DE19844467B4

DE19844467B4 - Fahrzeugtraktionsregelverfahren mit einer Regelung und einer Steuerung

Info

Publication number: DE19844467B4
Application number: DE19844467A
Authority: DE
Inventors: Ken Toyota Koibuchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: US6584399B2; JP3937524B2; US20010003805A1; DE19844467A1; JPH11107802A

Abstract

Traktionsregelverfahren für ein Fahrzeug mit einer Karosserie, einer Vielzahl von Rädern (24FL–24RR) mit wenigstens einem Antriebsradpaar (24RL, 24RR) zum Tragen der Karosserie, einem Motor (10), einem Getriebe (14) zum Übertragen der Ausgangsleistung des Motors (10) auf das Antriebsradpaar (24RL, 24RR), einem Bremssystem (42, 44, 46FL–46RR, 48, 50) zum selektiven Bremsen wenigstens des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) und einem Lenksystem zum Lenken des Fahrzeugs, wobei das Traktionsregelverfahren folgende Schritte aufweist:
– Berechnen (S100, S150) einer Soll-Längskraft (Fxarl, Fxarr) jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), der Ist-Giergeschwindigkeit (γ), dem Lenkwinkel (θ) und der dem Willen des Fahrers entsprechenden Verzögerung oder Beschleunigung (Gxa) des Fahrzeugs,
– Berechnen (S200, S210, S250) von Steuerungsmomenten (Tffrl, Tffrr) in Abhängigkeit der berechneten Soll-Längskrafte (Fxarl, Fxarr), die als Steuerunganteile des Motors (10) und des Bremssystems (44, 46FL–46RR) in das Traktionsregelungsverfahren eingehen,
– Berechnen (S310) eines Soll-Schlupfverhältnisses (Sarl, Sarr) jedes Antriebsrads...

Description

Die Erfindung betrifft ein Traktionsregelsystem für ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Systeme sind aus der DE 196 03 427 A1 , DE 196 39 621 A1 und DE 40 02 821 C2 bekannt.
Die JP 7-127492 A und 7-174042 A schlagen vor, das Antriebsmoment jedes Antriebsrads eines Fahrzeugs auf der Basis eines Soll-Antriebsmoments, das diesbezüglich in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Fahrzeugs berechnet wird, zu regeln.
Weiter ist es aus der JP 8-310366 A und der JP9-99826 A 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-Schlupfverhältnis 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 übereinstimmt.
Soll ein einzustellender Parameter in einem gewünschten Bereich gehalten werden, erweist sich eine Regelung im Allgemeinen 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 Parameter da gegen mit einer hohen Präzision theoretisch kalkuliert werden, erweist sich selbstverständlich eine Steuerung 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 eine Steuerung integriert wird, wobei der Regelungsanteil für die letzte Stufe der Traktionsregelung wesentlich ist, die den Kraftschluss zwischen den Radreifen und der Fahrbahn betrifft, der nicht immer präzise theoretisch vorhersagbar ist.
Die US 5 494 345 A zeigt eine Bremssteuereinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Kombination von Regel- und Steuerabschnitten. Nach der Lehre dieser Druckschriften wird ein Steuerungssignal verwendet, um einen voraussichtlich benötigten Wert schnell zu erreichen, und ein Regelungssignal, um ausgehend von dem gesteuerten Wert die Regelung durchzuführen.
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, ein verbessertes Traktionsregelverfahren für ein Fahrzeug mit einer vorteilhaften Kombination aus einer Regelung und einer Steuerung schaffen.
Diese Aufgabe wird durch das Traktionsregelverfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Traktionsregelverfahren für ein Fahrzeug werden der Motor und das Bremssystem des Fahrzeugs so gesteuert bzw. ge regelt, dass für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars ein theoretisch berechnetes Schlupfverhältnis erzielt wird, um ein gewünschtes Betriebsverhalten des Fahrzeugs zu erhalten, und zwar auf der Basis einer Regelung in Bezug auf den tatsächlichen Fahrbahnzustand derart, dass, wenn der tatsächliche Fahrbahnzustand von einer Schätzung abweicht, die theoretische Berechnung automatisch modifiziert wird, so dass die Abweichung von der Schätzung durch entsprechende Änderungen der Parameter für die theoretische Berechnung berücksichtigt wird, wohingegen der Motor 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 angenommen ändert, nicht wesentlich von einem gewünschten Betriebsverhalten abweicht.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nachstehend erfolgt eine kurze Beschreibung der Zeichnung. Es zeigt:
1A eine schematische Ansicht eines durch das Hinterradpaar angetriebenen Vierrad-Fahrzeugs mit einem Traktionsregelsystem basierend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren;
1B eine schematische Ansicht eines in 1A gezeigten Computers zur Regelung des Fahrzeugverhaltens und verschiedene Sensoren zum Einspeisen von Signalen;
2 ein Ablaufschema, das die Hauptroutine des Betriebs des erfindungsgemäßen Traktionsregelsystems zeigt;
3 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S100 von 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Soll-Längskräften Fxarl, Fxarr zeigt;
4 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Reibkreisradien zeigt;
5 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Längskräften Fxgrl und Fxgrr am linken bzw. rechten Hinterrad in Abhängigkeit von der Längsbeschleunigung zeigt;
6 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Längskräften Fxtrl und Fxtrr am linken bzw. rechten Hinterrad in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers zeigt;
7 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Radaufstandskräften der vier Räder zeigt;
8 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Seitenführungskräften der vier Räder zeigt;
9 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S160 von 3 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Reibkreisradien vier Räder zeigt;
10 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einer Längsbeschleunigung Gxa des Fahrzeugs und einem Hauptyzlinderdruck Pm oder einer Drosselklappenöffnung ϕ zeigt;
11 ein Diagramm, das eine auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V basierende Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit Vwt zeigt und einen Norm-Schlupf in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Berechnung der Reibkreisradien angibt;
12 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S200 von 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Steuerungsmomenten der beiden Hinterräder zeigt;
13 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S300 von 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Regelungsmomenten der beiden Hinterräder zeigt;
14 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S500 von 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung einer Soll-Drosselklappenöffnung ϕ zeigt;
15 ein Ablaufschema, das eine im Schritt S600 von 2 ausgeführte Subroutine zur Berechnung von Betriebsverhältnissen Drl und Drr zum Bremsen des linken bzw. rechten Hinterrads zeigt; und
16 ein Diagramm, das die Betriebsverhältnisse Drl und Drr zum Betätigen von Fluidsteuerventilen der Radzylinder zum Erhöhen oder Vermindern der an den beiden Hinterräder zu erzielenden Bremskräfte zeigt.
Nun erfolgt eine ausführliche Beschreibung des erfindungsgemäßen Traktionsregelsystems.
1A zeigt schematisiert ein Fahrzeug. Die als ein Rechteck mit abgerundeten Ecken angedeutete Fahrzeugkarosserie wird durch das linke Vorderrad 24FL, das rechte Vorderrad 24FR, das linke Hinterrad 24RL und das rechte Hinterrad 24RR getragen. Das Bezugszeichen 10 zeigt einen Motor, 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 Hauptdrosselklappe 28, die durch den Fahrer über ein nicht dargestelltes Gaspedal und einen Stellantrieb 36 betätigt wird, und eine Zusatzdrosselklappe 30, die durch einen Computer 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 Fahrer 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 Bremsen des linken Vorderrads 24FL, des rechten Vorderrads 24FR, des linken Hinterrads 24RL bzw. des rechten Hinterrads 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 5 702 165 A dargestellt. Das Fahrzeug weist ferner ein nicht dargestelltes Lenksystem zum Lenken der beiden Vorderräder 24FL und 24FR auf.
Gemäß der Darstellung in 1B wird der Fahrzeugverhaltensregelungscomputer 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 Lenkwinkelsensor 54, einem den Hauptzylinderdruck Pm repräsentierenden Signal von einem Hauptzylinderdrucksensor 56, einem die Längsbeschleunigung Gx des Fahrzeugs repräsentierenden Signal von einem Längsbeschleunigungssensor 58, einem die Querbeschleunigung Gy des Fahrzeugs repräsentierenden Signal von einem Querbeschleunigungssensor 60, einem die Fahrzeuggeschwindigkeit V repräsentierenden Signal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62, einem die Giergeschwindigkeit γ des Fahrzeugs repräsentierenden Signal von einem Giergeschwindigkeitssensor 64, einem die Drosselklappenstellung ϕ der Drosselklappe 28 repräsentierenden Signal von einem Drosselklappenstellungssensor 36, das den Beschleunigungswillen des Fahrers reflektiert, Signalen von Radgeschwindigkeitssensoren 66RL, 66RR, die Radgeschwindigkeiten Vwrl, Vwrr der beiden Hinterräder 24RL, 24RR repräsentieren, Signalen von Radzylinderdrucksensoren 68RL, 68RR, die Radzylinderdrücke Prl, Prr der beiden Hinterräder 24RL, 24RR repräsentieren, einem die Schaltstellung SP des Getriebes 14 repräsentierenden Signal von einem Schaltstellungssensor 70, einem die Motordrehzahl Ne repräsentierenden Signal von einem Motordrehzahlsensor 72 und einem die Ausgangsdrehzahl Nout des Drehmomentwandlers 12 repräsentierenden Signal von einem Drehmomentwandlerausgangsdrehzahlsensor 74. Der Computer 40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens 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 und Regelung ausgeführt wird.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Traktionsregelverfahren anhand der Prozesse beschrieben, die der Computer 40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens ausführt; der Computer 40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens kann von einem in der Technik bekannten, herkömmlichen Typ mit Standardkomponenten, wie z. B. einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM), Eingangs- und Ausgangsanschlüssen und einem diese Komponenten verbindenden Bus, sein.
Nun wird auf 2 Bezug genommen, die die Hauptroutine des durch das erfindungsgemäße Traktionsregelverfahren ausgeführten Betriebs zeigt. Im Schritt S50 werden zunächst die Signale von den in 1B gezeigten Sensoren eingelesen.
Im Schritt S100 werden in Abhängigkeit von den Prozessen, die hierin nachstehend im Zusammenhang mit den 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.
Im Schritt S200 werden Steuerungsmomente Tffrl und Tffrr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR berechnet, wie es hierin nachstehend im Zusammenhang mit 12 ausführlich beschrieben wird. Die Steuerungsmomente der beiden Hinterräder stellen Steuerungsanteile im Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs für die Traktionsregelung des linken bzw. rechten Hinterrads durch das erfindungsgemäße Traktionsregelsystem dar.
Im Schritt S300 werden Regelungsmomente Tfbrl und Tfbrr der beiden Hinterräder 24RL bzw. 24RR berechnet, wie es hierin nachstehend im Zusammenhang mit 13 ausführlich beschrieben wird. Die Regelungsmomente der beiden Hinterräder stellen Regelungsanteile im Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs 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 berechnet: Tarl = Kff·Tffrl + (1 – Kff)·Tfbrl Tarr = Kff·Tffrr + (1 – Kff)·Tfbrr
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 erfindungsgemäße 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 Zusammenhang mit 14 ausführlich beschrieben wird, eine Soll-Drosselklappenöffnung ϕa berechnet. Die Soll-Drosselklappenöffnung ϕa ist die gesamte effektive Drosselklappenöffnung, die durch die Drosselklappe 28, die durch den Fahrer 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 Stellantrieb 34 automatisch betätigt wird, bereitgestellt wird. Die Soll-Drosselklappenöffnung ϕa repräsentiert die Ausgangsgröße der Traktionsregelung an den Computer 32 zur Steuerung des Motors 10, so daß die Traktionsregelung teilweise oder oder ganz über die Motorausgangsleistung ausgeführt wird.
Im Schritt S600 werden Betriebsverhältnisse Drl und Drr der beiden Hinterräder 24RL bzw. 24RR berechnet, wie es hierin nachstehend im Zusammenhang mit 15 ausführlich beschrieben wird. Die Betriebsverhältnisse Dr1 und Drr repräsentieren 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 diskutierte Ausführungsform des Fahrzeugs ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb darstellt, nur die Betriebsverhältnisse Drl und Drr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR diskutiert werden, der Computer 40 zur Regelung des Fahrzeugverhaltens so ausgestaltet sein kann bzw. eigentlich so ausgestaltet ist, daß er während der Betätigung der Radzylinder 46RL und 46RR des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR durch den Hydraulikkreis 44 auch die Radzylinder 46FL und 46FR des linken bzw. rechten Vorderrads 24FL bzw. 24FR betätigt. Eine derartige simultane Betätigung der Radzylinder 46FL, 46FR der Vorderräder 24FL, 24FR könnte in die hierin beschriebenen Prozesse integriert werden; 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 Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht.
Im Schritt S700 wird die Traktionsregelung auf der Basis 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-Drosselklappenöffnungssignal zur Information für den Fahrer ausgegeben.
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 9 werden nun die im Schritt S100 durchgeführten Berechnungen ausführlich beschrieben.
3 zeigt die als ”Berechnung der Soll-Längskräfte” bezeichnete Subroutine des Schritts S100. Einige Einzelheiten der Schritte dieser Subroutine werden unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 beschrieben.
Im Schritt S110 wird auf der Basis der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit V und des durch den Lenkwinkelsensor 54 erfaßten Lenkwinkels θ 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)
Im Schritt S120 wird das Soll-Giermoment Mya aus der Differenz zwischen der Soll-Giergeschwindigkeit γt und der durch den Giergeschwindigkeitssensor 64 erfaßten Ist-Giergeschwindigkeit γ wie folgt berechnet: Mya = C1·(γt – γ)wobei C1 ein geeigneter Proportionalitätsfaktor ist. Wie es aus der vorstehenden Gleichung ersichtlich ist, ist das Soll-Giermoment Mya ein Giermoment, das auf das Fahrzeug aufzubringen ist, damit es dem Willen des Fahrers im Hinblick auf die Lenkung des Fahrzeugs folgt.
Im Schritt S130 wird der Wert des vorstehend berechneten Mya zur Gewährleistung eines stabilen Fahrzeugverhaltens so abgeglichen, daß er nicht zu groß ist, so daß ein Sicherheitswert für Mya berechnet wird.
Im Schritt S140 wird unter Bezugnahme auf beispielsweise das in 10 gezeigte Diagramm in Abhängigkeit vom Wert des Hauptzylinderdrucks Pm, der den Willen des Fahrers, das Fahrzeug zu verzögern, zum Ausdruck bringt, oder in Abhängigkeit von der durch den Drosselklappenstellungssensor 36 erfaßten Drosselklappenstellung ϕ, die den Willen des Fahrers, das Fahrzeug zu beschleunigen, zum Ausdruck bringt, eine Soll-Verzögerung Gxa berechnet.
Im Schritt S150 werden die Soll-Längskräfte Fxarl und Fxarr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR berechnet, indem die beiden nachstehenden Gleichungen gelöst werden, in denen Tr die Spurweite des Fahrzeugs darstellt: Mya = (Fxarr – Fxarl)·Tr/2 Gxa = (Fxarr + Fxarl)/M
Im Schritt S160 werden die als Rmrl und Rmrr bezeichneten Reibkreisradien des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR gemäß den in den 4 bis 9 gezeigten Gleichungen berechnet. Der Reibkreis ist bekanntlich ein Kreis, der die Grenze der Reifenhaftkraft auf der Fahrbahn als einen Vektor angibt, der sich vom Zentrum der Radaufstandsfläche zwischen dem Reifen und der Fahrbahn aus erstreckt, wobei die Haftung des Reifens auf der Fahrbahn gewährleistet 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 Soll-Längskräfte Fxarl und Fxarr anhand der jeweiligen Reibkreise abgeglichen, so dass Sicherheitswerte für Fxarl und Fxarr erhalten werden. Anschließend geht die Subroutine zum Schritt S200 von 2.
Weitere Einzelheiten der im Schritt S160 von 3 ausgeführten Berechnungen werden im Zusammenhang mit den 4 bis 9 beschrieben. Die als ”Berechnung der Reibkreisradien” bezeichnete Subroutine von 4 zeigt die Berechnung des Schritts S160 von 3 in weiteren Einzelheiten.
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 Zusammenhang mit 5 ausführlich beschrieben wird, und Längskräfte Fxtrl und Fxtrr des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR auf der Basis der Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Drehmomentwandlers 12, wie es hierin nachstehend im Zusammenhang mit 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 7 ausführlich 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 8 ausführlich 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 positiven Antwort zum Schritt S1670 geht, in dem der Faktor Kx auf ”0” gesetzt wird. Wie aus dem nächsten Schritt ersichtlich wird, hat der Faktor Kx die Funktion, im Fall eines 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 Längskräften Fxtrl und Fxtrr, die auf den Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen des Drehmomentwandlers 12 basieren, wie folgt berechnet: Fxrl = (Fxgrl + Kx·Fxtrl)/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 berechnet, wie es hierin nachstehend im Zusammenhang mit 9 beschrieben wird.
Damit sind die Berechnungen des Schritts S160 von 3 beendet; die Subroutine fährt anschließend mit dem Schritt S170 von 3 fort.
Nun werden die Berechnungen der Längskräfte Fxgrl und Fxgrr im Schritt S1620 von 4 unter Bezugnahme auf 5, die eine als ”Berechnung von Fxgrl und Fxgrr” bezeichnete 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 hervorgerufenen Kräfte Fxbrl und Fxbrr auf der Basis der durch die Radzylinderdrucksensoren 68RL und 68RR erfaßten Radzylinderdrücke Prl und Prr wie folgt berechnet: Fxbrl = Cpf·Prl Fxbrr = Cpf·Prrwobei Cpf ein geeigneter Proportionalitätsfaktor ist.
Im Schritt S1623 werden die infolge der Trägheit des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufenen Kräfte Fxirl und Fxirr auf der Basis der durch die Rad geschwindigkeitssensoren 66RL und 66RR erfassten Radgeschwindigkeiten Vwrl bzw. Vwrr des linken bzw. rechten Hinterrads 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·Vwdrrwobei 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 berechneten Längskräfte wie folgt berechnet: Fxgrl = Fxall/2 – Fxbrl + Fxirl Fxgrr = Fxall/2 – Fxbrr + Fxirr
Dann geht die Routine zum Schritt S1621a von 6, der eine als ”Berechnung von Fxtrl und Fxtrr” bezeichnete Subroutine zeigt.
Im Schritt S1621a wird auf der Basis der durch den Motordrehzahlsensor 72 erfassten Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 10 und der durch den Drehmomentwandlerausgangsdrehzahlsensor 74 erfassten Ausgangsdrehzahl Nout des Drehmomentwandlers 12 das Schlupfverhältnis Rsl des Drehmomentwandlers 12 wie folgt berechnet: Rsl = Ne/Nout (wenn Ne ≥ Nout) Rsl = Nout/Ne (wenn Ne < Nout)
Im Schritt S1622a wird auf der Basis des Schlupfverhältnisses 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 Drehmomentwandlers 12 ermittelt.
Im Schritt S1623a wird das Eingangsdrehmoment Tin des Drehmomentwandlers 12 auf der Basis dessen Eingangsdrehzahl, d. h. der Motordrehzahl Ne, wie folgt berechnet: Tin = Cp·Ne2
Im Schritt S1624a wird das Drehmomentverhältnis Rtq des Drehmomentwandlers 12 auf der Basis des Schlupfverhältnisses Rsl, unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung nicht gezeigtes, aber in der Technik bekanntes Verzeichnis, das die Leistungsfähigkeit des Drehmomentwandlers 12 repräsentiert, berechnet.
Im Schritt S1625a wird das Ausgangsdrehmoment Tout des Drehmomentwandlers auf der Basis des Eingangsdrehmoments Tin und des Drehmomentverhältnisses Rtq wie folgt berechnet: Tout = Tin·Rtq
Im Schritt S1626a werden die infolge des Bremsen des linken und rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufenen Kräfte Fxtrl und Fxtrr unter Einbeziehung der im Schritt S1622 von 5 berechneten, infolge des Bremsens des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufenen Kräfte Fxbrl und Fxbrr und der im Schritt S1623 von 5 berechneten, infolge der Trägheit des linken bzw. rechten Hinterrads 24RL bzw. 24RR hervorgerufenen Kräfte Fxirl und Fxirr wie folgt berechnet: Fxtrl = Ct·Tont/2 – Fxbrl + Fxirl Fxtrr = Ct·Tont/2 – Fxbrr + Fxirrwobei Ct ein geeigneter Proportionalitätsfaktor ist.
Damit sind die Berechnungen des Schritts S1620 von 4 beendet. Die Subroutine fährt anschließend mit dem Schritt S1630 fort.
Die Einzelheiten des Schritts S1630 werden unter Bezugnahme auf 7, die eine als ”Berechnung von Fzj” bezeichnete 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 Längsbeschleunigung Gx und der durch den Querbeschleunigungssensor 60 erfassten Querbeschleunigung Gy die Längs- und Querlastverschiebungen des Fahrzeugs ΔFx bzw. ΔFy wie folgt berechnet: ΔFx = M·H·Gx/L 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 Kurvenaußenseite wie folgt berechnet: Fzfi = (Mf·g – ΔFx)/2 – ΔFy·Kf Fzfo = (Mf·g – ΔFx)/2 + ΔFy·Kf Fzri = (Mr·g + ΔFx)/2 – ΔFy·(1 – Kf) Fzro = (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 Verhältnis für die Verteilung der Kraft infolge einer Längsverdrehung der Fahrzeugkarosserie auf die Vorderräder ist.
Im Schritt S1633 wird beurteilt, ob die durch den Querbeschleunigungssensor 60 erfaßte Querbeschleunigung Gy positiv ist oder nicht. Üblicherweise wird dabei angenommen, daß ein positiver Wert von Gy eine Linkskurvenfahrt des Fahrzeugs und ein negativer Wert von Gy eine Rechtskurvenfahrt 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
Bei einer negativen Antwort im Schritt S1633 geht die Subroutine zum Schritt S1635, in dem die Radaufstandskräfte Fzj wie folgt gesetzt werden: Fzfl = Fzfo Fzfr = Fzfi Fzrl = Fzro Fzrr = Fzri
Damit sind die Berechnungen im Schritt S1630 beendet. Die Subroutine fährt anschließend mit dem Schritt S1640 von 4 fort.
Die Einzelheiten der im Schritt S1640 von 4 ausgeführten Berechnungen werden unter Bezugnahme auf 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 Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Giergeschwindigkeit γ, die durch die in
1B gezeigten jeweiligen Sensoren erfasst werden, zu ”β = Vy/V” berechnet, wobei zunächst die Differenz ”Gy – V·γ” zwischen der Ist-Querbeschleunigung Gy und der als das Produkt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Giergeschwindigkeit γ ausgedrückten Soll-Querbeschleunigung berechnet 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 Längsgeschwindigkeit Vx des Fahrzeugs geteilt wird.
Im Schritt S1642 werden die Seitenführungskräfte Fyf und Fyr der Vorder- bzw. Hinterräder wie folgt berechnet: Fyf = {M·V·Lr·(βd + γ) + lz·γd}/L Fyr = {M·V·Lf·(βd + γ) + lz·γd}/Lwobei Lf und Lr die Abstände zwischen den Mittelpunkten der vorderen bzw. hinteren Achse und dem Schwerpunkt des Fahrzeugs sind, lz das Trägheitsmoment des Fahrzeugs bei dessen Gierbewegungen ist, und βd und γd die Ableitungen des Schwimmwinkels β bzw. der Giergeschwindigkeit β 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)
Damit sind die Berechnungen im Schritt S1640 von 4 beendet. Die Subroutine fährt anschließend mit dem Schritt S1650 von 4 weiter.
Die Einzelheiten der Berechnungen im Schritt S1690 von 4 werden unter Bezugnahme auf 9, die eine als ”Berechnung von Rmj” bezeichnete Subroutine zeigt, beschrieben.
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 4 berechneten Längskräfte Fxrl und Fxrr und der im Schritt S1643 von 8 berechneten Quer- oder Seitenführungskräfte Fyrl und Fyrr wie folgt berechnet: Fxyj = (Fxj2 + Fyj2)1/2 (j = rl bzw. rr)
Wenn die Reifenkraft Fxyrl oder Fxyrr nicht größer ist als der Radius des Reibkreises des linken bzw. rechten Hinterrads 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 Verzeichnis, beispielsweise auf das in 11 gezeigte Verzeichnis, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine Soll-Radgeschwindigkeit Vwt berechnet. In 11 zeigt die gestrichelte Linie Vwto die der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Radgeschwindigkeit, d. h. die Radgeschwindigkeit für den Fall, daß kein Reifenschlupf auf der Fahrbahn vorliegt. Zur Bewertung des Schlupfzustands des Reifens wird unter Einbeziehung eines angemessenen zulässigen Schlupfs eine Soll-Radgeschwindigkeit Vwt bestimmt, die in 11 mit der durchgezogenen Linie gezeigt ist.
Im Schritt S1693 wird beurteilt, ob die durch die Radgeschwindigkeitssensoren 66RL und 66RR erfaßten Radgeschwindigkeiten 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 vorliegt, 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 Zähler Cs über einen bestimmten Schwellenwert Cse hinausgegangen ist. Eine positive Antwort bedeutet, daß eine derartiger Zustand eines zu großen Schlupfs über einen wesentlichen Zeitraum hinweg andauert. In diesem Fall geht die Subroutine zum Schritt S1696, in dem der Reibkreisradi us Rmrl oder Rmrr des entsprechenden Rads um ein Dekrement *Rm vermindert 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 graduell vermindert wird, werden die Traktionskräfte Fxarl oder Fxarr oder beide Traktionskräfte Fxarl und Fxarr im Schritt S170 von 8 so abgeglichen, daß sie kleiner werden, wodurch ein derartiger Zustand eines zu großen Schlupfs aufgrund einer übermäßigen Steuerung und Regelung bald verschwindet.
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 andauert, geht die Subroutine zum Schritt S1698, in dem erneut 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 Subroutine daher sogar vor dem Hochzählen bis zur Schwellenzeitdauer Cse im Schritt S1695 zum Schritt S1696. Bei einer negativen Antwort im Schritt S1698 geht die Subroutine zum Schritt S170 von 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 Subroutine zum Schritt S170 von 3.
Nun wird wieder auf die Hauptroutine von 2 Bezug genommen; die Einzelheiten des Schritts 200 werden unter Bezugnahme auf 12, die eine als ”Berechnung von Steuerungsmomenten” 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 3 berechneten Längskräfte Fxarl und Fxarr wie folgt berechnet: Tafrl = Rr·Fxarl Tafrr = Rr·Fxarrwobei 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. verändert 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 gesetzt 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-Traktionsmomente Tafrl und Tafrr und des im Schritt S230 oder S240 bestimmten Faktors Km wie folgt berechnet: Tffrl = Km·Tafrl Tffrr = Km·Tafrr
Damit sind die Berechnungen im Schritt S200 von 2 beendet und die Hauptroutine fährt mit dem Schritt S300 von 2 fort, wie es bereits erwähnt wurde.
Die Berechnungen des Schritts S300 von 2 werden unter Bezugnahme auf 13, die eine als ”Berechnung von Regelungsmomenten” bezeichnete Subroutine zeigt, beschrieben.
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 3 berechneten Soll-Längskräfte Fxarl und Fxarr, der im Schritt S1634 oder S1635 von 7 berechneten Radaufstandskräfte Fzrl und Fzrr, und von Faktoren Crf und Crr zur Abschätzung der Schlupfverhältnisse, die sich an den Reifen der beiden, unter der Wirkung dieser Längskräfte bei diesen Radaufstandskräfte auf die Fahrbahn gepreßten Hinterräder 24RL bzw. 24RR einstellen, wie folgt berechnet: Sarl = Fxarl/(Crl·Fzrl) Sarr = Fxarr/(Crr·Fzrr)im Schritt S320 wird beurteilt, ob Sarl oder Sarr größer 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 berechnet werden, daß sie größer sind als eine erste Größe, beispielsweise größer als die Summe aus der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit 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 größer ist als 1, beispielsweise 1,05, wodurch die Soll-Radgeschwindigkeiten Vwaj für das linke und rechte Hinterrad 24RL und 24RR unabhängig von den berechneten Soll-Schlupfverhältnissen 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 positiven 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 Subroutine zum Schritt S370.
Bei einer negativen Antwort im Schritt S340 geht die Subroutine zum Schritt S350, in dem die Soll-Radgeschwindigkeiten Vwaj in Abhängigkeit von den im Schritt S310 berechneten 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-Radgeschwindigkeiten 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-Wirkungsweise.
Damit sind die Berechnungen im Schritt S300 beendet, und die Hauptroutine geht zum Schritt S400, wie es bereits erwähnt wurde.
Im Schritt S400 von 2 werden, wie bereits erwähnt, die Steuerungsmomente Tffrl und Tffrr und die Regelungsmomente Tfbrl und Tfbrr unter Einbeziehung des Faktors Kff, der die Kombination für die Steuerung gewichtet, kombiniert.
Die Einzelheiten der im Schritt S500 von 2 durchgeführten Berechnungen werden unter Bezugnahme auf 14, die eine als ”Berechnung der Drosselklappenöffnung” bezeichnete Subroutine zeigt, beschrieben.
Im Schritt S510 wird beurteilt, ob die Traktionsregelung ausgeführt wird. Bei einer negativen Antwort geht die Subroutine zum Schritt S520, in dem ein Soll-Antriebsdrehmoment Ta als das Zweifache des größeren Soll-Traktionsmoments der im Schritt S400 von 2 berechneten Soll-Traktionsmomente Tarl und Tarr berechnet wird, um den Beginn der Traktionsregelung voranzutreiben. Bei einer positiven 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 Getriebeübersetzungsverhältnisses 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 Motordrehzahl Ne, unter Bezugnahme auf ein in der Zeichnung nicht gezeigtes, aber in der Technik bekanntes, für jeden Motortyp empirisch erhältliches Verzeichnis berechnet.
Damit sind die Berechnungen im Schritt S500 von 2 beendet, und die Hauptroutine fährt mit dem Schritt S600 fort, wie es bereits erwähnt wurde.
Die Einzelheiten der im Schritt S600 von 2 durchgeführten Berechnungen werden unter Bezugnahme auf 15, die eine als ”Berechnung der Betriebsverhältnisse” bezeichnete Subroutine zeigt, beschrieben.
Im Schritt S610 werden die im Schritt S400 von 2 berechneten Soll-Traktionsdrehmomente Tarl und Tarr auf der Basis des im Schritt S520 von 14 berechneten Soll-Antriebsdrehmoment 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 13 durchgeführten PID-Regelungsberechnung wie folgt modifiziert: Tarl = Tarl – 0,5·Ta + Ktp·ΔVwrl 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 Umwandlungsfaktor Ctp wie folgt berechnet: Par = Ctp·Tarl 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 Zeichnung nicht gezeigt sind, aber in der Technik bekannt und in der vorstehend erwähnten US 5 072 165 A beschrieben sind) für jeden Radzylinder 46RL und 46RR auf der Basis der Differenzen ΔPrl bzw. ΔPrr, unter Bezugnahme auf ein Verzeichnis, beispielsweise auf das in 16 gezeigte Verzeichnis, berechnet, so daß die Hydraulikdrücke der Radzylinder 46RL und 46RR so gesteuert bzw. geregelt werden, dass die Differenzen ΔPrl bwz. ΔPrr verschwinden.

Claims

Traktionsregelverfahren für ein Fahrzeug mit einer Karosserie, einer Vielzahl von Rädern (24FL–24RR) mit wenigstens einem Antriebsradpaar (24RL, 24RR) zum Tragen der Karosserie, einem Motor (10), einem Getriebe (14) zum Übertragen der Ausgangsleistung des Motors (10) auf das Antriebsradpaar (24RL, 24RR), einem Bremssystem (42, 44, 46FL–46RR, 48, 50) zum selektiven Bremsen wenigstens des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) und einem Lenksystem zum Lenken des Fahrzeugs, wobei das Traktionsregelverfahren folgende Schritte aufweist: – Berechnen (S100, S150) einer Soll-Längskraft (Fxarl, Fxarr) jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), der Ist-Giergeschwindigkeit (γ), dem Lenkwinkel (θ) und der dem Willen des Fahrers entsprechenden Verzögerung oder Beschleunigung (Gxa) des Fahrzeugs, – Berechnen (S200, S210, S250) von Steuerungsmomenten (Tffrl, Tffrr) in Abhängigkeit der berechneten Soll-Längskrafte (Fxarl, Fxarr), die als Steuerunganteile des Motors (10) und des Bremssystems (44, 46FL–46RR) in das Traktionsregelungsverfahren eingehen, – Berechnen (S310) eines Soll-Schlupfverhältnisses (Sarl, Sarr) jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) in Abhängigkeit von der berechneten Soll-Längskraft (Fxarl, Fxarr), – Berechnen (S300, S320, S350, S370, S380) von Regelungsmomenten (Tfbrl, Tfbrr) zum Beseitigen der Differenz (ΔVwrl, ΔVwrr) zwischen einer Ist-Radgeschwindigkeit (Vwrl, Vwrr) und einer Soll-Radgeschwindigkeit (Vwarl, Vwarr) jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR), wobei die Soll-Radgeschwindigkeit (Vwarl, Vwarr) in Abhängigkeit des jeweiligen berechneten Soll-Schlupfverhältnisses (Sarl, Sarr) berechnet wird, – Berechnen (S400) von Soll-Traktionsmomenten (Tarl, Tarr) für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) jeweils als gewichtete Summe aus dem Wert des entsprechenden Steuerungsmoments (Tffrl, Tffrr) und dem Wert des zugehörigen Regelungsmoments (Tfbrl, Tfbrr) für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR), und – Ansteuern (S700) des Motors (10) und des Bremssystems (44, 46FL–46RR) auf der Grundlage der berechneten Soll-Traktionsmomente (Tarl, Tarr).
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Steuerungsmoment (Tffrl, Tffrr) zugeordneter Steuerungsgewichtungsfaktor (Kff) und ein dem Regelungsmoment (Tfbrl, Tfbrr) zugeordneter Regelungsgewichtungsfaktor (1 – Kff) komplementär zueinander sind.
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Berechnen (S400) der gewichteten Summe aus dem Steuerungsmoment (Tffrl, Tffrr) und dem Regelungsmoment (Tfbrl, Tfbrr) der dem Steuerungsmoment (Tffrl, Tffrr) zugeordnete Steuerungsgewichtungsfaktor (Kff) abgesenkt wird, während sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb befindet.
Traktionsregeiverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Regelungsmoments (Tfbrl, Tfbrr) so modifiziert wird, dass das Regelungsmoment (Tfbrl, Tfbrr) nicht vom Soll-Schlupfverhältnis (Sarl, Sarr), sondern von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) abhängt, wenn sich das Fahrzeug in einem Motorbremsbetrieb befindet.
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Regelungsmoments (Tfbrl, Tfbrr) so modifiziert wird, dass das Regelungsmoment (Tfbrl, Tfbrr) nicht vom Soll-Schlupfverhältnis (Sarl, Sarr), sondern von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) abhängt, wenn das Soll-Schlupfverhältnis (Sarl, Sarr) größer als ein bestimmter Schwellwert (So) ist.
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung (S100) der Solllängskräfte (Fxarl, Fxarr) folgende Schritte aufweist: – Berechnen (S100–S130) eines Soll-Giermoments (Mya) des Fahrzeugs auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), der Ist-Giergeschwindigkeit (γ), und des Lenkwinkels (θ), – Gleichsetzen (S150) des berechneten Soll-Giermoments (Mya) mit einem Produkt aus der Differenz der Solllängskräfte (Fxarl, Fxarr) und der halben Spurweite (Tr), – Gleichsetzen (S150) der dem Willen des Fahrers entsprechenden Verzögerung oder Beschleunigung (Gxa) des Fahrzeugs mit dem Quotienten aus der Summe der Solllängskräfte (Fxarl, Fxarr) und der Fahrzeugmasse (m), – Berechnen (S150) der Werte der Solllängskräfte (Fxarl, Fxarr) aus den beiden vorstehenden Zusammenhängen in Bezug auf das Soll-Giermoment (Mya) und die gewünschte Längsbeschleunigung (Gxa).
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Berechnen (S100) der Solllängskräfte (Fxarl, Fxarr) ein Reibkreis für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) berechnet wird (S160) und jeder der hergeleiteten Werte der Solllängskräfte (Fxarl, Fxarr) so abgeglichen wird, dass sie jeweils innerhalb des diesbezüglich berechneten Reibkreises liegen (S170).
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Reibkreises (S160) folgende Schritte aufweist: – Berechnen (S1621–S1624) der auf jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) wirkenden Längskräfte (Fxgrl, Fxgrr) als die Summe aus einem entsprechenden Anteil einer Kraft (Fxall), die das Fahrzeug mit dessen Längsbeschleunigung beschleunigt, einer Kraft (Fxbrl, Fxbrr), die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft (Fxirl, Fxirr), die die Räder des Fahrzeugs gegen deren Trägheit beschleunigt, – Berechnen (S1621a–S1626a) einer auf jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) wirkenden Längskraft (Fxtrl, Fxtrr) als die Summe aus einem entsprechenden Anteil einer Längskraft (Ct·Tout/2), die dem auf der Basis der Drehzahl des Motors (10) berechneten Ausgangsmoment (Tout) des Drehmomentwandlers (12) entspricht, einer Kraft (Fxbrl, Fxbrr), die durch das Bremssystem auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und einer Kraft (Fxirl, Fxirr), die die Räder des Fahrzeugs gegen deren Trägheit beschleunigt, – Berechnen (S1631–S1635) der Radaufstandskräfte (Fzfi, Fzfo, Fzri, Fzro) aller Räder (24FL–24RR) auf der Basis der Längsbeschleunigung (Gx) des Fahrzeugs und der Querbeschleunigung (Gy) des Fahrzeugs, – Berechnen (S1641) des Fahrzeugschwimmwinkels (β) auf der Basis der Querbeschleunigung (Gy) des Fahrzeugs, der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und der Giergeschwindigkeit (γ) des Fahrzeugs, – Berechnen (S1642, S1643) der Seitenführungskräfte (Fyrl, Fyrr) jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), der Ableitung des berechneten Fahrzeugschwimmwinkels (β) nach der Zeit und der für alle Räder (24FL–24RR) berechneten Radaufstandskräfte (Fzfi, Fzfo, Fzri, Fzro), und – Berechnen (S1691) der Wurzel aus der Summe aus dem Quadrat der es Längskraft (Fxrl, Fxrr) und dem Quadrat der Seitenführungskraft (Fyrl, Fyrr) für jedes Antriebsrad des Antriebsradpaars (24RL, 24RR).
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung (S1650–S1680) der auf jedes Antriebsrad wirkenden Längskräfte (Fxrl, Fxrr) die auf dem Ausgangsmoment (Tout) des Drehmomentwandlers (12) basierende Längskraft (Fxtrl, Fxtrr) außer Acht läßt, wenn ein Gangschaltvorgang des Getriebes (14) stattfindet.
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Reibkreises (S160) folgende weitere Schritte aufweist: – Beurteilen (S1693–S1695), ob die Radgeschwindigkeit (Vwrl, Vwrr) jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) über eine bestimmte Zeitdauer hinweg um mehr als eine bestimmte erste Differenz (Vw1) über der Soll-Radgeschwindigkeit (Vwt) liegt, und – Verkleinern (S1696) des Radius (Rmrl, Rmrr) des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Antwort.
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Reibkreises (S160) folgende weitere Schritte aufweist: – Beurteilen (S1698), ob die Radgeschwindigkeit (Vwrl, Vwrr) jedes Antriebsrads des Antriebsradpaars (24RL, 24RR) um mehr als eine bestimmte zweite Differenz (Vw2), die größer ist als die erste Differenz (Vw1), über der Soll-Radgeschwindigkeit (Vwt) liegt, und – Verkleinern (S1696) des Radius (Rmrl, Rmrr) des Reibkreises des entsprechenden Rads bei einer positiven Antwort.
Traktionsregelverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Reibkreises (S160) folgenden weiteren Schritt aufweist: – Wiederherstellen (S1693, S1699, S1700) eines Standard-Radius des Reibkreises des entsprechenden Rads (24RL, 24RR) bei einer negativen Antwort.