DE19849409A1

DE19849409A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Antriebsschlupfs eines Fahrzeugs auf Hochreibwert

Info

Publication number: DE19849409A1
Application number: DE19849409A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Halat; Ulrich Stockmann; Bernd-Uwe Hartmann; Cyrus Kerfekhah; Christian Schumacher; Roland Nies
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 1999-10-28
Also published as: DE59902846D1

Abstract

Ein Verfahren zur Regelung des Antriebsschlupfes eines Fahrzeugs hat die Schritte Erkennen einer Anfahrsituation auf hohem Reibwert bergauf und/oder mit hoher Fahrzeugbeladung, und wenn die Anfahrsituation erkannt und Antriebsschlupf vorhanden ist, Vermindern eines regelungstechnischen Bremseingriffes und/oder Erhöhen des Soll-Motormoments.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Antriebsschlupfs eines Fahrzeugs auf Hochreibwert gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Antriebsschlupf bedeutet grundsätzlich, daß die Räder schneller drehen als es der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht. Dies tritt häufig beim Anfahren auf, insbesondere während des Einkuppelns oder wenn mit niedrigem Gang kräftig Gas gegeben wird. Das Antriebsmoment ist dann größer als das Moment, das aufgrund der Reibverhältnisse zwischen Rad und Fahrbahn zwischen diesen beiden übertragen werden kann.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug von oben, für das Frontantrieb angenommen wird. 11 sei das Rad vorne links, 12 das Rad vorne rechts, 13 das Rad hinten rechts und 14 das Rad hinten links. Die Räder 11 und 12 können demnach in den Antriebsschlupf geraten.

Grundsätzlich soll der Antriebsschlupf begrenzt werden. Zum einen führt übermäßiger Antriebsschlupf zu Traktionsverlust, da bei stark durchdrehenden Rädern nur eine vergleichsweise geringe Kraft zwischen Rad und Fahrbahn übertragen werden kann. Zum anderen führt er zu starkem Reifenabrieb sowie zu Fahrsituationen, die hinsichtlich der Fahrstabilität nicht optimal definiert sind.

Herkömmliche Antriebsschlupfregelsysteme versuchen deshalb, den Antriebsschlupf auf einen optimalen Wert zu begrenzen. Dies kann durch Reduzierung der Antriebsleistung und/oder durch Bremsen der angetriebenen Räder geschehen. Dies kann dann zu nachteiligen Auswirkungen führen, wenn beim Anfahren ein überaus hoher Momentenbedarf erforderlich ist, bei spielsweise beim Anfahren am Berg oder beim Anfahren mit hoher Zuladung (Gepäck, Insassen, Dachlast, Anhänger). Hier tritt aufgrund der höheren zu überwindenden Kräfte bzw. Momente noch wahrscheinlicher Antriebsschlupf auf. Übliche Antriebsschlupfregelsysteme führen hierbei oft zu einem Abwürgen des Motors, weil entweder durch die Motormoment reduzierung oder durch die Abbremsung im eingekuppelten Zustand der Motor bei hoher Last unter die mindestens not wendige Drehzahl abgebremst wird. Ein Anfahren ist dann nur bei ausgeschaltetem Antriebsschlupfregelsystem möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung auf hohem Reibwert anzugeben, die ein Anfahren auch bei hoher Fahrzeuglast ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Situation mit vergleichsweise hoher Anfahrlast erkannt. Insbesondere können hier zu verschiedene Bedingungen abgefragt bzw.

überprüft werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auf die Erkennung hin eine Gegenmaßnahme dahingehend getroffen, daß momentan höhere Antriebsschlupfwerte zugelassen werden, als dies herkömmlichen Antriebsschlupfregelungszielen entspricht. Dies kann beispielsweise durch Vermindern eines regelungs-technischen Bremseingriffs und/oder durch Verminderungen der Soll- Motormomentabsenkung bzw. durch Soll-Motormomenterhöhung geschehen.

Die erfindungsgemäße Antriebsschlupfregelung kann ergänzend zu herkömmlichen Antriebsschlupfregelungen vorgesehen sein. Das herkömmliche System arbeitet im wesentlichen wie gewohnt. Lediglich dann, wenn die eingangs beschriebene Anfahrsituation erkannt wird, werden die herkömmlich erzeugten Sollwerte bzw. Ansteuersignale für Bremse und/oder Motor erfindungsgemäß modifiziert bzw. ersetzt.

Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Zeichnungen einzelne Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug in Draufsicht,

Fig. 2 schematisch als Blockdiagramm die für diese Erfindung wesentlichen Komponenten der Antriebsschlupfregelung,

Fig. 3 die Erkennungseinrichtung aus Fig. 2, und

Fig. 4 die Fahrzeugansteuerung aus Fig. 2.

Fig. 2 zeigt eine Antriebsschlupfregelung mit einer Erkennungseinrichtung 22 und einer Fahrzeugansteuerung 24. Die Antriebsschlupfregelung 10 empfängt grundsätzlich Eingangssignale 21 und gibt Ansteuersignale 25 für die Bremsanlage und/oder Ansteuersignale 26 für den Fahrzeugmotor aus. Die Eingangssignale 21 können verschiedenster Natur sein und den verschiedensten Quellen entnommen werden. Signalquellen können Sensoren sein, andere Komponenten der Fahrzeugregelung, Speicher o. ä. Die Signale 21 können den Quellen direkt entnommen werden, sie können auch einem Fahrzeugdatenbus entnommen werden, auf den sie vorher eingespielt wurden. Insbesondere können die Signale 21 die Radsignale der Räder des Fahrzeugs aufweisen, die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, Bremsdrucksignale u. ä. Je nach Bedarf werden diese Eingangssignale 21 in der Erkennungseinrichtung 22 und in der Ansteuervorrichtung 24 ausgewertet. Wenn die Erkennungseinrichtung 22 die Situation mit hoher Anfahrlast erkennt, gebt sie ein Erkennungssignal 23 aus, das der Ansteuervorrichtung 24 qualitative, ggf. auch quantiative Informationen übermittelt, so daß die Ansteuervorrichtung 24 ihrerseits geeignete Ansteuersignale 25 für die Fahrzeugbremse und 26 für den Motor erzeugen kann.

Fig. 3 zeigt die Erkennungseinrichtung 22 ausführlicher. Die Erkennungseinrichtung 22 weist eine Überprüfungseinrichtung 32 auf. Von einer Sollwertvorgabe 31 empfängt die Überprüfungseinrichtung 32 verschiedene Sollwerte, die ihrerseits von bestimmten Eingangssignalen abhängen können. In der Überprüfungseinrichtung 32 werden Eingangssignale mit Sollwerten verglichen. Darüber hinaus können Eingangssignale in einem Vergleicher 33 direkt miteinander verglichen werden.

Im einzelnen können in der Überprüfungseinrichtung 32 eine oder mehrere der folgenden Überprüfungen bzw. Abfragen vorgenommen werden: Es wird überprüft, ob

- das Ist-Motormoment über einem ersten Schwellenwert liegt,
- das Laufverhalten der Räder, insbesondere der angetriebenen Räder, innerhalb bestimmter Grenzen synchron ist,
- der Antriebsschlupf zumindest eines Rades oder die Summe der Antriebsschlupfe der angetriebenen Räder unter einem zweiten Schwellenwert liegt,
- die Beschleunigung eines Antriebsschlupfes oder eines angetriebenen Rades oder deren achsweise Summe oder die Beschleunigung des Motors negativer als ein negativer dritter Schwellenwert ist.

Darüber hinaus kann überprüft werden, ob die Fahrzeugreferenz-geschwindigkeit unter einem vierten Schwellenwert liegt.

Führen die vorgenommenen Überprüfungen alle zu dem Ergebnis "Ja", wird auf die Situation mit hoher Anfahrlast erkannt und ein entsprechendes Signal 23 ausgegeben.

Das Ist-Motormoment wird überprüft, um ein erstes Indiz für die hohe Anfahrlast zu gewinnen. Der erste Schwellenwert wird dabei vorzugsweise höher als ein für herkömmliche Anfahrsituationen benötigtes Moment gewählt.

Das synchrone Laufverhalten wird überprüft, um Situationen mit geteiltem Reibwert auszuschließen (in denen das Rad auf niedrigem Reibwert starken Antriebsschlupf aufweist und das Rad auf hohem Reibwert schwächeren oder keinen Antriebsschlupf). Hierzu werden die Radbeschleunigungen und/oder die Radschlupfe und/oder die Radgeschwindigkeiten der angetriebenen Räder verglichen, wobei auf Synchronlauf erkannt wird, wenn eine Abweichung kleiner als ein geeigneter Schwellenwert ist.

Die Höhe des Antriebsschlupfs wird einzeln oder als Summe beider angetriebenen Räder daraufhin überprüft, ob sie unter einem zweiten Schwellenwert liegt. Wenn dies der Fall ist, verspricht der vorgesehene Eingriff Erfolg dahingehend, daß durch eine Erhöhung des Antriebsschlupfs ein Abwürgen des Motors verhindert wird. Wenn andererseits der Antriebsschlupf sowieso schon hoch ist, verspricht die ins Auge gefaßte Maßnahme keinen Erfolg und kann daher unter bleiben. Sinngemäß die gleichen Überlegungen gelten hin sichtlich der Überprüfung der Beschleunigung des Antriebs schlupfs oder eines angetriebenen Rades bzw. der achsweisen Summen oder der Beschleunigung des Motors. Wenn die Be schleunigungen negativer als ein negativer dritter Schwel lenwert sind, deutet dies darauf hin, daß eine Tendenz hin zum Abwürgen des Motors vorliegt, so daß der erfindungs gemäße Eingriff Erfolg verspricht.

Um Fehlerkennungen weiter auszuschließen, wird die Fahrzeug referenzgeschwindigkeit auf das Unterschreiten eines vierten Schwellenwertes hin überprüft. Der vierte Schwellenwert kann so gelegt werden, daß "Anfahrgeschwindigkeiten" erkannt wer den, beispielsweise solche unter 10 km/h.

Um eine Unterscheidung von Anfahrsituationen auf niedrigem Reibwert (für beide Räder) zu gewinnen, kann der Antriebs schlupf darüber hinaus daraufhin überprüft werden, ob er innerhalb eines Zeitfensters nach Regelungseintritt inner halb eines bestimmten Wertebands liegt. Wenn insgesamt nied riger Reibwert vorliegt (beispielsweise wegen verschneiter Fahrbahn), wir der Antriebsschlupf vergleichsweise hoch liegen bzw. werden. Auf niedrigem Reibwert können andere Antriebsschlupfregelungsstrategien sinnvoller sein.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Ansteuerungseinrich tung 24. Sie weist eine Sollwertvorgabe 40 und eine Ansteuersignalerzeugung 44 auf. Die Sollwertevorgabe 40 weist eine Sollwertvorgabe 41 für Bremsdrücke, eine Sollwertvorgabe 42 für Bremsdruckgradienten und eine Sollwertvorgabe 43 für Motorparameter auf. Die Ansteuer signalerzeugung 44 erzeugt Ansteuersignale 25 für die Ventile der Radbremsen. Die Signale 25 werden dem Ventil block zugeführt. Die Sollwerte 26 für den Motor werden eben falls geeigneten Stellgliedern oder anderen Regelungs komponenten zugeführt. Die Sollwertvorgabe 40 empfängt insbesondere das Erkennungssignal 23 und erzeugt daraufhin die notwendigen Sollwerte, wobei auch auf die jeweils not wendigen übrigen Eingangssignale 21 Bezug genommen wird.

Eine mögliche Maßnahme ist es, einen regelungstechnischen Bremseingriff (aus der Antriebsschlupfregelung) zu unter drücken, abzubrechen oder zu vermindern. Bremsdruck-Soll werte können herabgesetzt werden und/oder mit einem negativen Gradienten verringert werden. Der Fahrerbrems eingriff bleibt hiervon unberührt.

Darüber hinaus kann über die Sollwertvorgabe für Motorpara meter bzw. über eine Motorschnittstelle 43 der Motor und insbesondere dessen Drehmoment beeinflußt werden. Erfin dungsgemäß kann auf die Erkennung hin das Motordrehmoment erhöht werden, beispielsweise indem das Soll-Motordrehmoment erhöht wird. Hier können verschiedene Strategien verfolgt werden. Es können auch Ausschlußkriterien für die Beein flussung des Motordrehmoments überprüft werden. Die Beein flussung des Motordrehmoments kann unterbleiben, wenn die Drehzahl größer all ein bestimmter Schwellenwert ist (was auf einen schnell drehenden Motor hindeutet), oder sie kann unterbleiben, wenn der Drehzahlgradient positiver als ein betragsmäßig kleiner negativer Schwellenwert ist.

Wenn das Motordrehmoment beeinflußt wird, wird es angehoben. Es kann eine Anhebung um einen festen Betrag erfolgen. Das Moment kann um einen ersten Betrag erhöht werden, wenn die Motordrehzahl einen fünften Schwellenwert unterschreitet, und es kann um einen zweiten, höheren Betrag erhöht werden, wenn der Motordrehzahlgradient einen negativen sechsten Schwellenwert unterschreitet. Es kann auch zu einer Motor momentenregelung kommen, wobei das Moment nach Maßgabe der Motordrehzahl P-geregelt oder PD-geregelt wird.

Claims

1. Verfahren zur Regelung des Antriebsschlupfes eines Fahrzeugs, mit den Schritten Erkennen einer Anfahrsituation auf hohem Reibwert bergauf und/oder mit hoher Fahrzeugbeladung, und wenn die Anfahrsituation erkannt und Antriebsschlupf vorhanden ist, Vermindern eines regelungstechnischen Bremseingriffes und/oder Erhöhen des Soll-Motormoments.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung einer oder mehrere der folgenden Schritte ausgeführt werden:
Überprüfen, ob das Ist-Motormoment über einem ersten Schwellenwert liegt,
Überprüfen, ob das Laufverhalten der Räder innerhalb bestimmter Grenzen synchron ist,
Überprüfen, ob der Antriebsschlupf zumindest eines Rades oder die Summe der Antriebsschlupfe der angetriebenen Räder unter einem zweiten Schwellenwert liegt,
Überprüfen, ob die Beschleunigung eines Antriebsschlupfes und/oder eines angetriebenen Rades oder deren achsweise Summe und/oder die Beschleunigung des Motors negativer als ein negativer dritter Schwellenwert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung überprüft wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem vierten Schwellenwert liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überprüfung des Ist- Motormoments der erste Schwellenwert höher als ein Momentenwert gesetzt wird, der beim Anfahren in der Ebene benötigt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überprüfung des Laufverhaltens der Räder auf Synchronlauf die Radbeschleunigungen und/oder die Radschlupfe und/oder die Radgeschwindigkeiten der angetriebenen Räder verglichen werden, wobei auf Synchronlauf erkannt wird, wenn eine Abweichung kleiner als ein jeweiliger Schwellenwert ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überprüfung des Antriebsschlupfes der Schlupf zumindest eines Rades der angetriebenen Achse daraufhin überprüft wird, ob er innerhalb eines Zeitfensters nach Regelungseintritt innerhalb eines bestimmten Wertebandes liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitfenster 300 bis 700 ms, vorzugsweise 400 bis 600 ms dauert.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Erkennung hin der regelungstechnische Bremseingriff abgebrochen bzw. verhindert wird.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Soll-Motormoment nach Maßgabe der Motordrehzahl und/oder nach Maßgabe des Motordrehzahlgradienten erhöht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Soll-Motormoment um einen ersten Betrag erhöht wird, wenn die Motordrehzahl einen fünften Schwellenwert unterschreitet, und um einen zweiten, höheren Betrag erhöht wird, wenn der Motordrehzahlgradient einen negativen sechsten Schwellenwert unterschreitet.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, daß das Motormoment nach Maßgabe der Motordrehzahl PD-, P- oder D-geregelt, vorzugsweise PD-geregelt wird.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ergänzend zu einem Antriebs schlupfregelverfahren ausgeführt wird, bei dem Antriebsschlupf mit einer ggf. fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Schwelle verglichen und durch Motormomentenabsenkung und/oder Bremsdruckerhöhung verändert wird.

13. Vorrichtung zur Regelung des Antriebsschlupfes eines Fahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, mit
einer Erkennungseinrichtung (22) zum Erkennen einer Anfahrsituation auf hohem Reibwert bergauf und/oder mit hoher Fahrzeugbeladung, und
einer Ansteuereinrichtung (24), die dann, wenn die Anfahrsituation erkannt und Antriebsschlupf vorhanden ist, einen regelungstechnischen Bremseingriff vermindert und/oder das Soll-Motormoment erhöht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinrichtung (22) eine Überprüfungs einrichtung (32) aufweist zum Überprüfen, ob das Ist- Motormoment über einem ersten Schwellenwert liegt, und/oder ob das Laufverhalten der Räder innerhalb be stimmter Grenzen synchron ist, und/oder ob der An triebsschlupf zumindest eines Rades oder die Summe der Antriebsschlupfe der angetriebenen Räder unter einem zweiten Schwellenwert liegt, und/oder ob die Beschleu nigung eines Antriebsschlupfes oder eines angetriebenen Rades oder deren achsweise Summe oder die Beschleuni gung des Motors negativer als ein negativer dritter Schwellenwert ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfungseinrichtung (32) überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem vierten Schwellenwert liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Überprüfung des Ist-Motormoments eine Setzeinrichtung (31) den ersten Schwellenwert höher setzt als einen Momentenwert, der beim Anfahren in der Ebene benötigt wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß für die Überprüfung des Laufverhal tens der Räder auf Synchronlauf eine Vergleichseinrich tung (33) für die Radbeschleunigungen und/oder die Rad schlupfe und/oder die Radgeschwindigkeiten der ange triebenen Räder vorgesehen ist, wobei auf Synchronlauf erkannt wird, wenn eine Abweichung kleiner als ein je weils entsprechender Schwellenwert ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überprüfung des Antriebs schlupfes der Schlupf zumindest eines Rades der ange triebenen Achse daraufhin überprüft wird, ob er inner halb eines Zeitfensters nach Regelungseintritt inner halb eines bestimmten Wertebandes liegt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekenn zeichnet durch eine Motorschnittstelle (43), mit der das Soll-Motormoment nach Maßgabe der Motordrehzahl und/oder nach Maßgabe des Motordrehzahlgradienten erhöht wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine PD-, P- oder D-Regelung des Motormoments, vorzugsweise PD-Regelung, nach Maßgabe der Motordrehzahl.