DE19913823A1 - Regelsystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Es wird ein Regelsystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei welchem eine Stellgröße in Abhängigkeit des ermittelten Antriebsschlupfes des Fahrzeugs vorgegeben wird. Dabei wird der Antriebsschlupf unmittelbar zur Bestimmung des Sollwertes dieser Stellgröße herangezogen, wobei die Größe des Sollwerts abhängig von der Größe des Schlupfes ermittelt wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für ein Fahrzeug, welches wenigstens eine den Schlupf wenigstens eines An­ triebsrades repräsentierende Größe beeinflußt.

Derartige Regelsysteme sind aus dem Stand der Technik in vielfacher Weise bekannt. Die DE-A 195 48 564 zeigt bei­ spielsweise ein Antriebsschlupfregelsystem, bei welchem we­ nigstens ein, den Schlupf wenigstens eines Antriebsrades re­ präsentierendes Signal erzeugt wird, mit einer Schlupf­ schwelle verglichen wird und abhängig vom Über- bzw. Unter­ schreiten der Schlupfschwelle in wenigstens ein Stellelement des Fahrzeugs, beispielsweise die Antriebseinheit und/oder das Bremssystem des Fahrzeugs, schlupfmindernd eingegriffen wird. Der Istschlupf eines Antriebsrades wird dabei durch Vergleich der jeweiligen Geschwindigkeit des Antriebsrades mit einer Referenzgeschwindigkeit, welche auf der Basis der nicht angetriebenen Radgeschwindigkeiten gebildet wird, er­ mittelt. Der Schlupfschwellenwert, auch Sollschlupf genannt, wird dabei auf der Basis des Fahrerwunsches und/oder der Fahrpedalstellung und/oder der Motordrehzahl ermittelt. Die­ se Antriebsschlupfberechnung bezogen auf vorgegebene Schlupfschwellen ist relativ aufwendig, da sowohl Schlupf­ schwellen als auch Istschlupfgrößen zu bestimmen sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Bestimmung des Antriebs­ schlupfes für eine Antriebschlupfregelung bei einem Fahrzeug zu vereinfachen.

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

Vorteile der Erfindung

Die Berechnung des Antriebsschlupfes bei einem Fahrzeug wird vereinfacht, da kein Schlupfschwellenwert oder Sollschlupf­ wert berechnet wird. Der berechnete Schlupfwert für wenig­ stens ein Antriebsrad wird direkt (unmittelbar) zur Bestim­ mung der Größe des Motoreingriffs und/oder des Bremsenein­ griffs ausgewertet.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Berechnung des Schlupf­ wertes auf der Basis von Radgeschwindigkeitssignalen vorge­ nommen wird, welche nicht durch einen Reifentoleranzabgleich korrigiert sind. Beim Reifentoleranzabgleich werden Abwei­ chungen in den Reifengrößen bei der Bestimmung des Radge­ schwindigkeitssignals ausgeglichen. Durch die Verwendung nicht korrigierter Geschwindigkeitswerte wird beim Einsatz eines Notrades an einem der Räder automatisch ein großer Schlupf berechnet, der zu einer Reduzierung der Motorlei­ stung und/oder zum Bremseingriff führt und auf diese Weise automatisch eine Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Folge hat.

Besonders vorteilhaft ist, daß als Schlupfwert der Betrag eines auf der Basis der unkorrigierten Radgeschwindigkeiten berechneten Antriebsschlupfes ausgewertet wird. Auf diese Weise findet die automatische Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung bei Notradbetrieb unabhängig von der Position des Notrades statt.

Besonders vorteilhaft ist, wenn im Anfahrbereich der Schlupf auf der Basis der mittleren Antriebsradgeschwindigkeit ge­ bildet wird. Auf diese Weise wird das Anfahren verbessert. Außerhalb des Anfahrens ist es von Vorteil, wenn eine sei­ tenweise Antriebsschlupfbildung vorgenommen wird. Auf diese Weise wird bei größeren Geschwindigkeiten die Stabilität des Fahrzeugs verbessert.

Besonders vorteilhaft ist, daß bei einer Kurvenfahrt der Schlupf auf der Basis der korrigierten Radgeschwindigkeits­ signale gebildet wird. Auf diese Weise werden bei einer Kur­ venfahrt Einflüsse auf den Schlupf, welche aus unterschied­ lichen Raddurchmessern herrühren, beseitigt, die Antriebs­ schlupfberechnung somit genauer. Während einer Kurvenfahrt ist daher auch der Eingriff der Antriebsschlupfregelung ge­ nauer, wobei die Stabilität des Fahrzeugverhaltens sich deutlich verbessert.

Besonders vorteilhaft ist, daß bei Notradbetrieb auf die spezielle Behandlung während einer Kurvenfahrt verzichtet wird, um die automatische Geschwindigkeitsbegrenzung bei Notradbetrieb auch während einer Kurvenfahrt aufrecht zu er­ halten.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuerein­ richtung zur Beeinflussung des Antriebsschlupfes, während in Fig. 2 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Schlupfberechnung anhand eines Flußdiagramms dargestellt ist. Das Flußdiagramm skizziert dabei ein Programm, welches in einem Mikrocomputer der Steuereinheit zur Beeinflussung des Antriebsschlupfes durchgeführt wird.

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 geführt werden, die Betriebsgrößen repräsentieren oder aus denen Betriebsgrößen ableitbar sind. Im Nachfolgenden geht es um die Bestimmung und Auswertung des Antriebsschlupfes, so daß in Fig. 1 aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich Eingangsleitungen 20 bis 24 dargestellt sind, welche die Radgeschwindigkeiten repräsentierenden Signale zuführen. Diese werden in Meßeinrichtungen 26 bis 30 ermittelt. Dane­ ben werden je nach Ausführungsbeispiel weitere Größen zuge­ führt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Steuereinheit 10 um die Steuereinheit für eine Brennkraftmaschine. Daher sind als weitere Eingangsgrößen Signale vorgesehen, welche die Motordrehzahl, die Motorlast, den Drosselklappenwinkel, etc. repräsentieren. Über die Aus­ gangsschaltung 16 und die daran angebundenen Ausgangsleitun­ gen gibt die Steuereinheit 10 Stellgrößen im Rahmen der von der Steuereinheit 10 durchgeführten Regelungen ab. Im bevor­ zugten Ausführungsbeispiel einer Antriebsschlupfregelung führt wenigstens eine Ausgangsleitung 32 zu wenigstens einem Stellelement 34 zur Beeinflussung der Leistung einer Brenn­ kraftmaschine. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Stellelement 34 um die Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, welche durch eine entsprechende Stell­ größe über die Leitung 32 betätigt wird. In anderen vorteil­ haften Ausführungsbeispielen wird ferner über die wenigstens eine Ausgangsleitung 36 alternativ oder ergänzend zum Mo­ toreingriff die Bremsanlage 38 des Fahrzeugs betätigt, wobei bei vorliegenden Antriebsschlupf Bremskraft an wenigstens einem Antriebsrad aufgebaut wird.

Neben den geschilderten Eingriffsmöglichkeiten stehen je nach Ausführungsbeispiel weitere zur Verfügung. Beispiels­ weise wird in einem Ausführungsbeispiel zusätzlich oder al­ ternativ zur Drosselklappenbeeinflussung eine Beeinflussung des Zündwinkels der Brennkraftmaschine und/oder der Kraft­ stoffzufuhr im Sinne einer Ausblendung von Einspritzungen durchgeführt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das Getriebe zu schalten, eine elektrisch betätigbare Kupplung im Triebstrang des Fahrzeugs bei vorliegendem Antriebs­ schlupf zu öffnen, etc.

Bei einer Antriebsschlupfregelung wird der Antriebsschlupf wenigstens eines Antriebsrades bestimmt und abhängig von der Größe dieses Antriebsschlupfes in die Bremsanlage des Fahr­ zeugs und/oder in das Drehmoment der Antriebseinheit des Fahrzeugs eingegriffen, derart, daß bei einem großem Schlupf der Antriebsschlupf reduziert, vorzugsweise auf einen vorge­ gebenen Wert zurückgeführt wird. Bei der nachfolgend be­ schriebenen Antriebsschlupfregelung ist es wesentlich, daß der ermittelte Antriebsschlupfwert, welcher den Antriebs­ schlupf wenigstens eines Antriebsrades repräsentiert, direkt in einen Sollwert für eine den Antriebsschlupf beeinflussen­ de Stellgröße, beispielsweise in einen Sollwert zur Begren­ zung der Drosselklappenstellung, umgesetzt wird. Direkt be­ deutet in diesem Zusammenhang, daß kein Vergleich mit einem Schlupfsollwert oder einem Schlupfschwellenwert stattfindet, sondern daß der Sollwert der Stellgröße unmittelbar abhängig vom Schlupfwert ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des An­ triebsschlupfes ist im Flußdiagramm nach Fig. 2 darge­ stellt. Das dargestellte Programm wird in vorgegebenen Zeit­ intervallen durchlaufen.

Im ersten Schritt 100 werden die Radgeschwindigkeitssignale der Räder des Fahrzeugs (WL, VHL, VVR, VHR) eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 102 der Reifentoleranzabgleich durchgeführt (korrigierte Geschwindigkeiten WL*, VHR*, VHL*) und vorzugsweise auf der Basis der nicht angetriebenen Fahrzeugräder (im bevorzugten Ausführungsbeispiel die unkor­ rigierten Vorderradgeschwindigkeiten) eine Referenzgeschwin­ digkeit VREF gebildet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird beim Reifentoleranzabgleich die Radgeschwindigkeit des vorderen linken Rades als Referenzgröße verwendet, an die durch Bildung von Korrekturfaktoren auf der Basis der Radge­ schwindigkeitsdifferenz die anderen Radgeschwindigkeitswerte angepaßt werden. Im darauffolgenden Schritt 104 wird über­ prüft, ob eines der Räder ein Notrad ist. Dies wird dann an­ genommen, wenn beispielsweise die Radgeschwindigkeit eines Rades sich in großem Maße von den Radgeschwindigkeiten der anderen Räder unterscheidet. Liegt kein Notradbetrieb vor, so wird im Schritt 106 überprüft, ob eine Kurvenfahrt vor­ liegt. Dies erfolgt entweder auf der Basis eines Lenkwin­ kels, auf der Basis der Differenz zweier Radgeschwindigkei­ ten, vorzugsweise der Vorderradgeschwindigkeiten oder auf der Basis eines Querbeschleunigungssignals. Wird keine Kur­ venfahrt erkannt, so wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel im Schritt 108 die Referenzgeschwindigkeit mit einem vorge­ gebenen Grenzwert VREFO verglichen (beispielsweise 20 km/h). Durch Schritt 108 wird der Anfahrbereich vom anderen Fahrbe­ reich unterschieden. Im Anfahrbereich, wenn die Referenzge­ schwindigkeit kleiner als der Grenzwert ist, wird der Schlupf S gemäß Schritt 110 auf der Basis der mittleren An­ triebsraddrehzahl ermittelt. Daher wird die Summe der unkor­ rigierten Radgeschwindigkeiten der beiden Antriebsräder ge­ teilt durch zwei mit der Referenzgeschwindigkeit VREF, d. h. einer mittleren unkorrigierten Geschwindigkeit des oder der Vorderräder, verglichen. Die auf diese Weise gebildete Ab­ weichung stellt den Antriebsschlupf dar, der im darauffol­ genden Schritt 112 als Betrag unter Zwischenschaltung bei­ spielsweise eines Kennfeldes in den Sollwert SW für die Stellgröße umgesetzt wird. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut gestartet. Der Sollwert der Stellgröße ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Begrenzungswinkel für die Drosselklappe der Brennkraft­ maschine, der vom Fahrer nicht überschritten werden kann oder ein Momentensollwert, der als obere Grenze für das Drehmoment der Antriebseinheit gilt.

Hat Schritt 108 ergeben, daß die Referenzgeschwindigkeit größer als die Schwellenreferenzgeschwindigkeit ist, wird gemäß Schritt 114 der Schlupf S seitenweise gebildet. Dies bedeutet, daß die Differenz zwischen dem Maximalwert der un­ korrigierten Hinterradgeschwindigkeiten und dem Maximalwert der unkorrigierten Vorderradgeschwindigkeiten gebildet wird. Daraufhin wird der Betrag dieses Schlupfwertes wie vorste­ hend beschrieben im Schritt 112 ausgewertet.

Wurde in Schritt 104 ermittelt, daß ein Notradbetrieb vor­ liegt, wird Schritt 108 unmittelbar durchgeführt, ohne eine Kurvenerkennung durchzuführen. Bei einem Notrad ist eine der Geschwindigkeiten wesentlich größer als die der anderen. Da die Schlupfberechnung in den Schritten 110 und 114 auf der Basis der unkorrigierten Geschwindigkeiten stattfindet, ent­ steht in beiden Fällen eine große positive bzw. negative Differenz, d. h. ein betragsmäßig großer Schlupfwert. Da bei der Sollwertbestimmung gemäß Schritt 112 der Betrag des Schlupfwertes eingesetzt wird, ergibt sich auf diese Weise ein Sollwert, der die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs au­ tomatisch begrenzt, da die Regelung von einem bedeutenden Antriebsschlupf ausgeht.

Während einer Kurvenfahrt steht die Stabilität des Fahrzeug­ verhaltens im Vordergrund. Daher sind bei der Bestimmung des Sollwertes Einflüsse, die auf unterschiedliche Raddurchmes­ ser zurückzuführen sind, nicht erwünscht. Wird im Schritt 106 Kurvenfahrt erkannt, wird der Schlupf daher auf der Ba­ sis der korrigierten Radgeschwindigkeiten bestimmt. Zunächst wird im Schritt 116 überprüft, ob eine Rechtskurve vorliegt. Dies erfolgt durch Vergleich der beiden Vorderradgeschwin­ digkeiten (nicht angetrieben), wobei der Geschwindigkeitsun­ terschied der korrigierten Geschwindigkeiten der nicht ange­ triebenen Räder ausgewertet wird, oder auf der Basis eines Querbeschleunigungssensorsignals, welches mit einem vorgege­ benen Schwellenwert verglichen wird. Liegt eine Rechtskurve vor, wird gemäß Schritt 118 die Regelabweichung RAKA auf der Basis der Differenz zwischen der linken korrigierten Hinter­ radgeschwindigkeit und der linken korrigierten Vorderradge­ schwindigkeit bestimmt. Von dieser wird ein Festwert V0 ab­ gezogen. Ferner wird gemäß Schritt 120 ein Faktor F auf der Basis der Referenzgeschwindigkeit ermittelt, beispielsweise auf der Basis einer Kennlinie. Daraufhin wird im Schritt 122 der Schlupf 5 mit der dort dargelegten Formel berechnet. Ge­ mäß dieser Formel wird die Differenz des Maximalwertes der korrigierten Geschwindigkeiten der Hinterräder und des Maxi­ malwertes der korrigierten Geschwindigkeiten der Vorderräder gebildet. Ferner wird die mit dem Gewichtungsfaktor F korri­ gierte Regelabweichung RAKA hinzuaddiert. Dadurch wird bei Kurvenfahrt der Schlupfwert vergrößert, um eine genügende Stabilitätsreserve zu erreichen. Nach Schritt 122 wird der Betrag des berechneten Schlupfes wie oben dargestellt ausge­ wertet. Hat Schritt 116 ergeben, daß keine Kurvenfahrt vor­ liegt, so liegt eine Linkskurve vor. Entsprechend wird im Schritt 124 der Gewichtungsfaktor RAKA auf der Basis der Differenz der korrigierten rechten Radgeschwindigkeiten ent­ sprechend der im Schritt 118 ausgeführten Formel berechnet. Dies bedeutet, daß jeweils bei der Schlupfberechnung die Re­ gelabweichung der kurvenäußeren Seite mit eingeht. Nach Schritt 124 wird der Schlupf über Schritt 120 gemäß Schritt 122 berechnet und der Sollwert auf der Basis des Schlupfbe­ trages gemäß Schritt 112 ermittelt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird auf Schritt 108 verzichtet und der Schlupf lediglich nach Maßgabe der Vorgehensweise in Schritt 114 bestimmt.

Bei der Bestimmung des Sollwertes im Schritt 112 wird im be­ vorzugten Ausführungsbeispiel ein Kennfeld eingesetzt, in welchen der Sollwert über den Betrag des Schlupfes und der Referenzgeschwindigkeit oder Fahrzeuggeschwindigkeit aufge­ tragen ist.

Anstelle oder zusätzlich zum Drosselklappenwinkel ist in ei­ ner Ausführung der Sollwert für die Stellgröße ein Maximal­ wert für die Einspritzmenge einer Brennkraftmaschine.

Claims (12)

1. Regelsystem für ein Fahrzeug, bei welchem wenigstens ein den Antriebsschlupf des Fahrzeugs kennzeichnendes Signal ermittelt wird, in dessen Abhängigkeit wenigstens eine Stellgröße gebildet wird, welche auf den Antriebsschlupf einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des An­ triebsschlupfes unmittelbar zur Bestimmung eines Sollwer­ tes für die Stellgröße herangezogen wird, wobei die Größe des Sollwerts abhängig von der Größe des Schlupfes ermit­ telt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert abhängig vom Betrag des berechneten Antriebs­ schlupfes bestimmt wird.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert nach Maßgabe eines Kenn­ feldes auf der Basis des Antriebsschlupfes und/oder sei­ nes Betrags ermittelt wird.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsschlupf aus der Differenz des Maximalwertes der Radgeschwindigkeiten der Hinterrä­ der und des Maximalwertes der Radgeschwindigkeiten der Vorderräder ermittelt wird.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Antriebsschlupfes die unkorrigierten Radgeschwindigkeitssignale herangezo­ gen werden.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem unteren Geschwindigkeitsbe­ reich der Schlupf auf der Basis der nicht korrigierten mittleren Antriebsradgeschwindigkeit und einer Referenz­ geschwindigkeit gebildet wird.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radgeschwindigkeiten mit einem Reifentoleranzabgleich korrigiert werden, wobei die kor­ rigierten Radgeschwindigkeiten bei einer Kurvenfahrt der Antriebsschlupfberechnung zugrunde liegen.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupfwert bei einer Kurvenfahrt auf der Basis der kor­ rigierten Radgeschwindigkeiten und der Regelabweichung auf der kurvenäußeren Fahrzeugseite gebildet wird.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Notradbetrieb auch bei Kur­ venfahrt der Schlupf auf der Basis der unkorrigierten Radgeschwindigkeitssignale berechnet wird.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Stellgröße ein Maximalwert für den Drosselklappenwinkel und/oder Ein­ spritzmenge einer Brennkraftmaschine ist.

11. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der kurvenäußeren Fahrzeugseite der Geschwin­ digkeitsunterschied der korrigierten Radgeschwindigkeiten der nicht angetreibenen Räder verwendet wird.

12. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der kurvenäußeren Fahrzeugseite das Signal ei­ nes Querbeschleunigungsgebers verwendet wird.