DE19900356A1

DE19900356A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung

Info

Publication number: DE19900356A1
Application number: DE19900356A
Authority: DE
Inventors: Andreas Erban
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-01-07
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2019-01-08
Also published as: DE19900356B4; JP2000203313A

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung vorgeschlagen, mit einem Antriebsschlupfregler, welcher für wenigstens ein Antriebsrad abhängig von einem das Radverhalten repräsentierender Sollwert und einem entsprechenden Istwert das Motormoment reduziert und/oder die Radbremse des Antriebsraddes betätigt. Der Sollwert für die Antriebsschlupfregelung wird dabei bei Aufteten großer äußerer Fahrwiderstände erhöht.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung bei Fahrzeugen.

Bei Antriebsschlupfregelungen wird der jeweilige Istschlupf an den Antriebsrädern eines Fahrzeugs auf der Basis der Rad geschwindigkeitssignale ermittelt und mit einem vorgegebenen Sollschlupf verglichen. Überschreitet der Istschlupf den vorgegebenen Sollwert an wenigstens einem Antriebsrad, so wird durch Reduktion des Motormoments und/oder durch aktiven Bremsdruckaufbau an dem die Durchdrehneigung zeigenden An triebsrad der Radschlupf an diesem Rad auf den vorgegebenen Sollwert geregelt. Beispiele für derartige Antriebsschlupf regelungen sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Weise bekannt. Als Beispiel sei die DE-A 44 30 108 genannt. Besonderes Augenmerk ist bei derartigen Antriebsschlupfrege lungen auf die Vorgabe des Sollwertes zu richten. Um ein zu friedenstellendes Fahrverhalten, insbesondere in Verbindung mit einer Fahrdynamikregelung, zu erreichen, sollte die Sollvorgabe an den jeweiligen Untergrund angepaßt sein. Man che Untergründe, wie z. B. Tiefsand, Schlamm oder grober Schotter, aber auch Fahren im Tiefschnee, besonders bergauf, können nur unter hohem Antriebsschlupf mit ausreichender Traktion bewältigt werden. Diese Forderung steht im Wider spruch zur Forderung eines geringen Schlupfes auf glatten, vereisten Fahrbahnen, auf denen aus Gründen der Fahrzeugsta bilität ein niedriges Antriebsschlupfniveau angestrebt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Lösungen für den angegebenen Zielkonflikt bereitzustellen.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi gen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch die Adaption des Sollwertes, insbesondere des Soll schlupfes, für eine Antriebsschlupfregelung wird der Ziel konflikt zwischen großem Antriebsschlupf in speziellen Be triebssituationen zur Herbeiführung einer ausreichenden Traktion und einem geringen Antriebsschlupf aus Gründen der Fahrstabilität in anderen Betriebssituationen erreicht. Da durch wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert, da die Antriebsschlupfregelung an den jeweils vorhandenen Un tergrund angepaßt ist.

Die Anpassung des Sollwertes führt zu einer verbesserten Re gelung des Motormoments besonders unter winterlichen Bedin gungen, da je nach Untergrund ein großer Antriebsschlupf zur Traktionsverbesserung oder ein kleiner Antriebsschlupf aus Gründen der verbesserten Fahrstabilität eingestellt wird.

Besondere Vorteile zeigt die Anpassung des Sollwertes für die Antriebsschlupfregelung dann, wenn erhöhte äußere Fahr widerstände ohne diese Maßnahme ein ausreichendes Beschleu nigen des Fahrzeuges unterbinden würden. Die Anpassung des Sollwertes führt in diesen Betriebssituationen dazu, daß ein ausreichendes Beschleunigen sichergestellt ist, während das Beschleunigen auf glatten Fahrbahnen, beispielsweise festge fahrenem Schnee- oder Eisbahnen unberührt bleibt.

Von besonderem Vorteil ist, daß die Betriebssituation, in der äußere Fahrwiderstände wirken, anhand der Impulsbilanz des Fahrzeugs auf einfache und sichere Weise erkannt wird.

Vorteilhaft ist ferner, daß auch bei Anhängerbetrieb oder bei extremen Steilstrecken die traktionsfördernde Anpassung des Sollwertes das Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert, ohne die Stabilität in anderen Betriebssituationen zu ge fährden.

Die angesprochenen Vorteile ergeben sich bei der Anwendung der Adaption des Sollwertes für eine Antriebsschlupfregelung für alle Antriebsarten, ob Front-, Heck- oder Allradantrieb.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ablaufdiagramme, welche die Adaption eines Sollwer tes für eine Antriebsschlupfregelung skizzieren. Die Ablauf diagramme repräsentieren Programme eines Mikrocomputers, der in einer Steuereinheit zur Antriebsschlupfregelung vorhanden ist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Das nachfolgend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt eine Antriebsschlupfregelung, welche auf der Basis ei nes vorgegebenen Sollschlupfwertes für die Antriebsräder des Fahrzeugs und dem für jedes Antriebsrad ermittelten Ist schlupfwert arbeitet. Überschreitet der Istschlupf den Soll schlupf, wird das Motormoment reduziert und/oder in die Bremse des entsprechenden Antriebsrads eingegriffen. In die sem Ausführungsbeispiel ist der Sollwert für die Antriebs schlupfregelung ein Sollschlupfwert. In anderen Ausführungs beispielen arbeitet die Antriebsschlupfregelung auf Ge schwindigkeitsebene, d. h. es wird eine von einer Referenzge schwindigkeit abgeleitete Sollgeschwindigkeit für die An triebsräder vorgegeben, bei deren Überschreiten durch die Geschwindigkeit eines Antriebsrades die entsprechenden Ein griffsmaßnahmen getroffen werden. In diesem Fall ist der Sollwert ein Radgeschwindigkeitswert.

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsablaufdiagramm eines Antriebs schlupfreglers eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsschlupfreg ler ist dabei als Programm eines mit 10 bezeichneten Mikro computers dargestellt. Abhängig von den dem Mikrocomputer zugeführten, wenigstens die Radgeschwindigkeiten repräsen tierenden Signale (Meßeinrichtungen 12 bis 16, Eingangslei tungen 18 bis 22) wird im Istschlupfberechner 24 für jedes Antriebsrad der aktuelle Istschlupf λi bestimmt. Dies er folgt in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel durch Ermitt lung der Abweichung der Radgeschwindigkeit des Antriebsrades von einem Referenzwert, insbesondere von einer mittleren Radgeschwindigkeit der nicht angetriebenen Räder oder bei einem allradgetriebenen Fahrzeug von einem auf der Basis der Radgeschwindigkeiten gebildeten Referenzwert. Die Ist schlupfwerte jedes Antriebsrades werden als Istwerte der An triebsschlupfregelung 26 zugeführt. Entsprechend ist ein Sollwertbilder 28 vorgesehen, welcher ein Sollschlupfwert SLSOASR ermittelt und diesen dem Antriebsschlupfregler 26 zuführt. Der Sollschlupfwert wird abhängig von verschiedenen Größen in der anhand Fig. 2 und 3 dargestellten Vorgehens weise gebildet. Die zur Bestimmung des Sollschlupfes verwen deten Größen sind wenigstens die Radgeschwindigkeitsgrößen und/oder weitere Betriebsgrößen des Fahrzeugs, wie bei spielsweise der Bremsdruck in den Radbremsen, das vom Motor des Fahrzeugs abgegebene Drehmoment, das Momentenüberset zungsverhältnis vom Motor bis zum Differential, etc. Diese Betriebsgrößen werden entweder gemessen oder aufgrund ande rer Größen geschätzt. In Fig. 1 ist die Zuführung der zur Sollschlupfbestimmung dienenden Betriebsgrößen mit Hilfe der Meßeinrichtungen 30 bis 34 und der Eingangsleitungen 36 bis 40 dargestellt. Der Antriebsschlupfregler 26 vergleicht den Sollschlupf mit den Istschlupfwerten der einzelnen Antriebs rädern und beeinflußt den Motor 42 des Fahrzeugs in drehmo mentreduzierendem Sinne bzw. die Radbremse 44 des betroffe nen Antriebsrades, wenn ein Istschlupfwert den Sollschlupf überschreitet, somit ein, beide oder bei Allradfahrzeugen mehrere Antriebsräder Durchdrehneigung zeigen.

Bei der Bestimmung des Sollschlupfwertes sind verschiedene Anforderungen zu berücksichtigen. In bestimmten Betriebssi tuationen, beispielsweise bei Bergauffahren im Tiefschnee, stehen im Gegensatz zu den Stabilitätsforderungen auf verei sten Fahrbahnen die Forderung nach guter Traktion im Vorder grund. Um Kompromißlösungen zu vermeiden, die keiner der beiden Betriebssituationen vollständig gerecht werden, bei spielsweise Lösungen, die ein stabiles Fahrverhalten durch Traktionseinbußen beim Fahren beispielsweise im Tiefschnee erkaufen, ist die nachfolgend anhand der Ablaufdiagramme in Fig. 2 und 3 beschriebene Anpassung des Sollwertes für die Antriebsschlupfregelung beschrieben.

Die Ermittlung der Notwendigkeit einer Anpassung des Soll wertes, insbesondere das Erkennen von Fahrbahnen mit hohem Schlupfbedarf, erfolgt auf der Basis des Impulssatzes für die Längsbewegung des Fahrzeugs. Untergründe mit hohem Schlupfbedarf setzen dem Fahrzeug meist einen hohen Fahrwi derstand entgegen. Dies ist z. B. bei schwerem Tiefschnee, groben Schotter oder zähem Schlamm der Fall. Auch das Fahren auf verschneiten Steigungsstrecken bewirkt einen erhöhten Fahrwiderstand. Das Auftreten solch erhöhter Fahrwiderstände wird mit Hilfe des Impulssatzes ermittelt und als Kriterium für eine Anhebung des Sollwertes für die Antriebsschlupfre gelung ausgewertet.

Dabei wird zunächst die Impulsbilanz überschlägig für das Fahrzeug berechnet. Für die antreibende Radmomentkomponente gilt:

MantRad = fmomRad.Mmotme.uegew

Für die bremsende Radmomentkomponente gilt:

MBremsRad = pbRad.cpRad

Daraus erhält man die Radumfangskraft für jedes Rad FxRad:

FxRad = (fmomRad.Mmotme.uegew - pbRad.cpRad)/rRad

Hierbei sind fmomRad der Anteil des gesamten Kardanmoments, mit dem ein bestimmtes Rad beaufschlagt wird, uegew das Mo mentenübersetzungsverhältnis zwischen Motor, Getriebe und Differential, Mmotme das vom Motor abgegebene Drehmoment, pbRad der geschätzte oder gemessene Radbremsdruck, cpRad der Bremsenbeiwert der entsprechenden Radbremse, d. h. das Ver hältnis zwischen wirkendem Bremsmoment und Raddruck und rRad der Radradius.

Die Berechnung der Radumfangkraft eines Rades gemäß dieser Vorgehensweise ist in Fig. 2a als Ablaufdiagramm darge stellt. In einer Multiplikationsstelle 100 wird das Überset zungsverhältnis und das Drehmoment des Motors miteinander multipliziert. Das Ergebnis wird in der Multiplikationsstelle 102 mit dem Faktor fmomRad multipliziert und einer Ver knüpfungsstelle 104 zugeführt. In dieser wird von der in 102 ermittelten Größe das in der Multiplikationsstelle 106 ge bildete Produkt aus Raddruck und Bremsenbeiwert subtrahiert. Das Ergebnis wird in der Multiplikationsstelle 108 durch den Radradius dividiert. Ergebnis ist die Radumfangskraft FxRad für das Rad x. Diese Vorgehensweise wird für jedes Rad des Fahrzeugs durchgeführt. Somit ergeben sich bei einem vier rädrigen Fahrzeug für die Räder die Radumfangskräfte Fxhr (hinten rechts), Fxhl (hinten links), Fxvr (vorne rechts) und Fxvl (vorne links).

Zur Anpassung des Sollwertes für die Antriebsschlupfregelung wird ein Beschleunigungsoffsetwert gebildet, welcher aus ei nem Vergleich der tatsächlichen Fahrzeugbeschleunigung mit der auf der Basis des Impulssatzes für das Fahrzeug berech neten Modellbeschleunigung ermittelt wird. Die Ableitung der auf der Basis ausgewählter Radgeschwindigkeiten gebildeten Referenzgeschwindigkeit, die annähernd der Fahrzeuggeschwin digkeit entspricht, ergibt die tatsächliche Fahrzeugbe schleunigung. Diese Fahrzeugbeschleunigung wird mit der auf der Basis des Impulssatzes für das Fahrzeug berechneten Mo dellbeschleunigung verglichen. Die ansteigende Flanke dieses Signals wird gefiltert, die abfallende Flanke nicht. Das Si gnal wird im folgenden Beschleunigungsoffset axoffFil ge nannt. Tritt ein deutlich negativer Beschleunigungsoffset auf, so deutet dies auf größere externe Fahrwiderstände z. B. infolge der oben beschriebenen Untergründe hin. In diesem sind Einflüsse bedingt durch Steigungen oder Anhängerbetrieb enthalten.

Ein Ablaufdiagramm zur Bestimmung des Beschleunigungsoffset wertes ist in Fig. 2b dargestellt. Zunächst wird die auf der Basis der Radgeschwindigkeiten berechnete Referenzge schwindigkeit vfzref eingelesen und im Differenzierer 200 beispielsweise durch zeitliche Ableitung oder durch Ver gleich aufeinanderfolgender Referenzgeschwindigkeitswerte die Istbeschleunigung ax des Fahrzeugs gebildet. Ferner wer den die für jedes Rad aus dem Impulssatz abgeleiteten Radum fangskräfte in einer Additionsstelle 202 addiert und in der Divisionsstelle 204 durch die gemessene, vorgegebene oder geschätzte Fahrzeugmasse dividiert. Auf diese Weise entsteht eine Modellbeschleunigung axmodell des Fahrzeugs. In der Verknüpfungsstelle 206 wird die Abweichung axoff zwischen der gemessenen Beschleunigung und der Modellbeschleunigung gebildet. Diese wird einem Filterelement 208 zugeführt, wel ches bei positiver Flanke, d. h. wenn die Abweichung größer wird, zugeführt. Ferner wird die Abweichung direkt ebenso wie gefiltert einer Minimalwertauswahl 210 zugeführt, die den jeweils kleineren Wert als Beschleunigungsoffset axoffFil weitergibt. Auf diese Weise wird bei einer negativen Flanke als Abweichung der ungefilterte Wert weitergegeben, während bei einer positiven Flanke der gefilterte Wert wei tergegeben wird. Negative Flanke entstehen dabei dann, wenn die gemessene Beschleunigung plötzlich kleiner als die Mo dellbeschleunigung wird, somit zusätzliche äußere Fahrwider stände vorliegen.

In Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm dargestellt, mit dessen Hilfe der Beschleunigungsoffsetwert weiter verarbeitet wird und zur Erhöhung bzw. Anpassung des Sollwertes für die An triebsschlupfregelung dient, um einen größeren Schlupfbedarf in ausgewählten Betriebssituationen bereitzustellen.

Der Rohwert für den Sollschlupfwert slsokenn wird mittels einer Kennlinie 300 im wesentlichen abhängig von der Refe renzgeschwindigkeit vfzref gebildet. Die Kennlinie 300 ist dabei derart gewählt, daß ein stabiles Fahrzeugverhalten bei Beschleunigungsvorgängen geradeaus auf Untergründen mit niedrigem Reibwert erreicht wird.

Der Beschleunigungsoffset axoffFil wird zur Bildung eines Anhebefaktors KoslAnh für diesen berechneten Rohwert des Sollschlupfes wie folgt ausgewertet.

Zur Berechnung des Anhebefaktors wird der eingelesene Be schleunigungsoffsetwert axoffFil in einem Begrenzer 302 auf einen Minimalwert P_axoffmin begrenzt. Daraufhin wird er in der Verstärkerstufe 304 mit dem Verstärkungsfaktor P_KpslsoAnh multipliziert. Dann wird dieser Wert in der Ad ditionsstelle 306 mit dem Wert 1 addiert (default-Wert) und auf diese Weise ein Rohwert KoslaoAnhroh erzeugt, der im Normalfall 1 ist (keine Anhebung des Sollschlupfes). Im Falle der Notwendigkeit einer Anpassung des Sollwerts ist die ser Rohwert größer als 1. Der Rohwert wird gegebenenfalls auf einen Maximalwert P_KoslsoAnhrohmax im Begrenzer 308 be grenzt. Dieser Rohwert wird, wenn die nachfolgend darge stellten Bedingungen zur Anhebung des Sollwertes erfüllt sind (Schaltelement 310 steht in der gezeigten Position) weiterverarbeitet.

Das Schaltelement 310 wird in die gezeigte Position geschal tet, wenn die Fahrzeugbeschleunigung unterhalb einem Min destwert bleibt und dabei der Beschleunigungsoffset eine Mindestabweichung unterschreitet. Zu beachten ist hierbei, daß im Fall größerer äußerer Fahrwiderstände der Beschleuni gungsoffset negativ ist, weil die Modellbeschleunigung auf der Basis von Motormomenten größer ist als die tatsächliche Beschleunigung. Ferner muß die Fahrzeuggeschwindigkeit in nerhalb eines bestimmten Bereiches sein, der durch Minimal- und Maximalwerte gekennzeichnet ist. Zusätzlich (bei Fahrdy namikregelsystemen) muß sich das Fahrzeug in einem neutralen Fahrzustand befinden, d. h. es darf kein wesentliches Unter steuern bzw. Übersteuern vorliegen. Dies wird bei Verwendung einer Fahrdynamikregelung vom Fahrzeugregler erkannt. Die letzte Bedingung kann entfallen, wenn keine Fahrdynamikrege lung zur Verfügung steht. Ist eine der Bedingungen nicht er füllt, wird der Wert 1 weiterverarbeitet.

Der Rohwert wird mit dem Filter 314 geglättet und auf einen Bereich zwischen 1 und einem Maximalwert P_KoslsoAnhmax im Begrenzer 316 eingegrenzt. Dieser Wert wird der Multiplika tionsstufe 312 zugeführt, in dem er mit dem Rohwert des Sollschlupfes zum Sollschlupf slsoASR multipliziert wird.

Auf diese Weise erfolgt bei Vorliegen äußerer Fahrwiderstän de eine Anhebung des Schlupfwertes, wobei der Schwerpunkt der Antriebsschlupfregelung von der Stabilität- auf die Traktionsverbesserung verlagert wird.

Claims

1. Verfahren zur Antriebsschlupfregelung, wobei ein das Radverhalten repräsentierender Sollwert für die Antriebs schlupfregelung gebildet wird, dieser Sollwert mit dem entsprechenden Istwert wenigstens eines Antriebsrades verglichen wird und das Motormoment reduziert bzw. die entsprechende Radbremse betätigt wird, wenn der Istwert den Sollwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erhöhung des Sollwertes im Sinne einer Erhöhung des Antriebsschlupfes vorgenommen wird, wenn eine Betriebssi tuation mit größeren äußeren Fahrwiderständen erkannt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorliegen größerer äußerer Fahrwiderstände auf der Basis der Beschleunigung des Fahrzeugs und einer auf der Basis des Motormoments gebildeten Modellbeschleunigung ermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß auf der Basis der Abweichung zwischen einer Modellbeschleunigung und der Istbeschleu nigung ein Anhebungsfaktor ermittelt wird, in dessen Ab hängigkeit der Sollwert für die Antriebsschlupfregelung angehoben wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Antriebs schlupfregelung auf der Basis der Referenzgeschwindigkeit gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Zunahme des Anhebungsfak tors nur dann erfolgt, wenn die Fahrzeugbeschleunigung unterhalb eines Mindestwerts ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Zunahme des Anhebungsfak tors nur dann erfolgt, wenn die Abweichung zwischen Mo dellbeschleunigung und Istbeschleunigung eine Mindestab weichung unterschreitet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Sollwert nur dann angehoben wird, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb ei nes bestimmten Bereichs befindet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Sollwert nur dann angehoben wird, wenn das Fahrzeug nicht untersteuert bzw. übersteuert.

9. Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung, mit einem An triebsschlupfregler, welcher das Motormoment reduziert und/oder in die Radbremse eines Antriebsrades eingreift, wenn ein das Radverhalten repräsentierender Istwert für ein Antriebsrad einen vorgegebenen entsprechenden Soll wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Soll wertbilder vorgesehen ist, welcher den Sollwert anhebt, wenn eine Betriebssituation mit zusätzlichen größeren äu ßeren Fahrwiderständen erkannt wurde.