DE19912769C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit.

Die EP 07 05 177 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, bei welchen laufend das Antriebsmoment ermittelt wird, welches maximal vom Antrieb auf die Straße übertragbar ist. Bei dieser be­ kannten Lösung wird das Antriebsmoment unter Berücksichti­ gung des Luftwiderstandes, des Rotationswiderstandsmomentes, des Beschleunigungswiderstandsmomentes berechnet und daraus ein Antriebsmoment für die Antriebseinheit des Fahrzeugs be­ stimmt, welches dem maximal übertragbaren Antriebsmoment un­ ter den gegenwärtigen Bedingungen entspricht. Tritt an we­ nigstens einem Antriebsrad eine Instabilität auf, d. h. zeigt dieses Antriebsrad Durchdrehneigung, wird die Antriebsein­ heit derart gesteuert, daß das berechnete maximal mögliche Antriebsmoment abgegeben wird.

Aus anderen Veröffentlichungen (beispielsweise der DE 39 38 444 C1) sind andere Vorgehensweisen zur Berechnung des maximal übertragbaren Antriebsmoments bekannt (z. B. auf der Basis der Geschwindigkeit, Masse, und Beschleunigung des Fahrzeugs, schlupfabhängiger Größen sowie Störgrößen, wie z. B. unterschiedliche Beladung), wobei auch hier erst bei Auftreten eines unzulässigen Schlupfes das Antriebsmoment auf das maximal übertragbare Antriebsmoment reduziert wird.

Aus der EP 04 36 561 B1 ist eine Vortriebsregeleinrichtung bekannt, welche eine Leistungsminderung der Antriebseinheit des Fahrzeugs vornimmt, wenn ein fahrzeuggeschwindigkeitsab­ hängiger Grenzwert für den Lenkwinkel überschritten wird und Radschlupf vorliegt. Dabei wird durch die Leistungsminderung die Referenzgeschwindigkeit und damit die Fahrgeschwindig­ keit in der Kurve näherungsweise konstant gehalten. Auch hier ist Voraussetzung, daß eine Instabilität an wenigstens einem Antriebsrad erkannt wird.

Aus der DE 197 34 112 A1 ist bekannt, abhängig von der ge­ messenen Querbeschleunigung des Fahrzeugs ein Kurvenwider­ standsmoment zu bestimmen, welches bei der Berechnung des maximal übertragbaren Antriebsmoments mit berücksichtigt wird. Dadurch wird das maximal übertragbare Antriebsmoment auf die speziellen Bedingungen bei einer Kurvenfahrt ange­ paßt. Voraussetzung für die Reduzierung des Antriebsmoments auf das maximal übertragbare Antriebsmoment ist jedoch auch hier eine Instabilität wenigstens eines Antriebsrades.

Voraussetzung für die Reduktion auf das maximal übertragbare Antriebsmoment ist bei den bekannten Lösungen das Auftreten einer Instabilität des Fahrzeugs. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe eine Re­ duktion auf das maximal übertragbare Antriebsmoment auch dann vorgenommen wird, wenn keine Instabilität des Fahrzeugs auftritt.

Dies wird durch die Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Es wird eine Verbesserung der Fahrzeugstabilität bei Kurven­ fahrt erreicht. Dabei ist vorteilhaft, daß zur Reduzierung des Antriebsmoment nicht erst eine Instabilität an wenig­ stens einem Antriebsrad auftreten muß, so daß die Antriebs­ momentenreduzierung frühzeitig eingreift. Die Fahrzeugstabi­ lität wird also bereits vor dem Auftreten von Instabilitäten aufrechterhalten.

In vorteilhafter Weise wird das Antriebsmoment also begrenzt bzw. verringert, bevor das Fahrzeug auf einen bestimmten Reibwert instabil wird.

Besonders vorteilhaft ist, daß das Antriebsmoment auf den Wert reduziert wird, der das in der jeweiligen Betriebssi­ tuation maximal übertragbare Antriebsmoment darstellt.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Reduzierung bei Über­ schreiten eines auf der Basis von Querbeschleunigung und ggf. Fahrzeuggeschwindigkeit gebildeten oder fest vorgegebe­ nen Sollwertes durch die Querbeschleunigung erfolgt. Dadurch wird in Kurvenfahrten die Fahrzeugstabilität aufrechterhal­ ten, ohne daß eine Instabilität des Fahrzeugs auftritt.

Besonders vorteilhaft ist dieses Verhalten in Hoch-µ-Kurven.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, während in Fig. 2 an­ hand eines Flußdiagramms ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorgehensweise dargestellt ist. In Fig. 3 ist die Wirkung der beschriebenen Vorgehensweise an­ hand von Zeitdiagrammen verdeutlicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine Steuereinheit 10, welche wenigstens eine Eingangsschaltung 12, wenigstens einen Mikrocomputer 14 und wenigstens eine Ausgangsschaltung 16 umfaßt. Diese Elemente werden durch ein Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden Eingangsleitungen zugeführt, über die Signale zu­ geleitet werden, die Betriebsgrößen repräsentieren oder aus denen Betriebsgrößen ableitbar sind. Dabei sind in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nur die Eingangsleitungen dar­ gestellt, über die zur Durchführung der nachfolgend be­ schriebenen Vorgehensweise ausgewerteten Signale zugeführt werden. Über Eingangsleitungen 20 bis 24 werden die Radge­ schwindigkeiten repräsentierende Signale zugeführt. Diese werden in Meßeinrichtungen 26 bis 30 an jedem Rad des Fahr­ zeugs ermittelt. Ferner wird in einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel über eine Eingangsleitung 40 von einer Meßein­ richtung 42 ein Signal zugeführt, welches die Querbeschleu­ nigung des Fahrzeugs repräsentiert. Die Meßeinrichtung 42 stellt dabei einen Querbeschleunigungssensor dar, in anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird die Querbeschleuni­ gung auf der Basis anderer Größen wie Fahrzeuggeschwindig­ keit und Lenkwinkel oder aus der Giergeschwindigkeit berechnet. Über die Ausgangsschaltung 16 und die daran angebunde­ nen Ausgangsleitungen gibt die Steuereinheit 10 Stellgrößen im Rahmen der von der Steuereinheit 10 durchgeführten Rege­ lungen ab. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel führt die we­ nigstens eine Ausgangsleitung 32 zu einem elektrisch betä­ tigbaren Stellglied 34, welche das Drehmoment bzw. die Lei­ stung der Antriebseinheit des Fahrzeugs beeinflußt. Dabei handelt es sich im bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine elektrisch betätigbare Drosselklappe oder um eine elektroni­ sche Motorsteuerung, welche das Drehmoment der Antriebsein­ heit des Fahrzeugs durch Beeinflussung von Luftzufuhr, Kraftstoffzufuhr und/oder Zündwinkel steuert. In einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel wird im Rahmen einer Antriebs­ schlupfregelung, die von der Steuereinheit 10 durchgeführt wird, über wenigstens eine Ausgangsleitung 36 ferner eine elektrisch steuerbare Bremsanlage 38 des Fahrzeugs angesteu­ ert.

Im Mikrocomputer 14 wird z. B. nach einer aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannten Methode das maximal übertragbare Antriebsmoment, vorzugsweise auf der Basis von Fahrwiderstandsmomenten, berechnet. Die Berechnung des maxi­ mal übertragbaren Antriebsmoments kann auch auf andere Weise erfolgen, z. B. auf der ebenfalls eingangs erwähnten Art und Weise. Aus der Querbeschleunigung, welche gemessen oder aus anderen Größen berechnet ist, und in einem Ausführungsbei­ spiel zusätzlich aus der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt der Mikrocomputer 14 einen Sollwert für die Querbeschleuni­ gung. Überschreitet die Querbeschleunigung des Fahrzeugs diesen Sollwert, erfolgt durch Ausgabe eines entsprechenden Stellsignals über die Leitung 32 eine Reduzierung des An­ triebsmoments auf den maximal übertragbaren Wert. Diese Mo­ mentenreduzierung bzw. -begrenzung wird dann wieder aufgeho­ ben, wenn der Sollwert durch die Querbeschleunigung wieder unterschritten wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat es sich gezeigt, daß ein fest vorgegebener Querbe­ schleunigungswert von 7 m/s\² als Sollwert für die Querbe­ schleunigung geeignet ist.

Stellt das Stellglied 34 eine elektrische Motorsteuerung dar, welche wenigstens abhängig von einem Fahrerwunsch das Drehmoment der Antriebseinheit einstellt, wird das Drehmo­ ment der Antriebseinheit durch Minimalwertauswahl aus dem vom Fahrer gewünschten Drehmoment und dem von der Steuerein­ heit 10 vorgegebenen Drehmoment ausgewählt. Ist also das von der Steuereinheit 10 vorgegebene Drehmoment kleiner als das vom Fahrer vorgegebene, wird das Drehmoment der Antriebsein­ heit auf das von der Steuereinheit 10 vorgegebene reduziert bzw. begrenzt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der Steuer­ einheit 10 eine elektronische Motorsteuerung enthalten, so daß die eben beschriebenen Maßnahmen innerhalb der Steuer­ einheit 10 durchgeführt werden. Das Stellglied 34 ist dann lediglich eine elektrisch betätigbare Drosselklappe, welche über die Leitung 32 von der Steuereinheit 10 betätigt wird.

Neben der oben beschriebenen Steuerung der Antriebseinheit auf Momentenbasis läßt sich in entsprechender Weise eine Steuerung der Antriebseinheit auf der Basis von Leistungs­ werten (durch Einbeziehung der Motordrehzahl) oder, im Falle einer Brennkraftmaschine, auf der Basis von Drosselklappen­ sollstellungswerten oder Kraftstoffmassewerten bzw. Kraft­ stoffmengenwerten anwenden.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die geschilderte Vorgehensweise im Rahmen eines Programms des Mikrocomputers 14 durchgeführt. Dieses ist in Fig. 2 als Flußdiagramm skizziert.

Nach Start des Programms zu einem vorgegebenen Zeitpunkt wird im ersten Schritt 100 auf eine der eingangs erwähnten bzw. auf eine andere bekannte Art das maximal übertragbare Antriebsmoment MAR berechnet. Ferner wird die Querbeschleu­ nigung AY des Fahrzeugs sowie die Referenzgeschwindigkeit Vref, die der Fahrzeuggeschwindigkeit angenähert ist, einge­ lesen. Daraufhin wird im Schritt 102 nach Maßgabe eines Kennfeldes auf der Basis der eingelesenen Querbeschleunigung und der Referenzgeschwindigkeit VREF der Sollwert für die Querbeschleunigung AY0 bestimmt. Im darauffolgenden Abfrage­ schritt 104 wird der gemessene Querbeschleunigungswert mit dem in Schritt 102 bestimmten Sollwert AY0 verglichen. Ist der Querbeschleunigungswert größer als der Sollwert, wird gemäß Schritt 106 der Wert für das maximal übertragbare An­ triebsmoment MAR ausgegeben, andernfalls gemäß Schritt 108 ein Maximalwert MAMAX. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen. Die ausgegebenen Größen stellen Sollwerte für das Drehmoment der Antriebsein­ heit dar, die in der oben beschriebenen Weise auf das Drehmoment der Antriebseinheit Einfluß nehmen. Das maximale Drehmoment MAMAX ist dabei derart gewählt, daß das vom Fah­ rer vorgegebene Drehmoment nicht über diesen Wert hin an­ steigen kann.

Ist das vom Fahrer gewünschte Drehmoment ständig größer als das maximal übertragbare Drehmoment, wird das Drehmoment der Antriebseinheit bei Überschreiten des Sollwertes durch die Querbeschleunigung auf das maximal übertragbare Moment redu­ ziert, bei Unterschreiten des Sollwertes wieder das vom Fah­ rer vorgegebene Moment eingestellt.

In Fig. 3 ist anhand von Zeitdiagrammen die Wirkungsweise der beschriebenen Vorgehensweise dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3a den Zeitverlauf der Querbeschleunigung, während in Fig. 3b der zeitliche Verlauf des Drehmoments M der Antriebseinheit dargestellt ist. Zunächst befindet sich die Querbeschleunigung unter dem Grenzwert AY0. Der Fahrer gibt ein hohes Drehmoment vor (vgl. Fig. 3b punktiert). Dieses stellt das Drehmoment der Antriebseinheit dar. Zum Zeitpunkt T0 überschreitet die Querbeschleunigung den Sollwert. Ent­ sprechend wird das Drehmoment der Antriebseinheit zum Zeit­ punkt T0 auf das maximal übertragbare Antriebsmoment MAR re­ duziert. Dieses stellt solange das Drehmoment der Antriebs­ einheit dar, bis zum Zeitpunkt T1 die Querbeschleunigung ih­ ren Sollwert wieder unterschreitet. Dann nimmt das Drehmo­ ment der Antriebseinheit wieder den vom Fahrer vorgegebenen Wert an.

Das maximal übertragbare Antriebsmoment stellt ein Drehmo­ ment am Ausgang des Antriebstranges dar. Es wird unter Be­ rücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse im Antriebstrang in einem Motormoment umgerechnet, das wiederum je nach Aus­ führung direkt, in Drosselklappenwinkel, Kraftmasse bzw. - menge oder Leistung umgerechnet zur Steuerung der Antriebseinheit dient.

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit, wobei ein maximal übertragbares Antriebsmoment bestimmt wird und die Antriebseinheit in wenigstens einem Betriebszustand des Fahrzeugs derart gesteuert wird, dass das Antriebs­ moment dem maximal übertragbaren Antriebsmoment ent­ spricht, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Betriebszustand dann auftritt, wenn die Querbeschleuni­ gung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Sollwert über­ schreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das maximal übertragbare Antriebsmoment auf der Basis von Fahrwiderstandsmomenten berechnet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Querbe­ schleunigung aus Querbeschleunigung und Fahrzeuggeschwin­ digkeit bzw. einer der Fahrzeuggeschwindigkeit angenäher­ ten Größe bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten des Sollwerts der Querbeschleunigung wieder ein gegenüber dem maximal übertragbaren Antriebsmoment höheres Antriebsmoment ein­ stellbar ist.

5. Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, mit einer Steuereinheit (10), welche ein die Querbe­ schleunigung des Fahrzeugs repräsentierendes Signal empfangt, welche das maximal übertragbare Antriebsmoment berechnet und in wenigstens einem vorgegebenen Betriebs­ zustand des Fahrzeugs wenigstens ein Stellsignal er­ zeugt, welches die Antriebseinheit derart beeinflusst, dass das maximal übertragbare Antriebsmoment eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit Mittel umfasst, welche einen Sollwert für die Quer­ beschleunigung ermitteln und die eine Stellgröße er­ zeugen, wenn die Querbeschleunigung des Fahrzeugs den Sollwert überschreitet.