im Schritt S1631 werden auf der Basis der Masse M des
Fahrzeugs, der Höhe H des Schwerpunkts des Fahrzeugrads
über der Fahrbahn, des Radstands L, der Spurweite Tr sowie
der durch den Längsbeschleunigungssensor 58 erfaßten Längs
beschleunigung Gx und der durch den Querbeschleunigungssen
sor 60 erfaßten Querbeschleunigung Gy die Längs- und Quer
lastverschiebungen des Fahrzeugs ΔFx bzw. ΔFy wie folgt be
rechnet:
ΔFx = M.H.Gx/L
ΔFy = M.H.Gy/Tr.
ΔFy = M.H.Gy/Tr.
Im Schritt S1632 werden die Radaufstandskräfte Fzfi,
Fzfo, Fzri und Fzro des Vorderrads an der Kurveninnenseite,
des Vorderrads an der Kurvenaußenseite, des Hinterrads an
der Kurveninnenseite bzw. des Hinterrads an der Kurvenau
ßenseite wie folgt berechnet:
Fxfi = (Mf.g - ΔFx)/2 - ΔFy.Kf
Fxfo = (Mf.g - ΔFx)/2 + ΔFy.Kf
Fxri = (Mr.g + ΔFx)/2 - ΔFy.(1 - Kf)
Fxro = (Mr.g + ΔFx)/2 + ΔFy.(1 - Kf)
Fxfo = (Mf.g - ΔFx)/2 + ΔFy.Kf
Fxri = (Mr.g + ΔFx)/2 - ΔFy.(1 - Kf)
Fxro = (Mr.g + ΔFx)/2 + ΔFy.(1 - Kf)
wobei Mf und Mr die Massenanteile des Fahrzeugs an den
Vorderrädern 24FL und 24FR bzw. an den Hinterrädern 24RL
und 24RR sind, g die Erdbeschleunigung ist, und Kf ein Ver
hältnis für die Verteilung der Kraft infolge einer Längs
verdrehung der Fahrzeugkarosserie auf die Vorderräder ist.
Im Schritt S1633 wird beurteilt, ob die durch den Quer
beschleunigungssensor 60 erfaßte Querbeschleunigung Gy po
sitiv ist oder nicht. Üblicherweise wird dabei angenommen,
daß ein positiver Wert von Gy eine Linkskurvenfahrt des
Fahrzeugs und ein negativer Wert von Gy eine Rechtskurven
fahrt des Fahrzeugs anzeigt. Ist die Antwort von Schritt
S1633 positiv, geht die Subroutine zum Schritt S1634, in
dem die Radaufstandskräfte Fzj (j = fl, fr, rl bzw. rr) wie
folgt gesetzt werden:
Fzfl = Fzfi
Fzfr = Fzfo
Fzrl = Fzri
Fzrr = Fzro.
Fzfr = Fzfo
Fzrl = Fzri
Fzrr = Fzro.
Bei einer negativen Antwort im Schritt S1633 geht die
Subroutine zum Schritt S1635, in dem die Radaufstandskräf
te Fzj wie folgt gesetzt werden:
Fzfl = Fzfo
Fzfr = Fzfi
Fzrl = Fzro
Fzrr = Fzri.
Fzfr = Fzfi
Fzrl = Fzro
Fzrr = Fzri.
Damit sind die Berechnungen im Schritt S1630 beendet.
Die Subroutine fährt anschließend mit dem Schritt S1640 von
Fig. 4 fort.
Die Einzelheiten der im Schritt S1640 von Fig. 4 ausge
führten Berechnungen werden unter Bezugnahme auf Fig. 8,
die eine als "Berechnung von Fyj" bezeichnete Subroutine
zeigt, beschrieben.
Im Schritt S1641 wird der Fahrzeugschwimmwinkel β auf
der Basis der Querbeschleunigung Gy, der Fahrzeuggeschwin
digkeit V und der Giergeschwindigkeit γ, die durch die in
Fig. 1B gezeigten jeweiligen Sensoren erfaßt werden, zu "β
= Vy/V" berechnet, wobei zunächst die Differenz "Gy - V.y"
zwischen der Ist-Querbeschleunigung Gy und der als das Pro
dukt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Gierge
schwindigkeit γ ausgedrückten Soll-Querbeschleunigung be
rechnet wird, dann die Differenz über die Zeit integriert
wird, um die Seitengleitgeschwindigkeit Vy zu erhalten, und
schließlich die Seitengleitgeschwindigkeit Vy durch die
Fahrzeuggeschwindigkeit V als Ersatz für die Längsgeschwin
digkeit Vx des Fahrzeugs geteilt wird.
Im Schritt S1642 werden die Seitenführungskräfte Fyf
und Fyr des linken bzw. rechten Vorderrads 24FL bzw. 24FR
wie folgt berechnet:
Fyf = {M.V.Lr.(βd + γ) + Iz.γd}/L
Fyr = {M.V.Lf.(βd + γ) - Iz.γd}/L
Fyr = {M.V.Lf.(βd + γ) - Iz.γd}/L
wobei Lf und Lr die Abstände zwischen den Mittelpunkten
der vorderen bzw. hinteren Achse und dem Schwerpunkt des
Fahrzeugs sind, Iz das Trägheitsmoment des Fahrzeugs bei
dessen Gierbewegungen ist, und βd und γd die Ableitungen
des Schwimmwinkels β bzw. der Giergeschwindigkeit γ nach
der Zeit sind.
Im Schritt S1643 werden die Seitenführungskräfte Fyj (j
= fl, fr, rf bzw. rr) der vier Räder wie folgt berechnet:
Fyfl = Fyf.Fzfl/(Fzfl + Fzfr)
Fyfr = Fyf.Fzfr/(Fzfl + Fzfr)
Fyrl = Fyr.Fzrl/(Fzrl + Fzrr)
Fyrr = Fyr.Fzrr/(Fzrl + Fzrr).
Fyfr = Fyf.Fzfr/(Fzfl + Fzfr)
Fyrl = Fyr.Fzrl/(Fzrl + Fzrr)
Fyrr = Fyr.Fzrr/(Fzrl + Fzrr).
Damit sind die Berechnungen im Schritt S1640 von Fig. 4
beendet. Die Subroutine fährt anschließend mit dem Schritt
S1650 von Fig. 4 weiter.
Die Einzelheiten der Berechnungen im Schritt S1690 von
Fig. 4 werden unter Bezugnahme auf Fig. 9, die eine als
"Berechnung von Rmj" bezeichnete Subroutine zeigt, be
schrieben.
Im Schritt S1691 werden die Reifenkräfte Fxyj (j = rl
bzw. rr) bezüglich des linken und rechten Hinterrads 24RL
bzw. 24RR auf der Basis der im Schritt S1680 von Fig. 4 be
rechneten Längskräfte Fxrl und Fxrr und der im Schritt
S1643 von Fig. 8 berechneten Quer- oder Seitenführungskräf
te Fyrl und Fyrr wie folgt berechnet:
Fxyj = (Fxj2 + Fyj2)½ (j = rl bzw. rr).
Wenn die Reifenkraft Fxyrl oder Fxyrr nicht größer ist
als der Radius des Reibkreises des linken bzw. rechten Hin
terrads 24RL bzw. 24RR, ist die Reifenhaftung bzw. der
Kraftschluß des linken Hinterrads 24RL bzw. des rechten
Hinterrads 24RR auf der Fahrbahn gewährleistet.
Im Schritt S1692 wird unter Bezugnahme auf ein Ver
zeichnis, beispielsweise auf das in Fig. 11 gezeigte Ver
zeichnis, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V
eine Soll-Radgeschwindigkeit Vwt berechnet. In Fig. 11
zeigt die gestrichelte Linie Vwto die der Fahrzeuggeschwin
digkeit entsprechende Radgeschwindigkeit, d. h. die Radge
schwindigkeit für den Fall, daß kein Reifenschlupf auf der
Fahrbahn vorliegt. Zur Bewertung des Schlupfzustands des
Reifens wird unter Einbeziehung eines angemessenen zulässi
gen Schlupfs eine Soll-Schlupfgeschwindigkeit Vwt bestimmt,
die in Fig. 11 mit der durchgezogenen Linie gezeigt ist.
Im Schritt S1693 wird beurteilt, ob die durch die Rad
geschwindigkeitssensoren 66RL und 66RR erfaßten Radge
schwindigkeiten Vwj (j = rl bzw. rr) jeweils größer sind
als die der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit V plus einer
Zugabe Vw1 entsprechenden Soll-Radgeschwindigkeiten Vwt.
Eine positive Antwort bedeutet, daß die Wahrscheinlichkeit,
daß an dem entsprechenden Rad, d. h. am linken oder rechten
Hinterrad 24RL bzw. 24RR, ein relativ großer Schlupf vor
liegt, groß ist. In diesem Fall geht die Subroutine zum
Schritt S1694, in dem ein Zähler Cs um 1 erhöht wird, und
dann zum Schritt S1695, in dem beurteilt wird, ob der Zäh
ler Cs über einen bestimmten Schwellenwert Cse hinausgegan
gen ist. Eine positive Antwort bedeutet, daß eine derarti
ger Zustand eines zu großen Schlupfs über einen wesentli
chen Zeitraum hinweg andauert. In diesem Fall geht die Sub
routine zum Schritt S1696, in dem der Reibkreisradius Rmrl
oder Rmrr des entsprechenden Rads um ein Dekrement ΔRm ver
mindert wird. Dann geht die Subroutine über den Schritt
S1697, in dem der Zähler Cs auf 0 zurückgesetzt wird, zum
Schritt S170. Dadurch, daß der Reibkreisradius Rmrl oder
Rmrr jeweils mit dem Ablauf der bestimmten Zeitdauer gradu
ell vermindert wird, werden die Traktionskräfte Fxarl oder
Fxarr oder beide Traktionskräfte Fxarl und Fxarr im Schritt
S170 von Fig. 8 so abgeglichen, daß sie kleiner werden, wo
durch ein derartiger Zustand eines zu großen Schlupfs auf
grund einer übermäßigen Steuerung bzw. Regelung bald ver
schwindet.
Bei einer negativen Antwort im Schritt S1695, d. h. wenn
der im Schritt S1693 erfaßte Zustand des zu großen Schlupfs
nicht über die bestimmte Schwellenzeitdauer Cse hinweg an
dauert, geht die Subroutine zum Schritt S1698, in dem er
neut beurteilt wird, ob Vwj größer ist als Vwt plus einer
zweiten Zugabe Vw2, die größer ist als die erste Zugabe
Vw1. Bei einer positiven Antwort ist eine Steuerung bzw.
Regelung zur Unterdrückung des Zustands des zu großen
Schlupfs äußerst dringend. In diesem Fall geht die Subrou
tine daher sogar vor dem Hochzählen bis zur Schwellenzeit
dauer Cse im Schritt S1695 zum Schritt S1696. Bei einer ne
gativen Antwort im Schritt S1698 geht die Subroutine zum
Schritt S170 von Fig. 3.
Bei einer negativen Antwort im Schritt S1693 wird davon
ausgegangen, daß am linken und rechten Hinterrad 24RL und
24RR kein großer Schlupf vorliegt. In diesem Fall geht die
Subroutine zum Schritt S1699, in dem der Zähler Cs auf 0
zurückgesetzt wird, und dann zum Schritt 1700, in dem ein
bestimmter Norm- bzw. Standard-Reibkreisradius Rmoj durch
Inkremente ΔRm wiederhergestellt wird. Dann geht die Sub
routine zum Schritt S170 von Fig. 3.
Nun wird wieder auf die Hauptroutine von Fig. 2 Bezug
genommen; die Einzelheiten des Schritts 200 werden unter
Bezugnahme auf Fig. 12, die eine als "Berechnung von Steue
rungsmomenten" bezeichnete Subroutine zeigt, beschrieben.
Im Schritt S210 werden Soll-Traktionsmomente Tafrl und
Tafrr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR auf
der Basis der im Schritt S170 von Fig. 3 berechneten Längs
kräfte Fxarl und Fxarr wie folgt berechnet:
Tafrl = Rr.Fxarl
Tafrr = Rr.Fxarr
Tafrr = Rr.Fxarr
wobei Rr der Radius der Hinterräder ist. Der Radius Rr
kann als konstant vorgegeben werden, oder in Abhängigkeit
vom Reifenluftdruck, der Last des Fahrzeugs und dgl. verän
dert werden.
Im Schritt S220 wird beurteilt, ob der Motor 10 von den
Hinterrädern 24RL und 24RR angetrieben wird, d. h., ob sich
das Fahrzeug in einem Motorbremszustand befindet. Bei einer
negativen Antwort geht die Hauptroutine zum Schritt S230,
in dem ein im anschließenden Schritt verwendeter Faktor Km
auf 1 gesetzt wird, wohingegen die Hauptroutine bei einer
positiven Antwort zum Schritt S240 geht, in dem der Faktor
Km auf einen Wert kleiner als 1, beispielsweise auf 0,3 ge
setzt wird, so daß die Steuerung für den Fall, daß das
Fahrzeug sich in einem Motorbremszustand befindet, weniger
effektiv erfolgt.
Im Schritt S250 werden Steuerungsmomente Tffrl und Tffrr
des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR auf
der Basis der im Schritt S210 berechneten Soll-Traktionsmo
mente Tafrl und Tafrr und des im Schritt S230 oder S240 be
stimmten Faktors Km wie folgt berechnet:
Tffrl = Km.Tafrl
Tffrr = Km.Tafrr.
Tffrr = Km.Tafrr.
Damit sind die Berechnungen im Schritt S200 von Fig. 2
beendet und die Hauptroutine fährt mit dem Schritt S300 von
Fig. 2 fort, wie es bereits erwähnt wurde.
Die Berechnungen des Schritts S300 von Fig. 2 werden
unter Bezugnahme auf Fig. 13, die eine als "Berechnung von
Regelungsmomenten" bezeichnete Subroutine zeigt, beschrie
ben.
Im Schritt S310 werden Soll-Schlupfverhältnisse Sarl
und Sarr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR
auf der Basis der im Schritt S170 von Fig. 3 berechneten
Soll-Längskräfte Fxarl und Fxarr, der im Schritt S1634 oder
S1635 von Fig. 7 berechneten Radaufstandskräfte Fzrl und
Fzrr, und von Faktoren Crf und Crr zur Abschätzung der
Schlupfverhältnisse, die sich an den Reifen der beiden, un
ter der Wirkung dieser Längskräfte bei diesen Radaufstands
kräfte auf die Fahrbahn gepreßten Hinterräder 24RL bzw.
24RR einstellen, wie folgt berechnet:
Sarl = Fxarl/(Crl.Fzrl)
Sarr = Fxarr/(Crr.Fzrr).
Sarr = Fxarr/(Crr.Fzrr).
Im Schritt S320 wird beurteilt, ob Sarl oder Sarr gro
ßer ist als bestimmter Schwellenwert So. Bei einer positi
ven Antwort geht die Hauptroutine zum Schritt S330, in dem
Soll-Radgeschwindigkeiten Vwaj (j = rl bzw. rr) so berech
net werden, daß sie größer sind als eine erste Größe, bei
spielsweise größer als die Summe aus der durch den Fahr
zeuggeschwindigkeitssensor 62 erfaßten Fahrzeuggeschwindig
keit und einem bestimmten positiven Wert Vo, d. h. "V + Vo",
und größer als eine zweite Größe, beispielsweise größer als
"Kw1.V", wobei der Faktor Kw1 ein Wert ist, der etwas grö
ßer ist als 1, beispielsweise 1,05, wodurch die Soll-Radge
schwindigkeiten Vwaj für das linke und rechte Hinterrad
24RL und 24RR unabhängig von den berechneten Soll-Schlupf
verhältnissen Sarl und Sarr berechnet werden. Dann fährt
die Subroutine mit dem Schritt S370 fort.
Bei einer negativen Antwort im Schritt S320 geht die
Subroutine zum Schritt S340, in dem beurteilt wird, ob der
Motor 10 von den Rädern angetrieben wird, d. h., ob sich das
Fahrzeug in einem Motorbremszustand befindet. Bei einer po
sitiven Antwort geht die Subroutine zum Schritt S360, in
dem die Soll-Radgeschwindigkeiten Vwaj erneut unabhängig
von den berechneten Soll-Schlupfverhältnissen Sarl und Sarr
zu "Kw2.V" berechnet werden, wobei der Faktor Kw2 etwas
kleiner ist als 1, beispielsweise 0,98. Dann geht die Sub
routine zum Schritt S370.
Bei einer negativen Antwort im Schritt S340 geht die
Subroutine zum Schritt S350, in dem die Soll-Radgeschwin
digkeiten Vwaj in Abhängigkeit von den im Schritt S310 be
rechneten Schlupfverhältnissen Saj, d. h. Sarl oder Sarr,
theoretisch wie folgt berechnet werden:
Vwaj = V(1 + Saj).
Dann geht die Subroutine zum Schritt S370.
Im Schritt S370 werden die Differenzen ΔVwj (j = rl
bzw. rr) zwischen den durch die Radgeschwindigkeitssensoren
66RL und 66RR erfaßten Ist-Radgeschwindigkeiten Vwj und den
im Schritt S330, S360 oder S350 berechneten Soll-Radge
schwindigkeiten Vwaj wie folgt berechnet:
ΔVwj = Vwj - Vwaj.
Im Schritt S380 werden die Regelungsmomente Tfbrl und
Tfbrr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR so
berechnet, daß die Differenz ΔVwj verschwindet, gemäß dem
Prinzip der Regelung mit der bekannten PID-Regler-Wirkungs
weise.
Damit sind die Berechnungen im Schritt S300 beendet,
und die Hauptroutine geht zum Schritt S400, wie es bereits
erwähnt wurde.
Im Schritt S400 von Fig. 2 werden, wie bereits erwähnt,
die Steuerungsmomente Tffrl und Tffrr und die Regelungsmo
mente Tfbrl und Tfbrr unter Einbeziehung des Faktors Kff,
der die Kombination für die Steuerung gewichtet, kombi
niert.
Die Einzelheiten der im Schritt S500 von Fig. 2 durch
geführten Berechnungen werden unter Bezugnahme auf Fig. 14,
die eine als "Berechnung der Drosselklappenöffnung" be
zeichnete Subroutine zeigt, beschrieben.
Im Schritt S510 wird beurteilt, ob die Traktionsrege
lung ausgeführt wird. Bei einer negativen Antwort geht die
Subroutine zum Schritt S520, in dem ein Soll-Antriebs
drehmoment Ta als das Zweifache des größeren Soll-Trakti
onsmoments der im Schritt S400 von Fig. 2 berechneten
Soll-Traktionsmomente Tarl und Tarr berechnet wird, um den Be
ginn der Traktionsregelung voranzutreiben. Bei einer posi
tiven Antwort im Schritt S510 geht die Subroutine zum
Schritt S530, in dem das Soll-Antriebsdrehmoment Ta als die
Summe aus Tarl und Tarr berechnet wird.
Im Schritt S540 wird ein Soll-Motormoment Tae auf der
Basis des Soll-Antriebsdrehmoments Ta, des aktuellen Ge
triebeübersetzungsverhältnisses Rtg des Getriebes 14 und
des Drehmomentverhältnisses Rtg des Drehmomentwandlers 12
wie folgt berechnet:
Tae = T/(Rtg.Rtq).
Im Schritt S550 wird eine Soll-Drosselklappenöffnung Φa
auf der Basis des Soll-Motormoments Tae und der Motordreh
zahl Ne, unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung nicht
gezeigtes, aber in der Technik bekanntes, für jeden Motor
typ empirisch erhältliches Verzeichnis berechnet.
Damit sind die Berechnungen im Schritt S500 von Fig. 2
beendet, und die Hauptroutine fährt mit dem Schritt S600
fort, wie es bereits erwähnt wurde.
Die Einzelheiten der im Schritt S600 von Fig. 2 durch
geführten Berechnungen werden unter Bezugnahme auf Fig. 15,
die eine als "Berechnung der Betriebsverhältnisse" bezeich
nete Subroutine zeigt, beschrieben.
Im Schritt S610 werden die im Schritt S400 von Fig. 2
berechneten Soll-Traktionsdrehmomente Tarl und Tarr auf der
Basis des im Schritt S520 von Fig. 14 berechneten Soll-An
triebsdrehmoment Ta und den Differenzen ΔVwj zwischen den
Ist-Radgeschwindigkeiten und den Soll-Radgeschwindigkeiten,
mit dem Verstärkungsfaktor Ktp des proportionalen Terms der
im Schritt S380 von Fig. 13 durchgeführten PID-Regelungsbe
rechnung wie folgt modifiziert:
Tarl = Tarl - 0,5.Ta + Ktp.ΔVwrl
Tarr = Tarr - 0,5.Ta + Ktp.ΔVwrr.
Tarr = Tarr - 0,5.Ta + Ktp.ΔVwrr.
Im Schritt S620 werden die Soll-Radzylinderdrücke Parl
und Parr der Radzylinder des linken bzw. rechten Hinterrads
24RL bzw. 24RR auf der Basis der vorstehend modifizierten
Soll-Traktionsmomente Tarl und Tarr mit einem Umwandlungs
faktor Ctp wie folgt berechnet:
Parl = Ctp.Tarl
Parr Ctp.Tarr.
Parr Ctp.Tarr.
Im Schritt S630 werden die Differenzen ΔPrl und ΔPrr
zwischen den Soll-Radzylinderdrücken Parl und Parr und den
durch die Radzylinderdrucksensoren 66RL und 66RR erfaßten
Ist-Radzylinderdrücken Prl und Prr berechnet.
Im Schritt S640 werden die Betriebsverhältnisse Drl und
Drr der Dauer zum Öffnen eines Druckaufbauventils bzw. der
Dauer zum Öffnen eines Druckabbauventils (die in der Zeich
nung nicht gezeigt sind, aber in der Technik bekannt und in
der vorstehend erwähnten US Patentschrift 5,072,165 be
schrieben sind) für jeden Radzylinder 46RL und 46RR auf der
Basis der Differenzen ΔPrl bzw. ΔPrr, unter Bezugnahme auf
ein Verzeichnis, beispielsweise auf das in Fig. 16 gezeigte
Verzeichnis, berechnet, so daß die Hydraulikdrücke der Rad
zylinder. 46RL und 46RR so gesteuert bzw. geregelt werden,
daß die Differenzen ΔPrl bzw. ΔPrr verschwinden.
Obwohl die Erfindung vorstehend in Bezug auf die bevor
zugten Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurde, ist
es für einen Fachmann offensichtlich, daß zu den gezeigten
Ausführungsformen verschiedene Modifikationen im Grundge
danken der Erfindung möglich sind.
Die Erfindung betrifft somit ein Traktionsregelsystem
für ein Fahrzeug, das eine Vorrichtung zur Berechnung eines
Soll-Traktionsmoments jedes Antriebsrads eines Antriebsrad
paars auf der Basis der Betriebszustände des Fahrzeugs, ei
ne Vorrichtung zur Berechnung eines Soll-Schlupfverhältnis
ses jedes Antriebsrads eines Antriebsradpaars auf der Basis
des diesbezüglich berechneten Soll-Traktionsmoments und ei
ne Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Motors und
des Bremssystems in der Weise, daß das Ist-Schlupfverhält
nis jedes Antriebsrads mit dem diesbezüglich berechneten
Soll-Schlupfverhältnis zusammenfällt, in Abhängigkeit von
einer Regelung mit einer teilweisen Steuerung des Motors
und des Bremssystems auf der Basis des
Soll-Traktionsmoments aufweist.
Claims (13)
1. Traktionsregelsystem für ein Fahrzeug mit: einer Karos
serie; einer Vielzahl von Rädern (24FL-24RR), das we
nigstens ein Antriebsradpaar (24RL, 24RR) aufweist, zum
Tragen der Karosserie; einem Motor (10); einem Getriebe
(14) zum Übertragen der Ausgangsleistung des Motors
(10) auf das Antriebsradpaar (24RL, 24RR); einem Brems
system (44, 46FL-46RR) zum selektiven Bremsen wenig
stens des Antriebsradpaars (24RL, 24RR); und einem
Lenksystem zum Lenken des Fahrzeugs; gekennzeichnet
durch
eine Einrichtung (S100) zum Berechnen eines Soll-Trak tionsmoments jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Fahrzeugs;
eine Einrichtung (S300) zum Berechnen eines Soll-Schlupfverhältnisses jedes Antriebsrads des Antriebs radpaars in Abhängigkeit von dem diesbezüglich berech neten Soll-Traktionsmoment; und
eine Einrichtung (S500-S700) zum Steuern bzw. Regeln des Motors (10) und des Bremssystems (44, 46FL-46RR) so, daß das Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) in Abhängigkeit von einer Regelung mit dem diesbezüglich berechneten Soll-Schlupfverhältnis zusammenfällt, mit einer teilweisen Steuerung des Motors und des Bremssystems auf der Basis des Soll-Traktionsmoments.
eine Einrichtung (S100) zum Berechnen eines Soll-Trak tionsmoments jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Fahrzeugs;
eine Einrichtung (S300) zum Berechnen eines Soll-Schlupfverhältnisses jedes Antriebsrads des Antriebs radpaars in Abhängigkeit von dem diesbezüglich berech neten Soll-Traktionsmoment; und
eine Einrichtung (S500-S700) zum Steuern bzw. Regeln des Motors (10) und des Bremssystems (44, 46FL-46RR) so, daß das Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) in Abhängigkeit von einer Regelung mit dem diesbezüglich berechneten Soll-Schlupfverhältnis zusammenfällt, mit einer teilweisen Steuerung des Motors und des Bremssystems auf der Basis des Soll-Traktionsmoments.
2. Traktionsregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern bzw. Regeln
des Motors (10) und des Bremssystems (44, 46FL-46RR)
aufweist:
eine Einrichtung (S310-S380) zum Berechnen eines Re gelungstraktionsmoments jedes Antriebsrads des An triebsradpaars (24RL, 24RR), das die Differenz zwischen dem berechneten Soll-Schlupfverhältnis und dem Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des Antriebsrad paars (24RL, 24RR) beseitigt;
eine Einrichtung (S400) zum Berechnen der Summe aus dem Wert des berechneten Soll-Traktionsmoments, das mit ei nem Steuerungsgewichtsfaktor (Kff) gewichtet wird, und dem Wert des Regelungstraktionsmoments, das mit einem Regelungsgewichtsfaktor (1-Kff) gewichtet wird, für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR); und
eine Einrichtung (S500-S700) zum Steuern des Motors (10), um ein Ausgangsdrehmoment entsprechend der ge wichteten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Regelungstraktionsmoment für jedes Antriebsrad des An triebsradpaars (24RL, 24RR) zu erzeugen, wenn die ge wichtete Summe positiv ist, und zum Steuern des Brems systems, um ein Bremsmoment entsprechend der gewichte ten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Rege lungstraktionsmoment für jedes Antriebsrads des An triebsradpaars (24RL, 24RR) zu erzeugen, wenn die gewichtete Summe negativ ist.
eine Einrichtung (S310-S380) zum Berechnen eines Re gelungstraktionsmoments jedes Antriebsrads des An triebsradpaars (24RL, 24RR), das die Differenz zwischen dem berechneten Soll-Schlupfverhältnis und dem Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrads des Antriebsrad paars (24RL, 24RR) beseitigt;
eine Einrichtung (S400) zum Berechnen der Summe aus dem Wert des berechneten Soll-Traktionsmoments, das mit ei nem Steuerungsgewichtsfaktor (Kff) gewichtet wird, und dem Wert des Regelungstraktionsmoments, das mit einem Regelungsgewichtsfaktor (1-Kff) gewichtet wird, für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR); und
eine Einrichtung (S500-S700) zum Steuern des Motors (10), um ein Ausgangsdrehmoment entsprechend der ge wichteten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Regelungstraktionsmoment für jedes Antriebsrad des An triebsradpaars (24RL, 24RR) zu erzeugen, wenn die ge wichtete Summe positiv ist, und zum Steuern des Brems systems, um ein Bremsmoment entsprechend der gewichte ten Summe aus dem Soll-Traktionsmoment und dem Rege lungstraktionsmoment für jedes Antriebsrads des An triebsradpaars (24RL, 24RR) zu erzeugen, wenn die gewichtete Summe negativ ist.
3. Traktionsregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Steuerungsgewichtsfaktor (Kff) und
der Regelungsgewichtsfaktor (1-Kff) komplementär zu
einander sind.
4. Traktionsregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S400) zum Berechnen der
gewichteten Summe aus dem Steuerungstraktionsmoment und
dem Regelungstraktionsmoment aufweist:
eine Einrichtung (S220, S240) zum vorübergehenden Sen ken des Steuerungsgewichtsfaktors (Kff), wenn sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb befindet.
eine Einrichtung (S220, S240) zum vorübergehenden Sen ken des Steuerungsgewichtsfaktors (Kff), wenn sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb befindet.
5. Traktionsregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S310-S380) zum Berech
nen des Regelungstraktionsmoments aufweist:
eine Einrichtung (S340, S360) zum vorübergehenden Modi fizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, son dern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb be findet.
eine Einrichtung (S340, S360) zum vorübergehenden Modi fizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, son dern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb be findet.
6. Traktionsregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S310-S380) zum Berech
nen des Regelungstraktionsmoments aufweist:
eine Einrichtung (S320, S330) zum vorübergehenden Modi fizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, son dern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn ein auf der Basis des Soll-Traktionsmoments be rechnetes Soll-Schlupfverhältnis größer ist als ein be stimmter Schwellenwert.
eine Einrichtung (S320, S330) zum vorübergehenden Modi fizieren der Berechnung des Regelungstraktionsmoments so, daß es nicht vom Soll-Traktionsmoment abhängt, son dern im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn ein auf der Basis des Soll-Traktionsmoments be rechnetes Soll-Schlupfverhältnis größer ist als ein be stimmter Schwellenwert.
7. Traktionsregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung zum Berechnen des
Soll-Traktionsmoments (S100) aufweist:
eine Einrichtung (S110-S130) zum Berechnen eines Giermoments des Fahrzeugs auf der Basis des Lenkwinkels des Lenksystems und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
eine Einrichtung (S150) zum Setzen des berechneten Giermoments gleich einem entsprechenden Gleichgewicht zwischen den beiden Traktionskräften des Antriebsrad paars (24RL, 24RR);
eine Einrichtung (S150) zum Setzen einer Längsbeschleu nigung des Fahrzeugs gleich einer entsprechenden Summe aus den beiden Traktionskräften des Antriebsradpaars (24RL, 24RR); und
eine Einrichtung (S150) zum Herleiten der Werte der beiden Traktionskräfte aus den beiden vorstehenden Zu sammenhängen in Bezug auf das Giermoment und die Längs beschleunigung.
eine Einrichtung (S110-S130) zum Berechnen eines Giermoments des Fahrzeugs auf der Basis des Lenkwinkels des Lenksystems und der Fahrzeuggeschwindigkeit;
eine Einrichtung (S150) zum Setzen des berechneten Giermoments gleich einem entsprechenden Gleichgewicht zwischen den beiden Traktionskräften des Antriebsrad paars (24RL, 24RR);
eine Einrichtung (S150) zum Setzen einer Längsbeschleu nigung des Fahrzeugs gleich einer entsprechenden Summe aus den beiden Traktionskräften des Antriebsradpaars (24RL, 24RR); und
eine Einrichtung (S150) zum Herleiten der Werte der beiden Traktionskräfte aus den beiden vorstehenden Zu sammenhängen in Bezug auf das Giermoment und die Längs beschleunigung.
8. Traktionsregelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S100) zur Berechnung des
Soll-Traktionsmoments des weiteren aufweist:
eine Einrichtung (S160) zum Berechnen eines Reibkreises für jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR); und
eine Einrichtung (S170) zum Abgleichen jedes der herge leiteten Werte der beiden Traktionskräfte so, daß sie jeweils innerhalb eines diesbezüglich berechneten ent sprechenden Reibkreises liegen.
eine Einrichtung (S160) zum Berechnen eines Reibkreises für jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR); und
eine Einrichtung (S170) zum Abgleichen jedes der herge leiteten Werte der beiden Traktionskräfte so, daß sie jeweils innerhalb eines diesbezüglich berechneten ent sprechenden Reibkreises liegen.
9. Traktionsregelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S160) zum Berechnen des
Reibkreises aufweist:
eine Einrichtung (S1621-S1624) zum Berechnen der auf jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) wirkenden Längskräfte als die Summe aus einem entspre chenden Anteil einer Kraft, die das Fahrzeug mit dessen Längsbeschleunigung beschleunigt, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Trägheit beschleunigt;
eine Einrichtung (S1621a-S1626a) zum Berechnen einer auf jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) wirkenden Längskraft als die Summe aus einem entspre chenden Anteil einer Längskraft, die dem auf der Basis der Drehzahl des Motors (10) berechneten Ausgangsmoment des Drehmomentwandlers (12) entspricht, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Trägheit beschleunigt;
eine Einrichtung (S1631-S1635) zum Berechnen der Radaufstandskräfte aller Räder (24FL-24RR) auf der Basis der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und der Querbeschleunigung des Fahrzeugs;
eine Einrichtung (S1641) zum Berechnen des Fahrzeug schwimmwinkels auf der Basis der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gierge schwindigkeit des Fahrzeugs;
eine Einrichtung (S1642, S1643) zum Berechnen der Sei tenführungskräfte jedes Antriebsrads des Antriebsrad paars (24RL, 24RR) auf der Basis der Fahrzeuggeschwin digkeit, der Ableitung des berechneten Fahrzeugschwimm winkels nach der Zeit und der für alle Räder (24FL-24RR) berechneten Radaufstandskräfte; und
eine Einrichtung (S1691) zum Berechnen der Wurzel aus der Summe aus dem Quadrat der Längskraft und dem Qua drat der Seitenführungskraft für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR).
eine Einrichtung (S1621-S1624) zum Berechnen der auf jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) wirkenden Längskräfte als die Summe aus einem entspre chenden Anteil einer Kraft, die das Fahrzeug mit dessen Längsbeschleunigung beschleunigt, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Trägheit beschleunigt;
eine Einrichtung (S1621a-S1626a) zum Berechnen einer auf jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) wirkenden Längskraft als die Summe aus einem entspre chenden Anteil einer Längskraft, die dem auf der Basis der Drehzahl des Motors (10) berechneten Ausgangsmoment des Drehmomentwandlers (12) entspricht, einer Kraft, die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft, die das Fahrzeug gegen dessen Trägheit beschleunigt;
eine Einrichtung (S1631-S1635) zum Berechnen der Radaufstandskräfte aller Räder (24FL-24RR) auf der Basis der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und der Querbeschleunigung des Fahrzeugs;
eine Einrichtung (S1641) zum Berechnen des Fahrzeug schwimmwinkels auf der Basis der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gierge schwindigkeit des Fahrzeugs;
eine Einrichtung (S1642, S1643) zum Berechnen der Sei tenführungskräfte jedes Antriebsrads des Antriebsrad paars (24RL, 24RR) auf der Basis der Fahrzeuggeschwin digkeit, der Ableitung des berechneten Fahrzeugschwimm winkels nach der Zeit und der für alle Räder (24FL-24RR) berechneten Radaufstandskräfte; und
eine Einrichtung (S1691) zum Berechnen der Wurzel aus der Summe aus dem Quadrat der Längskraft und dem Qua drat der Seitenführungskraft für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR).
10. Traktionsregelsystem nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S1621a-S1626a) zum Be
rechnen der auf jedes Antriebsrad wirkenden Längskräfte
die auf dem Ausgangsmoment des Drehmomentwandlers (12)
basierende Längskraft außer Acht läßt, wenn ein Gang
schaltvorgang des Getriebes (14) stattfindet.
11. Traktionsregelsystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S160) zum Berechnen des
Reibkreises des weiteren aufweist:
eine Einrichtung (S1693-S1695) zum Beurteilen, ob die Radgeschwindigkeit jedes Antriebsrads des Antriebsrad paars (24RL, 24RR) über eine bestimmte Zeitdauer hinweg um mehr als eine bestimmte erste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung (S1696) zum Verkleinern des Radius des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Antwort.
eine Einrichtung (S1693-S1695) zum Beurteilen, ob die Radgeschwindigkeit jedes Antriebsrads des Antriebsrad paars (24RL, 24RR) über eine bestimmte Zeitdauer hinweg um mehr als eine bestimmte erste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung (S1696) zum Verkleinern des Radius des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Antwort.
12. Traktionsregelsystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S160) zum Berechnen des
Reibkreises des weiteren aufweist:
eine Einrichtung (S1698) zum Beurteilen, ob die Radge schwindigkeit jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) um mehr als eine bestimmte zweite Diffe renz, die größer ist als die erste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung (S1696) zum Verkleinern des Radius des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Antwort.
eine Einrichtung (S1698) zum Beurteilen, ob die Radge schwindigkeit jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) um mehr als eine bestimmte zweite Diffe renz, die größer ist als die erste Differenz über der Fahrzeuggeschwindigkeit liegt; und
eine Einrichtung (S1696) zum Verkleinern des Radius des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Antwort.
13. Traktionsregelsystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtung (S160) zum Berechnen des
Reibkreises des weiteren aufweist:
eine Einrichtung (S1693-S1700) zum Wiederherstellen eines Standard-Radius des Reibkreises des entsprechen den Rads bei einer negativen Antwort.
eine Einrichtung (S1693-S1700) zum Wiederherstellen eines Standard-Radius des Reibkreises des entsprechen den Rads bei einer negativen Antwort.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPP9-282607 | 1997-09-30 | ||
JP28260797A JP3937524B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 車輌の制駆動力制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19844467A1 true DE19844467A1 (de) | 1999-04-22 |
DE19844467B4 DE19844467B4 (de) | 2010-04-22 |
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JP (1) | JP3937524B2 (de) |
DE (1) | DE19844467B4 (de) |
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