DE60319010T2 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines antriebsaggregats - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines antriebsaggregats Download PDF

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control unit
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Mitsuhiro Toyota-shi Nada
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsaggregats. Genauer ausgedrückt, die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Steuern eines Motors, welcher in einem Fahrzeug montiert ist und die Antriebskraft auf eine mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelte Antriebswelle überträgt, und ein entsprechendes Verfahren zum Steuern des Motors.
  • Stand der Technik
  • Von einem Motorsteuergerät nach dem Stand der Technik wird bei Auftreten eines beim Durchdrehen der Antriebsräder verursachten Schlupfes das von einem Motor erzeugte und auf die Antriebswelle übertragene Drehmoment begrenzt (siehe japanisches Dokument 10-304514 ). Dieses den Stand der Technik repräsentierende Motorsteuergerät erfaßt das Auftreten eines Schlupfes, wenn die Winkelbeschleunigung (zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit) der Antriebsräder einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet, und verringert das vom Motor erzeugte Drehmoment, um den Schlupf zu verringern.
  • Der Einreicher der vorliegenden Erfindung hat bereits eine Technologie vorgeschlagen, nach welcher wiederholtes Auftreten und Konvergieren verursachter Schlupfe verhindert wird. Nach dieser Technologie wird das von einem Motor erzeugte Drehmoment begrenzt, wenn die Winkelbeschleunigung der Antriebsräder einen voreingestellten Schwellenwert überschrei tet, die Drehmomentbegrenzung aber wieder aufgehoben, wenn durch die Drehmomentbegrenzung die Winkelbeschleunigung den voreingestellten Schwellenwert unterschritten hat und vorbestimmte Aufhebungsbedingungen erfüllt sind (siehe japanisches Dokument 2001-295676 ).
  • Im Dokument US 6,74,998 B1 ist ein Steuergerät für Elektrofahrzeuge offenbart, welches einen Vektorsteuerinverter zum Steuern des die Antriebsräder des Fahrzeugmotors antreibenden Elektromotors aufweist, der den Motorprimärstrom in eine Erregerstrom-Komponente und eine Drehmomentstrom-Komponente unterteilt und auf der Grundlage eines entsprechend designierten Kommandos die entsprechende der beiden Stromkomponenten steuert, und dadurch kennzeichnet ist, daß es außerdem einen Detektor zum Erfassen der Radgeschwindigkeit (einschließlich Rotorfrequenz des Motors proportional der Radgeschwindigkeit), einen Detektor zum Erfassen von Radrutsch- und -schlupfvorgängen auf der Grundlage eines Differentialwertes (Änderungsrate pro Zeit) der erfaßten Radgeschwindigkeit, einen Detektor zum Erfassen der wiederhergestellten Radbodenhaftung auf der Grundlage des Differentialwertes und des doppelten Differentialwertes der erfaßten Radgeschwindigkeit und einen Einsteller zum Einstellen des designierten Kommandos für die Drehmomentstrom-Komponente als Reaktion auf die von den Detektoren erfaßten Werte aufweist.
  • Im Dokument EP 1 147 937 A2 ist eine Technologie zur Fahrzeugschlupfsteuerung offenbart, wobei die Begrenzungen des auf eine Antriebswelle übertragenen Drehmoments verstärkt werden, wenn die Winkelbeschleunigung AX der Antriebswelle einen ersten spezifischen Schwellenwert überschreitet. Die verstärkten Drehmomentbegrenzungen werden wieder aufgehoben, wenn die Winkelbeschleunigung den ersten spezifischen Schwellenwert unterschritten hat und außerdem eine spezifi sche Beschränkungsaufhebungsbedingung erfüllt ist. Die Drehmomentbegrenzungen sind in einem Diagramm dargestellt, welches das Absenken eines oberen Drehmomentlimits Tmax mit steigender Winkelbeschleunigung AX wiederspiegelt. Die Drehmomentbegrenzungen werden durch Verschieben der Lage der Drehmomentachse zur Winkelbeschleunigungsachse bei Beibehaltung der Diagrammform verstärkt oder abgeschwächt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das Motorsteuergerät und das entsprechende Motorsteuerverfahren gemäß dieser Erfindung haben zum Ziel, die Nachteile eines Motorsteuergerätes und eines Motorsteuerverfahrens gemäß dem Stand der Technik zu eliminieren und wiederholtes Auftreten und wiederholte Tendenz zum Auftreten von Schlupf zu verhindern. Das Motorsteuergerät und das Motorsteuerverfahren gemäß dieser Erfindung haben auch zum Ziel, das auf die Antriebswelle zu übertragende Drehmoment auf einen den Schlupfzustand entsprechenden adäquaten Wert zu bringen, ohne dieses übermäßig zu begrenzen.
  • Wenigstens ein Teil der genannten und der weiteren darauf bezogenen Aufgaben erfüllen das Motorsteuergerät und das entsprechende Motorsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, deren Anordnungen nachfolgend beschrieben werden.
  • Das Motorsteuergerät gemäß dieser Erfindung steuert einen Motor, welcher in einem Fahrzeug montiert ist und das erzeugte Drehmoment auf eine an die Fahrzeugantriebsräder gekoppelte Antriebswelle überträgt, und weist folgende Elemente auf: ein Winkelbeschleunigungsmeßmodul zum Messen der Winkelbeschleunigung entweder der Antriebswelle oder der Motordrehwelle, ein erstes Schlupferfassungsmodul zum Erfassen eines beim Durchdrehen der Antriebsräder verursachten Schlupfes auf der Grundlage der gemessenen Winkelbeschleuni gung, ein erstes Drehmomentbegrenzungssteuermodul, welches als Reaktion auf das vom ersten Schlupferfassungsmodul erfaßten Schlupfes das Ausgangsdrehmoment begrenzt und den Motor bei dem begrenzten Drehmoment steuert, um den Schlupf zu verringern, ein erstes Integrationsmodul, welches die vom Winkelbeschleunigungsmeßmodul gemessene Winkelbeschleunigung integriert, um deren zeitliche Integration seit dem Erfassen des Schlupfes durch das erste Schlupferfassungsmodul vorzugeben, und ein erstes Drehmomentrückstellsteuermodul, welches als Reaktion auf wenigstens die Schlupfverringerungstendenz das vom ersten Drehmomentbegrenzungssteuermodul begrenzte Ausgangsdrehmoment gemäß der vom ersten Integrationsmodul gegebenen zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung rückstellt und den Motor auf der Grundlage des rückgestellten Ausgangsdrehmoments steuert.
  • Als Reaktion auf das Erfassen eines durch Durchdrehen der Antriebsräder bewirkten Schlupfes auf der Grundlage der gemessenen Winkelbeschleunigung der Antriebswelle oder der Drehwelle begrenzt das Motorsteuergerät gemäß dieser Erfindung das Ausgangsdrehmoment und steuert den Motor auf der Grundlage des begrenzten Drehmoments, um den Schlupf zu verringern. Das Motorsteuergerät integriert die Winkelbeschleunigung, um deren zeitliche Integration seit dem Erfassen des Schlupfes vorzugeben. Als Reaktion auf wenigstens die Schlupfverringerungstendenz bewirkt das Motorsteuergerät das Rückstellen des gemäß der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung begrenzten Drehmoments und steuert den Motor auf der Grundlage des rückgestellten Drehmoments. Es wird erwartet, daß die zeitliche Integration der Winkelbeschleunigung seit dem Erfassen des Schlupfes den Schlupfzustand wiederspiegelt. Durch Rückstellen des Ausgangsdrehmoments, welches beim Auftreten des Schlupfs gemäß der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung als Reaktion auf wenigs tens die Schlupfverringerungstendenz begrenzt wurde, wird das Auftreten eines erneuten Schlupfes effektiv verhindert.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Motorsteuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung kann das erste Schlupferfassungsmodul die vom Winkelbeschleunigungsmeßmodul gemessene Winkelbeschleunigung mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleichen, um einen Schlupf zu erfassen, während das erste Integrationsmodul die Winkelbeschleunigung über einen Integrationsintervall integrieren kann, wenn die gemessene Winkelbeschleunigung den voreingestellten Schwellenwert einmal überschreitet und diesen wieder unterschreitet. Das Motorsteuergerät dieser Ausführungsform erkennt den momentanen Schlupfzustand genau und bewirkt das Rückstellen des begrenzten Drehmoments.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Motorsteuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung kann das erste Drehmomentrückstellsteuermodul den Grad der Rückstellung des begrenzten Drehmoments in Übereinstimmung mit der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung variieren und den Motor bei verändertem Drehmomentrückstellgrad steuern. Beim Motorsteuergerät dieser Ausführungsform kann das erste Drehmomentrückstellsteuermodul über eine längere zeitliche Integration der Winkelbeschleunigung den Motor bei einem geringen Rückstellgrad steuern. Vom Motorsteuergerät dieser Ausführungsform wird bei einer längeren zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung der Antriebswelle, welche auf eine größere Wahrscheinlichkeit des Auftreten eines erneuten Schlupfs hindeutet, ein geringerer Rückstellgrad des begrenzten Drehmoments vorgegeben, während bei einer kürzeren zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung der Antriebswelle, welche auf eine geringere Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines erneuten Schlupfs hindeutet, ein größe rer Rückstellgrad des begrenzten Drehmoments vorgegeben wird. Diese Anordnung ermöglicht das Rückstellen des begrenzten Ausgangsdrehmoments auf einen adäquaten Wert, um das Auftreten eines erneuten Schlupfs zu verhindern. Außerdem kann beim Motorsteuergerät dieser Ausführungsform das erste Drehmomentrückstellsteuermodul bei der Rückstellung des begrenzten Drehmoments ein der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung entsprechendes maximales Drehmoment vorgeben und den Motor auf der Grundlage des vorgegebenen maximalen Drehmoments als obere Grenze steuern.
  • Bei noch einer bevorzugten Ausführungsform des Motorsteuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Reaktion auf das ständige Messen eines Negativwertes der Winkelbeschleunigung durch das Winkelbeschleunigungsmeßmodul über eine vorgegebene Zeitdauer das erste Drehmomentrückstellsteuermodul das begrenzte Drehmoment rückstellen und den Motor auf der Grundlage des rückgestellten Drehmoments steuern.
  • Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Motorsteuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung kann das erste Drehmomentrückstellsteuermodul den Grad der Begrenzung des Ausgangsdrehmoments in Übereinstimmung mit der gemessenen Winkelbeschleunigung verändern und den Motor auf der Grundlage des veränderten Drehmomentbegrenzungsgrades steuern. Das Motorsteuergerät dieser Ausführungsform begrenzt effektiv das Ausgangsdrehmoment des Motors in Übereinstimmung mit dem Schlupfgrad. Beim Motorsteuergerät dieser Ausführungsform kann bei einer gemessenen höheren Winkelbeschleunigung das erste Drehmomentbegrenzungssteuermodul auf der Grundlage eines höheren Drehmomentbegrenzungsgrades den Motor steuern. Beim Motorsteuergerät dieser Ausführungsform kann das erste Drehmomentbegrenzungssteuermodul beim Begren zen des Drehmoments ein der gemessenen Winkelbeschleunigung entsprechendes maximales Drehmoment vorgegeben und auf der Grundlage des vorgegebenen maximalen Drehmoments den Motor steuern.
  • Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motorsteuergerätes kann das Fahrzeug angetriebene Räder aufweisen, welche von den Antriebsrädern angetrieben werden. Zum Motorsteuergerät dieser Ausführungsform gehören außerdem ein Meßmodul zum Messen der Drehgeschwindigkeit der Antriebsräder, ein Meßmodul zum Messen der Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Räder, ein zweites Schlupferfassungsmodul zum Erfassen eines beim Durchdrehen der Antriebsräder auftretenden Schlupfes auf der Grundlage der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der gemessenen Drehgeschwindigkeit der Antriebsräder und der gemessenen Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Räder, und ein zweites Drehmomentbegrenzungssteuermodul zum Begrenzen des Ausgangsdrehmoments als Reaktion auf Erfassen eines Schlupfes durch das zweite Schlupferfassungsmodul und zum Steuern des Motors auf der Grundlage des begrenzten Drehmoments, um den Schlupf zu verringern. Vom Motorsteuergerät dieser Ausführungsform wird auf der Grundlage der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Raddrehgeschwindigkeit der Antriebsräder und der Raddrehgeschwindigkeit der angetriebenen Räder ein Schlupf erfaßt, welcher aus einer Veränderung der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle nicht erfaßbar ist, und dieser entsprechend verringert.
  • Das erfindungsgemäßes Motorsteuergerät einer bevorzugten Ausführungsform, welches zum Erfassen eines Schlupfs aus der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Radgeschwindigkeit der Antriebsräder und der Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder konstruiert ist, weist außerdem ein zweites Integ rationsmodul zum Integrieren der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der gemessenen Radgeschwindigkeit der Antriebsräder und der Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder auf, welches die zeitliche Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz seit dem Erfassen des Schlupfs durch das zweite Schlupferfassungsmodul vorgibt. Das zweite Drehmomentbebgrenzungssteuermodul begrenzt das Ausgangsdrehmoment entsprechend der zeitlichen Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz und steuert den Motor auf der Grundlage des begrenzten Drehmoments. Das Motorstreuergerät dieser Ausführungsform erkennt den Schlupfgrad aus der zeitlichen Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz und begrenzt somit das vom Motor erzeugte Ausgangsdrehmoment. Beim Motorsteuergerät dieser Ausführungsform kann das zweite Schlupferfassungsmodul die Radgeschwindigkeitsdifferenz mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleichen, um einen Schlupf zu erfassen, und das zweite Drehmomentbegrenzungssteuermodul das Ausgangsdrehmoment entsprechend der zeitlichen Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz, seit diese den vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat, begrenzen und den Motor auf der Grundklage des begrenzten Drehmoments steuern. Beim erfindungsgemäßen Motorsteuergerät kann das zweite Drehmomentbegrenzungssteuermodul den Grad der Begrenzung des Ausgangsdrehmoments entsprechend der zeitlichen Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz variieren und den Motor auf der Grundlage des veränderten Grades der Drehmomentbegrenzung steuern. Durch diese Annordnung wird das Ausgangsdrehmoment des Motors In Übereinstimmung mit dem Schlupfgrad effektiv begrenzt. Beim erfindungsgemäßen Motorsteuergerät kann das zweite Drehmomentbegrenzungssteuermodul den Motor auf der Grundlage eines aus einer längeren zeitlichen Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz sich ergebenden höheren Drehmomentbegrenzungsgrades steuern.
  • Das erfindungsgemäße Motorsteuergerät einer bevorzugten Ausführungsform, welches konstruiert ist, um die Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der Radgeschwindigkeit der Antriebsräder und der Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und aus dem Vergleich einen Schlupf zu erfassen, weist außerdem ein zweites Drehmomentrückstellmodul auf, welches in dem Fall, daß das zweite Schlupferfassungsmodul ein Unterschreiten des vorgegebenen Schwellenwertes der Radgeschwindigkeitsdifferenz ermittelt hat, das vom zweiten Drehmomentbegrenzungssteuermodul begrenzte Ausgangsdrehmoment rückstellt und den Motor auf der Grundlage des rückgestellten Drehmoments steuert. Durch diese Anordnung wird erneutes Auftreten von Schlupf effektiv verhindert.
  • Nach einem Motorsteuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein in einem Fahrzeug installierter Motor angetrieben und gesteuert, um ein Ausgangsdrehmoment zu erzeugen und dieses auf die mit Antriebsrädern gekoppelte Antriebswelle zu übertragen, wobei dieses Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Messen der Winkelbeschleunigung entweder der Antriebswelle oder der Motordrehwelle, b) Erfassen eines beim Durchdrehen der Antriebsräder auftretenden Schlupfes auf der Grundlage der gemessenen Winkelbeschleunigung, c) Begrenzen des Ausgangsdrehmoments als Reaktion auf den in Schritt b) erfaßten Schlupf und Steuern des Motors auf der Grundlage des begrenzten Drehmoments zur Verringerung des Schlupfes, d) Integrieren der in Schritt a) gemessenen Winkelbeschleunigung, um deren zeitliches Integration seit dem Erfassen des Schlupfes in Schritt b) vorzugeben, und e) Rückstellen des in Schritt c) begrenzten Drehmoments entsprechend der in Schritt d) vorgegebenen zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung als Reaktion auf wenigstens die Schlupfverringerung und Steuern des Motors auf der Grundlage des rückgestellten Drehmoments.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Motorsteuerverfahrens kann in Schritt b) die in Schritt a) gemessene Winkelbeschleunigung mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden, um einen Schlupf zu erfassen, und in Schritt d) die gemessene Winkelbeschleunigung über die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem diese den vorgegebenen Schwellenwert einmal überschritten hat, und dem Zeitpunkt, zu welchem diese den vorgegebenen Schwellenwert wieder unterschreitet, integriert werden.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motorsteuerverfahrens kann in Schritt e) der Rückstellgrad des in Schritt c) begrenzten Drehmoments gemäß der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung verändert und der Motor auf der Grundlage des veränderten Rückstellgrades des begrenzten Drehmoments gesteuert werden. Beim Motorsteuerverfahren dieser Ausführungsform kann in Schritt e) bei einer längeren zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung der Motor bei einem geringeren Rückstellgrad des begrenzten Drehmoments gesteuert werden. Beim Motorsteuerverfahren dieser Ausführungsform kann in Schritt e) beim Rückstellen des begrenzten Drehmoments das maximale Drehmoment auf der Grundlage der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung vorgegeben und der Motor auf der Grundlage des vorgegebenen maximalen Drehmoments als obere Grenze gesteuert werden.
  • Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens kann in Schritt e) als Reaktion auf eine in Schritt a) über einen vorgegebenen Zeitraum ständig gemessene negative Winkelbeschleunigung das be grenzte Drehmoment rückgestellt und der Motor auf der Grundlage des rückgestellten Drehmoments gesteuert werden.
  • Die erfindungsgemäße Technologie ist jedoch nicht auf das Motorsteuergerät oder das entsprechende Motorsteuerverfahren wie oben beschrieben beschränkt, sondern auch bei einem Fahrzeug angewendet werden, welches von einem Motor in Verbindung mit dem Motorsteuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung angetrieben wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch die Konfiguration eines Elektrofahrzeugs 10, welches mit einem Motorsteuergerät 20 als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.
  • 2 zeigt im Flußplan ein Motorantriebssteuerprogramm, welches von einer zum Motorsteuergerät 20 gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 3 zeigt in Diagrammform die Veränderung des erforderlichen Motordrehmoments Tm* in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Beschleunigeröffnungsgrad Acc.
  • 4 zeigt im Flußplan ein Programm zur Bestimmung des Schlupfzustandes, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 5 zeigt im Flußplan ein Programm zum Steuern des Schlupfzustandes, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 6 zeigt in Diagrammform die Veränderung des maximalen Drehmoments Tmax in Abhängigkeit von der Winkelbeschleunigung α eines Motors 12.
  • 7 zeigt im Flußplan ein Programm zum Steuern des Motors bei Tendenz zu Schlupf, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 8 zeigt im Flußplan ein Programm zum Einstellen der Drehmomentrückstellbegrenzung δ1, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 9 zeigt in Diagrammen die Veränderung des Ausgangsdrehmoments eines Motors 12 in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelbeschleunigung α der Drehwelle des Motors 12.
  • 10 zeigt in Diagrammen das Einstellen des maximalen Drehmoments Tmax des Motors 12 in Abhängigkeit von der Winkelbeschleunigung α.
  • 11 zeigt im Flußplan ein bei Auftreten eines geringen Schlupfes ablaufendes Steuerprogramm, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 12 zeigt im Flußplan ein Programm zum Einstellen der Drehmomentbegrenzungsrate δ2, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 13 zeigt im Flußplan ein bei Tendenz zum Auftreten eines geringen Schlupfes ablaufendes Steuerprogramm, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.
  • 14 zeigt in Diagrammen die Veränderung des Ausgangsdrehmoments des Motors 12 in Abhängigkeit von der Veränderung der Geschwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen den Antriebsrädern 18a, 18b und den angetrieben Rädern 19a, 19b.
  • 15 zeigt in Diagrammen das Einstellen des maximalen Drehmoments Tmax des Motors 12 in Abhängigkeit von der Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV.
  • 16 zeigt schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 110.
  • 17 zeigt schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 210.
  • 18 zeigt schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 310.
  • Beste Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird eine Art der Realisierung dieser Erfindung als eine bevorzugte Ausführungsform derselben beschrieben. 1 zeigt schematisch die Konfiguration eines Elektrofahrzeugs 10, welches mit einem Motorsteuergerät 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. Wie aus 1 hervor geht, dient das Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform zum Antreiben und Steuern eines Motors 12, welcher über eine Inverterschaltung 14 von einer Batterie 16 mit elektrischem Strom gespeist wird und die Antriebskraft auf eine an die Antriebsräder 18a, 18b des Elektrofahrzeugs 10 gekoppelte Antriebswelle überträgt. Zum Motorsteuergerät 20 gehören ein den Drehwinkel θ der Drehwelle des Motors 12 messender Drehwinkelsensor 22, ein die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 messender Geschwindigkeitssensor 24, Radgeschwindigkeitssensoren 26a, 26b, 28a, 28b zum Messen der Geschwindigkeiten der beiden Antriebsräder (Vorderräder) 18a und 18b und der von den Antriebsrädern angetriebenen Räder (Hinterräder) 19a und 19b, mehrere Sensoren zum Erfassen der vom Fahrzeugführer durchgeführten Operationen (z. B. ein Sensor 32 zum Erfassen der Stellung des Schalthebels 31, ein Sensor 34 zum Erfassen des Betätigungswegs des vom Fahrzeugführer betätigten Beschleunigungspedals 33 (Beschleunigeröffnungsgrades), ein Sensor 36 zum Erfassen des Betätigungswegs des vom Fahrzeugführer betätigten Bremspedals 35 und eine die entsprechenden Elemente des Gerätes steuernde elektronische Steuereinheit 40.
  • Der Motor 12 ist zum Beispiel ein allgemein bekannter Synchronmotorgenerator, welcher Motor- und Generatorfunktion hat. Zur Inverterschaltung 14 gehören mehrere Schaltelemente, welche die von der Batterie 16 abgegebene Elektroenergie in eine für das Betätigen des Motors 12 geeignete andere Form der Elektroenergie umwandeln. Der Aufbau des Motors 12 und jener der Inverterschaltung 14 sind allgemein bekannt, demzufolge nicht Hauptgegenstand dieser Erfindung und werden hier nicht detailliert beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 40 ist ein Mikroprozessor mit einer CPU 42, einem ROM 44 zum Speichern von Verarbeitungsprogrammen, einem RAM 46 zum vorübergehenden Speichern von Daten und mit Eingabe-/Ausgabekanälen (nicht dargestellt). Die elektronische Steuereinheit 40 empfängt über den Eingabekanal den vom Drehwinkelsensor 22 gemessenen Drehwinkel θ der Drehwelle des Motors 12, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 gemessenen Geschwindigkeit V des Fahrzeugs 10, die von den Radgeschwindigkeitssensoren 26a, 26b gemessenen Geschwindigkeiten Vf1 bzw. Vf2 der Antriebsräder 18a, 18b, die von den Radge schwindigkeitssensoren 28a und 28b gemessenen Geschwindigkeiten Vr1 bzw. Vr2 der angetriebenen Räder 19a, 19b, die vom Sensor 32 erfaßte Schalthebelstellung, den vom Gaspedalsensorsensor 34 erfaßten Beschleunigeröffnungsgrad Acc und den vom Bremspedalsensor 36 erfaßten Bremspedalbetätigungsweg. Von der elektronischen Steuereinheit 40 werden über deren Ausgabekanal entsprechende Steuersignale, z. B. Schaltsteuersignale an die Schaltelemente der Inverterschaltung 14 gesendet, um den Motor 12 anzutreiben und zu steuern.
  • Die Beschreibung bezieht sich auf Operationen des beschriebenen Motorsteuergerätes 20, besonders auf die Serie von Operationen für das Antreiben und Steuern des Motors 12 bei einem aus dem Durchdrehen der Antriebsräder 18a und 18b des Fahrzeugs 10 resultierenden Schlupf. 2 zeigt im Flußplan ein Programm für das Steuern des Motorantriebs, welches von der zum Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform gehörenden elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird. Dieses Steuerprogramm läuft in bestimmten Zeitintervallen (z. B. nach jeweils 8 ms) wiederholt ab.
  • Wenn dieses Motorsteuerprogramm gestartet wird, werden in Schritt S100 von der elektronischen Steuereinheit 40 verschiedene Meßdaten eingegeben, z. B. der vom Gaspedalsensor 34 erfaßte Beschleunigeröffnungsgrad Acc, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V, die von den Radgeschwindigkeitssensoren 26a, 26b, 28a und 28b erfaßten Radgeschwindigkeiten Vf bzw. Vr und die Motordrehzahl Nm, berechnet aus dem vom Drehwinkelsensor 22 gemessenen Drehwinkel θ. Bei dieser Ausführungsform repräsentieren die Radgeschwindigkeiten Vf und Vr die von den Radgeschwindigkeitssensoren 26a und 26b gemessenen durchschnittlichen Radgeschwindigkeiten Vf1 und Vf2 bzw. die von den Radgeschwindigkeitssensoren 28a und 28b gemessenen durch schnittlichen Radgeschwindigkeiten Vr1 und Vr2. Bei dieser Ausführungsform wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 gemessen, kann aber auch aus den von den Radgeschwindigkeitssensoren 26a, 26b, 28a und 28b gemessenen Radgeschwindigkeiten Vf1, Vf2, Vr1 und Vr2 berechnet werden.
  • Danach geht der Ablauf zu Schritt S102 über, um ein dem eingegebenen Beschleunigeröffnungsgrad Acc und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V erforderliches Drehmoment Tm* vorzugeben. Bei dieser Ausführungsform wird in den ROM 44 eine die Beziehung zwischen dem erforderlichen Motordrehmoment Tm* und dem Beschleunigeröffnungsgrad Acc sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit V wiederspiegelnde Tafel eingespeichert und aus dieser auf der Grundlage des eingegebenen Beschleunigeröffnungsgrades Acc und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V das erforderliche Motordrehmoment Tm* gelesen. Ein Beispiel einer solchen Tafel ist in 3 dargestellt.
  • Von der CPU 42 wird in Schritt S104 aus der in Schritt S100 eingegebenen Motordrehzahl Nm die Winkelbeschleunigung α und in Schritt S106 aus den ebenfalls in Schritt S100 eingegebenen durchschnittlichen Radgeschwindigkeiten Vf und Vr die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV berechnet. Bei dieser Ausführungsform wird die Winkelgeschwindigkeit α durch Subtraktion der im vorangegangenen Programmzyklus eingegebenen Drehzahl Nm von der im momentanen Programmzyklus eingegebenen Drehzahl Nm (momentane Drehzahl Nm – vorhergehende Drehzahl Nm) erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV durch Subtraktion des Durchschnittswertes Vf aus Vf1 und Vf2 vom Durchschnittswert Vr aus Vr1 und Vr2 (Vr – Vf) erhalten. Bei dieser Ausführungsform hat die Winkelbeschleunigung α die Einheit (min–1/8 ms), da der Durchführungsintervall des Programms 8 ms beträgt, während die Drehzahl Nm die Einheit Anzahl der Umdrehungen pro Minute (min–1) hat. Für die Winkelbeschleunigung α kann aber auch eine andere geeignete Einheit gewählt werden, sofern die Winkelbeschleunigung sich als zeitliche Änderung der Drehzahl ausdrücken läßt. Um das Auftreten potentieller Fehler zu verhindern, können die Winkelbeschleunigung α und die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV Durchschnittswerte sein, die aus einer vorbestimmten Anzahl an Programmzyklen (z. B. 3) berechnet wurden.
  • In Schritt S108 bestimmt die CPU 42 aus der berechneten Winkelbeschleunigung α und der berechneten Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV den Schlupfzustand der Antriebsräder 18a und 18b. Die Bestimmung des Schlupfzustandes erfolgt nach dem in 4 dargestellten Programm. Bevor die Beschreibung des in 2 dargestellten Programms fortgesetzt wird, erfolgt die Beschreibung des in 4 dargestellten Programms. Wenn dieses Programm gestartet wird, vergleicht in Schritt S130 die CPU 42 der elektronischen Steuereinheit 40 die in Schritt S104 des in 2 dargestellten Programms berechnete Winkelbeschleunigung α mit einem vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf, welcher auf das Auftreten eines durch Durchdrehen der Räder verursachten Schlupfes hinweist. Wenn die berechte Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S132 über, in welchem die CPU 42 das Auftreten eines Schlupfes bei den Rädern 18a und 18b bestimmt und das einen Schlupf repräsentierende Flag F1 auf „1" stellt, bevor dieses Schlupfzustandbestimmungsprogramm verlassen wird. Wenn die berechnete Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf nicht überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S134 über, in welchem die CPU 42 ermittelt, ob das Flag F1 auf 1 gesetzt ist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S136 über, in welchem die CPU 42 ermittelt, ob die berechnete Winkelbeschleunigung α negativ ist und ob die negative Winkelbeschleunigung α über einen vorgegeben Zeitraum sich erstreckt hat. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S138 über, in welchem die CPU 42 die Tendenz der Antriebsräder 18a und 18b zum Auftreten von Schlupf bestimmt und das die Tendenz zum Schlupf wiederspiegelnde Flag F2 auf „1" setzt, bevor dieses Programm wieder verlassen wird. Wenn die Winkelbeschleunigung α nicht negativ ist oder die negative Winkelbeschleunigung α bei auf „1" gestelltem Flag F1 über den vorgegebenen Zeitraum sich erstreckt hat, bestimmt die CPU 42, daß keine Tendenz zum Auftreten von Schlupf vorliegt, worauf dieses Programm beendet wird.
  • Wenn die berechnete Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αShlupf nicht überschreitet und das Schlupfflag F1 nicht auf „1" gesetzt ist, zeigt das auf der Winkelbeschleunigung α basierende Bestimmungsergebnis keinen Schlupf an. Danach geht der Ablauf zu Schritt S140 über, in welchem die in Schritt S106 gemäß 2 berechnete Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV mit dem vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf verglichen wird. Wenn die berechnete Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV den vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S142 über, in welchem bei leichter Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit α das Auftreten eines geringfügigen Schlupfes ermittelt und das Flag F3 für geringfügigen Schlupf auf „1" setzt, bevor dieses Schlupfzustandbestimmungsprogramm wieder verlassen wird. Wenn aber die berechnete Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV den vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf nicht überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt 144 über, in welchem die CPU 42 ermittelt, ob das Flag F3 für geringen Schlupf auf 1 gesetzt ist. Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S146 über, in welchem die CPU 42 bestimmt, daß die Antriebsräder 18a und 18b zu geringem Schlupf neigen, und das Flag F4 für geringen Schlupf auf „1" setzt, bevor dieses Schlupfzustandbestimmungsprogramm wieder verlassen wird. Bei dieser Ausführungsform wird der Schlupfzustand der Antriebsräder 18a und 18b aus der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV ermittelt, da die Antriebsräder 18a und 18b bei geringfügigem Verschleiß und bestimmten Straßenverhältnissen zu geringfügigem Durchdrehen neigen, selbst wenn die Winkelbeschleunigung α sich nicht wesentlich erhöht, um das Auftreten eines großen Schlupfes anzudeuten.
  • Wenn die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV den vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf nicht überschreitet und das Flag F3 für geringen Schlupf nicht auf 1 gesetzt ist, geht der Ablauf zu Schritt S148 über, in welchem die CPU 42 bestimmt, daß bei den Antriebsrädern 18a und 18b kein Schlupf irgendeiner Art zu verzeichnen ist, und alle Flags F1 bis F4 auf „0" setzt, bevor dieses Schlupfzustandbestimmungsprogramm wieder verlassen wird.
  • Mit Beendigung des in 4 dargestellten Schlupfzustandbestimmungsprogramm kehrt der Ablauf zu dem in 2 dargestellten Motorsteuerprogramm zurück, um die erforderliche Steuerung entsprechend dem ermittelten Schlupfzustand (Schritte S112 bis S120) durchzuführen und dieses Motorsteuerprogramm zu beenden. Wenn alle Flags F1 bis F4 auf „0" gesetzt sind, deutet das auf kein Auftreten von Schlupf hin, so daß die Greifsteuerung (Schritt S112) ausgelöst wird. Wenn das Flag F1 auf „1" und das Flag F2 auf „0" gesetzt ist, deutet das auf das Auftreten eines großen Schlupfes hin, so daß die Schlupfzustandsteuerung (Schritt S114) aus gelöst wird. Wenn beide Flags F1 und F2 auf „1" gesetzt sind, deutet das auf die Tendenz zu einem großen Schlupf hin, so daß die Schlupftendenzzustandsteuerung (Schritt S116) ausgelöst wird. Wenn das Flag F3 auf „1" und das Flag F4 auf „0" gesetzt ist, deutet das auf das Auftreten eines geringen Schlupfes hin, so daß die für geringen Schlupf geltende Steuerung (Schritt S118) ausgelöst wird. Wenn beide Flags F3 und F4 auf „1" gesetzt sind, deutet das auf die Tendenz zum Auftreten eines geringen Schlupf hin, so daß die für die Tendenz zum Auftreten eines geringen Schlupfs geltende Steuerung (Schritt S120) ausgelöst wird. Die einzelnen Steuerungsarten werden nachfolgend detailliert beschrieben.
  • Die bei Greifen der Räder ablaufende Steuerung ist die Normalsteuerung, welche den Motor 12 so steuert, daß dieser das vorgegebene erforderliche Drehmoment Tm* erzeugt.
  • Die Schlupfzustandsteuerung läuft gemäß dem in 5 dargestellten Programm ab und wird durchgeführt, um den Motor 12 so zu steuern, daß eine Verringerung der beim Auftreten eines Schlupfes ansteigenden Winkelbeschleunigung α erfolgt. In Schritt S150 als erster Schritt dieses Programms wird von der CPU 42 die Winkelbeschleunigung α mit dem vorgegebenen Spitzenwert αSpitze verglichen. Wenn die Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Spitzenwert αSpitze überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S152 über, um den Spitzenwert αSpitze auf den momentanen Wert der Winkelbeschleunigung α zu bringen. Der Spitzenwert αSpitze repräsentiert die bei Auftreten eines Schlupfes sich vergrößernde Winkelbeschleunigung α und wird ausgangs auf 0 eingestellt. Bis die Winkelbeschleunigung α auf den Maximalwert ansteigt, wird der Spitzenwert αSpitze sukzessive auf den momentanen Wert verändert. Wenn die sich erhöhende Winkelbeschleunigung α den Maximalwert erreicht, wird dieser Wert als Spitzenwert αSpitze festgeschrieben. Sobald dieser Spitzenwert vorgegeben ist, geht der Ablauf zu Schritt S154 über, in welchem die CPU 42 das diesem Spitzenwert entsprechende Ausgangsdrehmoment des Motors 12 als maximales Drehmoment Tmax vorgibt. Bei dieser Ausführungsform wird zur Vorgabe des maximalen Drehmoments Tmax das in 6 dargestellte Diagramm herangezogen. 6 zeigt die Veränderung des maximalen Drehmoments Tmax als Funktion der Winkelbeschleunigung α. Wie aus diesem Diagramm hervor geht, verringert das maximale Drehmoment Tmax sich mit steigender Winkelbeschleunigung α. Mit dem Steigen des Spitzenwertes αSpitze der Winkelbeschleunigung α, d. h. mit größer werdendem Schlupf, wird ein geringeres maximales Drehmoment Tmax vorgegeben, welches der Motor 12 als Ausgangsdrehmoment erzeugen muß.
  • Sobald das maximale Drehmoment Tmax vorgegeben ist, geht der Ablauf zu Schritt 156 über, um das erforderliche Motordrehmoment Tm* mit dem maximalen Drehmoment Tmax zu vergleichen. Wenn das erforderliche Motordrehmoment Tm* das maximale Drehmoment Tmax überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S158 über, um das erforderliche Drehmoment Tm* auf das maximale Drehmoment Tmax zu begrenzen. Danach geht der Ablauf zu Schritt S160 über, in welchem die CPU 42 ein Zieldrehmoment vorgibt und den Motor 12 so steuert, daß dieser ein dem Zieldrehmoment Tm* entsprechendes Drehmoment erzeugt, bevor dieses Schlupfzustandsteuerprogramm wieder verlassen wird. Das Ausgangsdrehmoment des Motors 12 bei Auftreten eines Schlupfes wird auf einen kleineren Wert (d. h. auf das dem Spitzenwert αSpitze der Winkelbeschleunigung α entsprechende maximale Drehmoment Tmax gemäß 6) herabgesetzt, um den Schlupf umgehend zu verringern. Durch diese Begrenzung wird der Schlupf effektiv verringert.
  • Bei Tendenz zum Auftreten von Schlupf läuft das in 7 dargestellte Motorsteuerprogramm ab und wird durchgeführt, um das als Reaktion auf die steigende Winkelbeschleunigung α während der Schlupfzustandsteuerung begrenzte Drehmoment rückzustellen. In Schritt S170 als erster Schritt dieses Programms gibt die elektronische Steuereinheit 42 ein Drehmomentrückstellimit δ1 (mit der gleichen Einheit wie die der Winkelbeschleunigung [min–1/8 ms]) vor. Das Drehmomentrückstellimit δ1 ist ein Parameter, welcher zum Einstellen des Rückstellgrades des während der Schlupfzustandsteuerung entsprechend dem Spitzenwert αSpitze begrenzten Drehmoments verwendet wird, um das maximale Drehmoment Tmax wieder zu vergrößern. Das Drehmomentrückstellimit δ1 wird entsprechend dem in 8 dargestellten, nachfolgend detailliert beschriebenen Programm vorgegeben. Dieses Programm läuft ab, wenn, wie in Schritt S132 des Schlupfzustandbestimmungsprogramms gemäß 4 angedeutet, das Schlupfflag F1 von 0 auf 1 gesetzt wird (d. h. wenn die berechnete Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf überschreitet). In Schritt S190 als erster Schritt dieses Programms gibt die elektronische Steuereinheit 42 die Motordrehzahl Nm ein, welche aus dem vom Drehwinkelsensor 22 erfaßten Drehwinkel θ berechnet wurde. Danach geht der Ablauf zu Schritt S192 über, in welchem die CPU 42 aus der eingegebenen Motordrehzahl Nm die Winkelbeschleunigung α des Motors 12 berechnet. In Schritt S194 integriert die CPU 42 die Winkelbeschleunigung α, um deren zeitliche Integration αInt über einen Zeitraum seit dem Überschreiten des Schwellenwertes αSchlupf vorzugeben. Bei dieser Ausführungsform wird die zeitliche Integration αint der Winkelbeschleunigung α aus der Gleichung αInt ← αint + (α – αSchlupf)·Δt (1) berechnet, wobei Δt den Zeitintervall der wiederholten Durchführung der nachfolgend beschriebenen Schritte S190 bis S194 darstellt, welcher bei dieser Ausführungsform 8 ms beträgt.
  • Die Verarbeitungsschritte S190 bis S194 werden in den Zeitintervallen Δt so lange wiederholt, bis die Winkelbeschleunigung α auf den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf abgesenkt ist (Schritt S196). Das Integrationsintervall ist das Intervall zwischen dem Zeitpunkt, an welchem die Winkelbeschleunigung α den Schwellenwert αSchlupf überschreitet, und dem Zeitpunkt, an welchem die Winkelbeschleunigung α den Schwellenwert αSchlupf wieder unterschreitet. In Schritt S198 wird durch Multiplikation der zeitlichen Integration αInt mit einem vorbestimmten Koeffizienten k1 das Drehmomentrückstellimit δ1 erhalten. Damit ist das Programm zum Einstellen des Drehmomentrückstellimits beendet. Bei einem modifizierten Verfahren kann im voraus ein die Veränderung des Drehmomentrückstellimits δ1 in Abhängigkeit von der zeitlichen Integration αInt repräsentierendes Diagramm vorbereitet werden, aus welchem das der vorgegebenen zeitlichen Integration αInt entsprechende Drehmomentrückstellimit δ1 gelesen wird.
  • Mit Beendigung des in 8 dargestellten Programms zum Einstellen des Drehmomentrückstellimits δ1 kehrt der Ablauf zu dem in 7 dargestellten Schlupftendenzzustandsteuerprogramm zurück. Nach Eingabe des Drehmomentrückstellimits δ1 in Schritt S170 geht der Ablauf zu Schritt S172 über, in welchem der CPU 42 mitgeteilt wird, das eventuell ein Kommando zum Löschen des Drehmomentrückstellimits δ1 vorliegt. In Schritt S174 wird ermittelt, ob ein solches Kommando (Kommando zur allmählichen Erhöhung des Rückstellgrades) vorliegt. Das Drehmomentrückstellimit δ1 ist ein Parameter zum Einstellen des Grades der Rückstellung aus der Drehmomentbegrenzung.
  • Bei dieser Ausführungsform steigt die ausgangs auf 0 eingestellte Löschrate Δδ1 des Drehmomentrückstellimits δ1 nach jedem Wartezeitraum seit dem ersten Zyklus dieses Programms um eine bestimmte Größe. Der Wartezeitraum und die Erhöhung der Drehmomentrückstellrate kann nach Bedarf, d. h. in Abhängigkeit von dem durch den Fahrzeugführer bei Betätigung des Gaspedals eingestellten Beschleunigeröffnungsgrad verändert werden. Wenn ein solches Löschkommando vorliegt, geht der Ablauf zu Schritt S176 über, in welchem von dem in Schritt S170 eingegebenen Drehmomentrückstellimit δ1 die Löschrate Δδ1 subtrahiert wird, um das Drehmomentrückstellimit 1 zu verändern. Wenn aber ein solches Kommando nicht vorliegt, d. h., wenn seit dem ersten Zyklus dieses Programms die eingestellte Wartezeit noch nicht abgelaufen und die Löschrate Δδ1 auf 0 eingestellt ist, wird das Drehmomentrückstellimit Δδ1 nicht verändert. Danach geht der Ablauf zu Schritt S178 über, in welchem dem in 6 dargestellten Diagramm das dem Drehmomentrückstellimit Δδ1 entsprechende maximale Drehmoment Tmax als obere Grenze des Ausgangsdrehmoments des Motors 12 entnommen wird.
  • Nach dem Einstellen des maximalen Drehmoments Tmax in Schritt S178 geht der Ablauf zu Schritt 180 über, um das erforderliche Motordrehmoment Tm* mit dem maximalen Drehmoment Tmax zu vergleichen. Wenn das erforderliche Motordrehmoment Tm* das maximale Drehmoment Tmax überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S182 über, in welchem das erforderliche Motordrehmoment Tm* auf das maximale Drehmoment Tmax begrenzt wird. Im folgenden Schritt S184 setzt die CPU 42 das erforderliche Motordrehmoment Tm* auf einen Zielwert und steuert den Motor 12 so, daß dieser das dem Zieldrehmoment entspre chende Drehmoment erzeugt. Die Drehmomentsteuerung des Motors 12 auf der Grundlage des entsprechend der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung α vorgegebenen Drehmomentrückstellimits δ1 ermöglicht das Rückstellen des bei einer erfaßten Schlupftendenz begrenzten Drehmoments auf einen adäquaten Wert. Wenn eine lange zeitliche Integration der Winkelbeschleunigung α vorgegeben ist, welche auf eine große Wahrscheinlichkeit des erneuten Auftretens von Schlupf hindeutet, wird als Reaktion auf die Schlupftendenz ein kleiner Drehmomentrückstellevel vorgegeben. Wenn aber eine kurze zeitliche Integration der Winkelbeschleunigung α vorgegeben ist, welche auf eine geringe Wahrscheinlichkeit des erneuten Auftretens von Schlupf hindeutet, wird ein großer Drehmomentrückstellwert vorgegeben, um ohne übermäßige Drehmomentbegrenzung erneutes Auftreten von Schlupf effektiv zu verhindern. Nach Durchführung der Antriebssteuerung des Motors 12 ermittelt die CPU 42 in Schritt S186, ob das Drehmomentrückstellimit δ1 nicht größer als 0 ist, d. h., ob das Drehmomentrückstellimit δ1 vollständig eliminiert wurde. In dem Fall, daß das Drehmomentrückstellimit δ1 vollständig eliminiert wurde, wird in Schritt S188 sowohl das einen Schlupf wiederspiegelnde Flag F1 als auch das die Tendenz zum Auftreten von Schlupf wiederspiegelnde Flag F2 auf Null gesetzt Damit ist das Programm zum Steuern des Rutschtendenzzustandes beendet.
  • 9 zeigt in Diagrammform die Veränderung des Ausgangsdrehmoments des Motors 12 in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelbeschleunigung α der Drehwelle des Motors 12. 10 zeigt in Diagrammen das Einstellen des maximalen Drehmoments Tmax in Abhängigkeit von der Veränderung der Winkelbeschleunigung α. In 9 ist auf der Abszisse die Zeit aufgetragen. Wie aus 9 hervor geht, überschreitet am Punkt t3 die Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf. Demzufolge wird mit dem Erfassen eines Schlupfes am Punkt t3 die Drehmomentbegrenzungssteuerung gestartet. Wie aus 10a hervor geht, ergibt sich am Punkt t3 ein der Winkelbeschleunigung α entsprechendes maximales Drehmoment T3. Am Punkt t5 erreicht die Winkelbeschleunigung α den Spitzenwert, so daß an diesem Punkt das maximale Drehmoment Tmax einen Wert T5 hat, welcher kleiner ist als T3 (siehe 10b). Das maximale Drehmoment Tmax ist bis zum Erreichen des Punkte t10 auf den Wert T5 festgelegt. Im Zeitraum des Auftretens von Schlupf ist entsprechend dem maximalen Drehmoment Tmax gemäß 9 das Ausgangsdrehmoment des Motors 12 auf einen relative kleinen Wert begrenzt. Zum Zeitpunkt t7 sinkt die Winkelbeschleunigung α erneut unter den Schwellenwert αSchlupf. Die Integration der Winkelbeschleunigung α erfolgt über den Zeitraum zwischen Punkt t3 und Punkt t7, d. h. über den Zeitraum zwischen dem Punkt, an welchem die Winkelbeschleunigung α den Schwellenwert αSchlupf überschreitet, und dem Punkt, an welchem die Winkelbeschleunigung α den Schwellenwert αSchlupf wieder unterschreitet. Dann wird das Drehmomentrückstellimit δ1 zum Rückstellen des begrenzten Drehmoments entsprechend der integrierten Winkelbeschleunigung α vorgegeben. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ab dem Zeitpunkt, an welchem die Winkelbeschleunigung α einen negativen Wert erreicht hat, d. h. am Punkt t11 bei dem in 9 dargestellten Beispiel, geht die Drehmomentsteuerung zur Schlupftendenzsteuerung über und beginnt mit dem Rückstellen des begrenzten Drehmoments. Am Punkt t11 hat das maximale Drehmoment Tmax den Wert T11, welcher entsprechend dem Drehmomentrückstellimit δ1 größer ist als T5 (siehe 10c). Als Reaktion auf jedes Kommando zum Löschen des Drehmomentrückstellimits δ1, welches nach jedem Ablauf der vorgegebenen Wartezeit eingegeben wird, erfolgt allmähliches Rückstellen des begrenzten Drehmoments. Wenn zum Zeitpunkt t14 das Kommando zum Löschen des Drehmomentrückstellimits δ1 eingegeben wird, erfolgt das Löschen des Drehmomentrückstellimits δ1 bei einer Löschrate Δδ1 und das Einstellen des maximalen Drehmoments Tmax auf einen Wert T14, welcher dem gelöschten Wert des Drehmomentrückstellimits δ1 entsprechend größer ist als T11 (siehe 10d). Über den Schlupftendenzzeitraum wird das Ausgangsdrehmoment des Motors 12 entsprechend 9 allmählich vergrößert.
  • Die Steuerung bei Auftreten eines geringen Schlupfes läuft gemäß dem in 11 dargestellten Programm ab und wird durchgeführt, um den Motor 12 so zu steuern, daß die bei Auftreten eines geringen Schlupfes zunehmende Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV verringert wird. In Schritt S200 als erster Schritt dieses Programms wird von der CPU 42 der elektronischen Steuereinheit 40 eine Drehmomentbegrenzungsrate δ2 eingegeben. Die Drehmomentbegrenzungsrate ist ein Parameter zum Einstellen des maximalen Drehmoments Tmax des Motors 12 zwecks Eliminierung eines geringen Schlupfes. Das Einstellen der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 erfolgt entsprechend dem in 12 dargestellten Programm, welches nachfolgend detailliert beschrieben wird. Das Programm zum Einstellen der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 wird in vorbestimmten Zeitintervallen (z. B. alle 8 ms) durchgeführt, und zwar in einem Zeitraum zwischen dem Punkt, an welchem gemäß Schritt S142 des in 4 dargestellten Schlupfzustanderfassungsprogramm das Flag F4 für geringfügigen Schlupf von 0 auf 1 gesetzt wird, und einem Punkt, an welchem das Flag F3 für Tendenz zu geringem Schlupf von 0 auf 1 gesetzt wird. In Schritt S220 dieses Programms zum Einstellen der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 werden die Radgeschwindigkeiten Vf und Vr eingegeben. In Schritt S222 erfolgt das Berechnen der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen den Radgeschwindigkeiten Vf und Vr. Danach geht der Ablauf zu Schritt S224 über, um die berechnete Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV über ein Integrationsintervall seit dem Zeitpunkt, zu welchem die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV den vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf überschritten hat, zu integrieren und dafür VInt vorzugeben. Bei dieser Ausführungsform wird die zeitliche Integration VInt der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV nach der Gleichung VInt ← VInt + (ΔV – VSchlupf)·Δt (2),berechnet, in welcher Δt das Zeitintervall zur Durchführung dieses Programms repräsentiert.
  • In Schritt S226 wird die Drehmomentbegrenzungsrate δ2 durch Multiplikation der Radgeschwindigkeit ΔV mit dem vorbestimmten Koeffizient k2 berechnet und in dieser Größe vorgegeben. Damit ist das Programm zum Einstellen der Drehmomentrückstellrate δ2 beendet. Bei einem modifizierten Verfahren kann im voraus eine die Drehmomentbegrenzungsrate δ2 als Funktion der zeitlichen Integration VInt wiederspiegelnde Tafel erstellt werden, welcher die der zeitlichen Integration VInt entsprechende Drehmomentbegrenzungsrate δ2 entnommen wird.
  • Mit Beendigung des Programms zum Einstellen der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 kehrt der Ablauf zu dem in 11 dargestellten, bei Auftreten eines geringen Schlupfes herangezogenen Steuerprogramm zurück. Das maximale Drehmoment Tmax als obere Grenze des vom Motor 12 zu erzeugenden Ausgangsdrehmoments gemäß 6 wird in Schritt S202 als Funktion der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 vorgegeben. Danach geht der Ablauf zu Schritt S204 über, in welchem das erforderliche Motordrehmoment Tm* mit dem eingegebenen maximalen Drehmoment Tmax verglichen. Wenn das erforderliche Motordrehmoment Tm* das maximale Drehmoment Tmax überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S206 über, um das erforderliche Motordrehmoment Tm* auf das maximale Drehmoment Tmax zu begrenzen. Im folgenden Schritt S208 setzt die CPU 42 das erforderliche Motordrehmoment Tm* auf ein Zieldrehmoment und steuert den Motor 12 so, daß dieser ein dem Zieldrehmoment Tm* entsprechendes Drehmoment erzeugt, bevor dieses Programm wieder verlassen wird. Das bei Auftreten eines geringen Schlupfes vom Motor 12 zu erzeugende Ausgangsdrehmoment wird auf einen kleinen Wert, (d. h. auf das der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 [min–1/8 ms] entsprechende maximale Drehmoment Tmax gemäß 6) begrenzt, um den geringen Schlupf sofort zu verringern. Durch dies Begrenzung wird ein geringer Schlupf effektiv verringert.
  • Bei dem in 13 dargestellten Programm zur Steuerung des Motors 12 bei Tendenz zu geringem Schlupf wird als Reaktion auf die bewirkte Verringerung der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV das begrenzte Drehmoment rückgestellt. In Schritt S230 als erster Schritt dieses Programms wird von der CPU 42 der elektronischen Steuereinheit die im letzten Zyklus des in 12 dargestellten Programms (d. h. unmittelbar vor Veränderung des für die Tendenz zu geringem Schlupf verwendeten Flags 4 von 0 auf 1) vorgegebene Drehmomentbegrenzungsrate δ2 eingegeben. Danach geht der Ablauf zu Schritt S232 über, in welchem der CPU 42 eventuell das Kommando zum Löschen der eingegebenen Drehmomentbegrenzungsrate δ2 erteilt wird. In Schritt S234 wird ermittelt, ob ein solches Kommando vorliegt. In diesem Schritt wird festgelegt, ob dieses Kommando zum Löschen der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 als Parameter zum Einstellen des Drehmomentbegrenzungsgrades vorliegt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt das Löschen der Drehmomentbegrenzung bei einer Löschrate Δδ2, welche ursprünglich auf 0 eingestellt wurde und jeweils nach Ablauf einer vorgegebenen Wartezeit seit dem ersten Zyklus dieses Programms um eine bestimmte Größe erhöht wird. Die Wartezeit und die Vergrößerung der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 können in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des Beschleunigers, welcher vom Fahrzeugführer durch Betätigung des Gaspedals zwecks Veränderung des Ausgangsdrehmoments eingestellt wird, verändert werden. Bei Erteilung dieses Löschkommandos geht der Ablauf zu Schritt S236 über, um von der in Schritt S230 eingegebene Drehmomentbegrenzungsrate δ2 die Löschrate Δδ2 zu subtrahieren und dadurch die Drehmomentbegrenzungsrate δ2 zu aktualisieren. Wenn das Löschkommando jedoch nicht vorliegt, d. h., wenn seit dem ersten Zyklus dieses Programms die vorgegebene Wartezeit noch nicht abgelaufen ist und die Löschrate Δδ2 0 beträgt, erfolgt keine Aktualisierung der Drehmomentbegrenzungsrate δ2. Danach geht der Ablauf zu Schritt S238 über, um das der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 entsprechende maximale Drehmoment Tmax gemäß 6 als obere Grenze des vom Motor 12 zu erzeugenden Ausgangsdrehmoments vorzugeben. Nach dem Einstellen des maximalen Drehmoments Tmax geht der Ablauf zu Schritt S240 über, in welchem das erforderliche Motordrehmoment Tm* mit dem maximalen Drehmoment Tmax verglichen wird. Wenn das erforderliche Motordrehmoment Tm* das maximale Drehmoment Tmax überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S242 über, um das erforderliche Motordrehmoment Tm* auf das maximale Drehmoment Tmax zu begrenzen. Im folgenden Schritt S244 wird von der CPU 42 das erforderliche Motordrehmoment Tm* auf ein Zieldrehmoment eingestellt und der Motor 12 entsprechend gesteuert, um ein dem Zieldrehmoment Tm* entsprechendes Ausgangsdrehmoment zu erzeugen. Danach geht der Ablauf zu Schritt S246 über, in welchem die CPU 42 ermittelt, ob die Drehmomentbegrenzungsrate δ2 nicht größer als 0 ist, d. h., ob die Drehmomentbegrenzungsrate δ2 vollständig eliminiert wurde. Bei vollständiger Eliminierung der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 geht der Ablauf zu Schritt S248 über, um sowohl das bei Auftreten eines geringen Schlupfes verwendete Flag F3 als auch das bei Tendenz zum Auftreten von geringem Schlupf verwendete Flag F4 auf Null zu setzen. Damit ist das bei Tendenz zum Auftreten eines geringen Schlupfes durchgeführte Programm beendet.
  • 14 zeigt in Diagrammform die Veränderung des vom Motor 12 zu erzeugenden Ausgangsdrehmoments in Abhängigkeit von der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen den Antriebsrädern 18a, 18b und den angetriebenen Rädern 19a, 19b. 15 zeigt in Diagrammform das Einstellen des vom Motor 12 zu erzeugenden maximalen Ausgangsdrehmoments Tmax in Abhängigkeit von der zeitlichen Integration der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV. Auf der Abszisse des in 14 dargestellten Diagramms ist die Zeit aufgetragen. Bei diesem Beispiel überschreitet zum Zeitpunkt t5 die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV den vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf. Als Reaktion auf das Erfassen eines geringen Schlupfs zu diesem Zeitpunkt t5 wird die Drehmomentbegrenzungssteuerung gestartet (15a). Das maximale Drehmoment Tmax wird entsprechend der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 vorgegeben, welche abhängig ist von der zeitlichen Integration VInt der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV über das Integrationsintervall zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens eine geringen Schlupfes und dem momentanen Zeitpunkt. Bei steigender Drehmomentbegrenzungsrate δ2 wird das maximale Drehmoment Tmax allmählich (d. h. vom Wert T6 auf den Wert T12 und schließlich auf den Wert T17) verringert, bis die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV den vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf unterschreitet, d. h. während des Zeitraums zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t17 bei dem in 14 dargestellten Beispiel (siehe 15b und 15c. Im Zeitraum des Auftretens eines geringen Schlupfes wird das Limit des vom Motor 12 erzeugten Ausgangsdrehmoments entsprechend dem maximalen Drehmoment Tmax gemäß 14 allmählich verringert. Zum Zeitpunkt t18 unterschreitet die Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV erneut den vorgegebenen Schwellenwert VSchlupf. Die Drehmomentsteuerung geht zur Steuerung bei Tendenz zum Auftreten eines geringen Schlupfes über und beginnt mit dem Rückstellen des begrenzten Drehmoments. Das allmähliche Rückstellen des begrenzten Drehmoments erfolgt bei jeder Eingabe des Kommandos zum Löschen der vorgegebenen Drehmomentbegrenzungsrate δ2 nach Ablauf der vorgegebenen Wartezeit. Entsprechend dem gelöschten Wert der Drehmomentbegrenzungsrate δ2 wird das maximale Drehmoment Tmax vom Wert T17 auf den höheren Wert T18 verändert. Im Zeitraum des Tendierens zu einem geringen Schlupf wird mit dem Einstellen eines größeren maximalen Drehmoments Tmax gemäß 14 das vom Motor 12 zu erzeugende Ausgangsdrehmoment allmählich vergrößert.
  • Wie bereits erwähnt, wird vom Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform das Auftreten eines Schlupfs erfaßt, wenn die Winkelbeschleunigung α der Drehwelle des Motors 12 den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf überschreitet, und demzufolge das Ausgangsdrehmoment des Motors 12 begrenzt, um den Schlupf sofort zu verringern. Vom Motorsteuergerät 20 wird die Winkelbeschleunigung α integriert, um für den Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem die Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf überschreitet, und dem Zeitpunkt, zu welchem diese den Schwellenwert wieder unterschreitet, deren zeitliche Integration αInt vorzugeben. Sobald die Drehmomentbegrenzung dem Schlupf angepaßt ist, wird vom Motorsteuergerät 20 das der zeitlichen Integration αInt der Winkelbeschleunigung α entsprechende maximale Drehmoment Tmax vorgegeben und die Drehmomentgröße auf das maximale Drehmoment Tmax als obere Grenze rückgestellt. Der Rückstellgrad der Drehmomentgröße wird entsprechend der für den Zeitraum des Auftretens von Schlupf vorgegebenen zeitlichen Integration αInt der Winkelbeschleunigung α eingestellt. Dadurch wird eine dem Schlupfzustand adäquate Steuerung des Motors 12 ermöglicht und erneutes Auftreten von Schlupf effektiv verhindert. Die zeitliche Integration αint der Winkelbeschleunigung α wiederspiegelt den Schlupfzustand. Dadurch wird ohne übermäßige Drehmomentbegrenzung erneutes Auftreten von Schlupf effektiv verhindert. Aus dem Unterschied zwischen der Radgeschwindigkeit Vf der Antriebsräder 18a, 18b und der Radgeschwindigkeit der angetriebenen Räder 19a, 19b (Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV wird vom Motorsteuergerät 20 außerdem das Auftreten eines nur geringen Schlupfes erfaßt. Als Reaktion auf das Auftreten eines geringen Schlupfes wird entsprechend der zeitlichen Integration VInt der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV während des Zeitraums zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem der geringe Schlupf erfaßt wird, und dem momentanen Zeitpunkt die Drehmomentgröße begrenzt. Dadurch wird das Erfassen selbst eines geringen Schlupfes, welches nur durch Überwachen der Veränderung der Winkelbeschleunigung α nicht möglich ist, gewährleistet, so daß als Reaktion auf das Erfassen eines geringen Schlupfes eine Steuerung der Drehmomentgröße zwecks umgehender Verringerung dieses Schlupfes erfolgt.
  • Vom Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform wird das Auftreten eines geringen Schlupfes aus der Veränderung der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV erfaßt, erst wenn die Veränderung der Winkelbeschleunigung α auf das Auftreten eines geringen Schlupfes nicht hindeutet. Bei einem modifizierten Verfahren wird das Auftreten eines geringen Schlupfes aus einer Veränderung der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV und gleichzeitig aus einer Veränderung der Winkelbeschleunigung α erfaßt. Bei dieser Ausführungsform wird bei Erfassen eines großen Schlupfes aus einer Veränderung der Winkelbeschleunigung α die Drehmomentsteuerung gemäß den in den 5, 7 und 8 dargestellten Programmen durchgeführt, während bei Erfassen eines geringen Schlupfes aus einer Veränderung der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV die Drehmomentsteuerung gemäß den in den 11, 12 und 13 dargestellten Programmen durchgeführt wird. Bei gleichzeitigem Erfassen eines großen Schlupfes und eines geringen Schlupfes kann im Zeitraum des Auftretens von Schlupf die Drehmomentsteuerung das maximale Drehmoment Tmax entsprechend dem in den Schritten S150 und S152 des Steuerprogramms gemäß 5 vorgegebenen Spitzenwert αSpitze der Winkelbeschleunigung α (min–1/8 ms) und entsprechend der in Schritt S200 des Steuerprogramms gemäß 11 eingegebenen Drehmomentbegrenzungsrate δ2 (min–1/8 ms) vorgeben (Tmax ← g(αSpitze + δ2) und den Motor 12 bei diesem maximalen Drehmoment steuern. Alternativ dazu kann die Drehmomentsteuerung das maximale Drehmoment Tmax entsprechend dem Spitzenwert αSpitze der Winkelbeschleunigung α oder der Drehmomentbegrenzungsrate δ2, je nachdem, welcher der beiden Parameter der größere ist, vorgeben und den Motor 12 bei diesem maximalen Drehmoment Tmax steuern. Bei Tendenz zum Auftreten von Schlupf kann die Drehmomentsteuerung das maximale Drehmoment Tmax entsprechend dem in Schritt S178 des Steuerprogramms gemäß 7 eingestellten Drehmomentrückstellimit δ1 (min–1/8 ms) und entsprechend der in Schritt S236 des Steuerprogramms gemäß 13 vorgegebenen Drehmomentbegrenzungsrate einstellen und den Motor 12 bei diesem maximalen Drehmoment Tmax steuern. Alternativ dazu kann die Drehmomentsteuerung das maximale Drehmoment Tmax entsprechend dem Drehmomentrückstellimit δ1 oder entsprechend der Drehmomentbegrenzungsrate δ2, je nach nachdem, welcher der beiden Parameter der größere ist, vorgeben und den Motor 12 bei diesem maximalen Drehmoment Tmax steuern. Auf das Erfassen eines geringen Schlupfes aus einer Veränderung der Radgeschwindigkeitsdifferenz ΔV kann gegebenenfalls verzichtet werden.
  • Vom Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform wird die Winkelbeschleunigung α integriert, um über den Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem die Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf einmal überschreitet, und dem Zeitpunkt, zu welchem dieser Schwellenwert wieder unterschritten wird, die zeitliche Integration αInt vorzugeben. Bei einer möglichen Modifikation kann über einen weiteren Zeitraum zwischen einem Zeitpunkt, zu welchem die Winkelbeschleunigung α den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf überschreitet, und einem Zeitpunkt, zu welchem diese den Wert Null unterschreitet, die Winkelbeschleunigung α integriert werden. Bei noch einer weiteren möglichen Modifikation kann die Winkelbeschleunigung α integriert werden, und zwar über einen vorgegebenen Zeitraum ab Überschreitung des vorgegebenen Schwellenwertes αSchlupf.
  • Beim Motorsteuergerät 20 dieser Ausführungsform wird nach dem in 4 dargestellten Schlupfzustandbestimmungsprogramm die Tendenz zum Auftreten von Schlupf bestimmt, wenn die Winkelbeschleunigung α, aus welcher das Auftretens von Schlupf erkannt wurde, über einen vorbestimmten Zeitraum seit der Schlupferfassung einen negativen Wert beibehalten hat. Die Tendenz zum Auftreten von Schlupf kann zum Beispiel bestimmt werden, wenn die Winkelbeschleunigung α den vorge gebenen Schwellenwert αSchlupf unterschreitet oder unter Null sinkt. Die Tendenz zum Auftreten eines Schlupfes kann auch bestimmt werden, wenn nach dem Zeitpunkt, zu welchem die Winkelbeschleunigung den vorgegebenen Schwellenwert αSchlupf unterschritten hat, eine bestimmte Zeitspanne abgelaufen ist.
  • Die beschriebene Ausführungsform betrifft das Steuern des Motors 12, welcher im Fahrzeug 10 installiert und mechanisch mit der an die Antriebsräder 18a, 18b gekoppelten Antriebswelle verbunden ist und diese direkt antreibt. Die erfindungsgemäße Technologie ist auch bei einem anders konfigurierte Fahrzeug, dessen Motor die Antriebskraft direkt auf die Antriebswelle überträgt, anwendbar. Eine mögliche Anwendung dieser Technologie besteht bei einem Hybridserienfahrzeug, welches mit einer Brennkraftmaschine, einem an deren Antriebswelle gekoppelten Generator, einer Batterie, welche vom Generator elektrisch geladen wird, und einem Motor, welcher mechanisch mit der an die Antriebsrädern gekoppelten Antriebswelle verbunden ist und von der Batterie angetrieben wird, ausgerüstet ist. Eine weitere mögliche Anwendung der erfindungsgemäßen Technologie besteht bei dem in 16 schematisch dargestellten Hybridfahrzeug 110 mit mechanischer Verzweigung, welches mit einer Brennkraftmaschine 111, einem an die Brennkraftmaschine 111 gekoppelten Planetengetriebe 117, einem an das Planetengetriebe 117 gekoppelten Motor 113 zur Erzeugung von Elektroenergie und einem ebenfalls an das Planetengetriebe 117 und die Antriebswelle gekoppelten Motor 112 zum direkten Übertragen der Antriebskraft auf die an die Antriebsräder gekoppelte Antriebswelle ausgerüstet ist. Noch eine weiter mögliche Anwendung der erfindungsgemäßen Technologie besteht bei dem in 17 schematisch dargestellten Hybridfahrzeug 210 mit elektrischer Verzweigung, zu welchem ein Motor 213, dessen Innenro tor 213a mit der Antriebswelle einer Brennkraftmaschine 211 und dessen Außenrotor 213b mit der an die Antriebsräder 218a und 218b gekoppelten Antriebswelle verbunden ist und vom Innenrotor 213a elektromagnetisch in Drehung gesetzt wird, und ein Motor 212, welcher mechanisch an die Antriebswelle gekoppelt ist und die Antriebskraft direkt auf diese überträgt, gehören. Noch eine weitere mögliche Anwendung der erfindungsgemäßen Technologie besteht bei dem in 18 dargestellten Hybridfahrzeug 310, zu welchem eine Brennkraftmaschine 311, die über ein Getriebe 314 (z. B. ein PIV-Getriebe oder ein automatisches Getriebe) mit der an die Antriebsräder 318a und 318b gekoppelten Antriebswelle verbunden ist, und ein Motor 312, welcher hinter der Brennkraftmaschine 311 angeordnet und über das Getriebe 314 mit der Antriebswelle verbunden ist (oder ein direkt mit der Antriebswelle verbundener Motor), gehören. Wenn an den Antriebsrädern Schlupf auftritt, wird von der Drehmomentsteuerung hauptsächlich der mechanisch mit der Antriebswelle verbundene Motor gesteuert, weil dieser eine hohe Drehmomentansprechempfindlichkeit hat. Die Steuerung dieses Motors kann mit der Steuerung des anderen Motors oder Steuerung der Brennkraftmaschine kombiniert werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die erfindungsgemäße Technologie ist in der Autoindustrie und in den auf die Bahn bezogenen Industriezweigen effektiv anwendbar.

Claims (22)

  1. Motorsteuergerät (20), das einen Elektromotor (12; 112; 212; 312) antreibt und steuert, der an einem Fahrzeug (10; 110; 210; 310) montiert ist und an eine mit Antriebsrädern (18a, 18b; 118a, 118b; 218a, 218b; 318a, 318b) verbundene Antriebswelle eine Leistung ausgibt, wobei das Motorsteuergerät Folgendes aufweist: ein Winkelbeschleunigungsmessmodul (40), das eine Winkelbeschleunigung entweder der Antriebswelle oder einer Drehwelle des Motors misst; ein erstes Schlupferfassungsmodul (40), das einen Schlupf aufgrund eines Durchdrehens der Antriebsräder basierend auf der gemessenen Winkelbeschleunigung erfasst; ein erstes Momentbegrenzungssteuermodul (40), das als Antwort auf eine Erfassung eines Schlupfes durch das erste Schlupferfassungsmodul eine Momentausgabe begrenzt und den Motor mit der begrenzten Momentausgabe steuert, um den Schlupf zu reduzieren; und ein erstes Momentwiederherstellungssteuermodul (40), das als Antwort auf zumindest eine Reduzierungstendenz des Schlupfes die Momentausgabe wiederherstellt, die durch das erste Momentbegrenzungssteuermodul begrenzt ist, und den Motor mit der wiederhergestellten Momentausgabe steuert; wobei das Motorsteuergerät gekennzeichnet ist durch weiteres Aufweisen von: einem ersten Integrationsmodul (40), das die Winkelbeschleunigung integriert, die von dem Winkelbeschleunigungsmessmodul gemessen ist, um eine zeitliche Integration von dieser seit einem Erfassen des Schlupfes durch das erste Schlupferfassungsmodul zu geben; wobei das erste Momentwiederherstellungssteuermodul (40) die durch das erste Momentbegrenzungssteuermodul (40) begrenzte Momentausgabe gemäß der durch das erste Integrationsmodul (40) gegebenen zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung wiederherstellt und den Motor mit der wiederhergestellten Momentausgabe steuert.
  2. Motorsteuergerät (20) gemäß Anspruch 1, wobei das erste Schlupferfassungsmodul (40) zum Erfassen von Schlupf die von dem Winkelbeschleunigungsmessmodul (40) gemessene Winkelbeschleunigung mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleicht, und das erste Integrationsmodul (40) die Winkelbeschleunigung über ein Integrationsintervall integriert, wenn die gemessene Winkelbeschleunigung einmal den voreingestellten Schwellenwert übersteigt und wieder unter den voreingestellten Schwellenwert fällt.
  3. Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste Momentwiederherstellungssteuermodul (40) einen Grad einer Wiederherstellung der begrenzten Momentausgabe gemäß der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung variiert und den Motor (12) mit dem variierten Grad der wiederhergestellten Momentausgabe steuert.
  4. Motorsteuergerät (20) gemäß Anspruch 3, wobei das erste Momentwiederherstellungssteuermodul (40) den Motor entgegen einer Zunahme einer zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung mit einem geringeren Grad einer Wiederherstellung der begrenzten Momentausgabe steuert.
  5. Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das erste Momentwiederherstellungssteuermodul (40) ein Maximalmoment bei einer Wiederherstellung der begrenzten Momentausgabe basierend auf der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung einstellt und den Motor (12) mit der Einstellung des Maximalmoments als eine Obergrenze steuert.
  6. Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Momentwiederherstellungsteuermodul (40) die begrenzte Momentausgabe als Antwort auf eine fortlaufende Messung eines negativen Niveaus der Winkelbeschleunigung über eine voreingestellte Zeitdauer von dem Winkelbeschleunigungsmessmodul (40) wiederherstellt und den Motor (12) mit der wiederhergestellten Momentausgabe steuert.
  7. Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Momentbegrenzungssteuermodul (40) einen Grad einer Begrenzung der Momentausgabe gemäß der gemessen Winkelbeschleunigung variiert und den Motor (12) mit dem variierten Grad der begrenzten Momentausgabe steuert.
  8. Motorsteuergerät (20) gemäß Anspruch 7, wobei das erste Momentbegrenzungssteuermodul (40) den Motor entgegen einer Zunahme einer gemessenen Winkelbeschleunigung mit einem höheren Grad einer Begrenzung der Momentausgabe steuert.
  9. Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Anspruch 7 oder 8, wobei das erste Momentbegrenzungssteuermodul (40) ein Maximalmoment einer Begrenzung der Momentausgabe basierend auf der gemessenen Winkelbeschleunigung einstellt und den Motor (12) mit der Einstellung des Maximalmoments als eine Obergrenze steuert.
  10. Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Fahrzeug angetriebene Räder (19a, 19b; 119a, 119b; 219a, 219b; 318a, 319b) aufweist, die durch die Antriebsräder (18a, 18b; 118a, 118b; 218a, 218b; 318a, 318b) angetrieben werden, wobei das Motorsteuergerät ferner Folgendes aufweist: ein Antriebsraddrehzahlmessmodul (26a, 26b) das eine Drehzahl der Antriebsräder misst; ein Drehzahlmessmodul (28a, 28b) angetriebener Räder, das eine Drehzahl der angetriebenen Räder misst; ein zweites Schlupferfassungsmodul (40), das einen Schlupf aufgrund eines Durchdrehens der Antriebsräder basierend auf einem Raddrehzahlunterschied zwischen der gemessenen Drehzahl der Antriebsräder und der gemessenen Drehzahl der angetriebenen Räder erfasst; und ein zweites Momentbegrenzungssteuermodul (40), das als Antwort auf ein Erfassen eines Schlupfes durch das zweite Schlupferfassungsmodul die Momentausgabe begrenzt und den Motor (12) mit der begrenzten Momentausgabe steuert, um den Schlupf zu reduzieren.
  11. Motorsteuergerät (20) gemäß Anspruch 10, wobei das Motorsteuergerät ferner Folgendes aufweist: ein zweites Integrationsmodul (40), das den Raddrehzahlunterschied zwischen der gemessenen Drehzahl der Antriebsräder und der gemessenen Drehzahl der angetriebenen Räder integriert, um eine zeitliche Integration von diesem seit einer Erfassung des Schlupfes durch das zweite Schlupferfassungsmodul zu geben, wobei das zweite Momentbegrenzungssteuermodul (40) die Momentausgabe gemäß der zeitlichen Integration des Raddrehzahlunterschieds begrenzt und den Motor (12) mit der begrenzten Momentausgabe steuert.
  12. Motorsteuergerät (20) gemäß Anspruch 11, wobei das zweite Schlupferfassungsmodul (40) zum Erfassen von Schlupf den Raddrehzahlunterschied mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleicht und das zweite Momentbegrenzungssteuermodul (40) die Momentausgabe gemäß der zeitlichen Integration des Raddrehzahlunterschieds seit einer Zunahme bei dem Raddrehzahlunterschied über den voreingestellten Schwellenwert begrenzt und den Motor (12) mit der begrenzten Momentausgabe steuert.
  13. Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das zweite Momentbegrenzungssteuermodul (40) einen Grad einer Begrenzung der Momentausgabe gemäß der zeitlichen Integration des Raddrehzahlunterschieds variiert und den Motor (12) mit dem variierten Grad der begrenzten Momentausgabe steuert.
  14. Motorsteuergerät (20) gemäß Anspruch 13, wobei das zweite Momentbegrenzungssteuermodul (40) den Motor entgegen einer Zunahme einer zeitlichen Integration des Raddrehzahlunterschieds mit einem höheren Grad einer Begrenzung der Momentausgabe steuert.
  15. Motorsteuergerät (20) gemäß Anspruch 12, wobei das Motorsteuergerät ferner Folgendes aufweist: ein zweites Momentwiederherstellungssteuermodul (40), das dann, wenn ein Ergebnis des Vergleichs durch das zweite Schlupferfassungsmodul zeigt, dass der Raddrehzahlunterschied unter den voreingestellten Schwellenwert abnimmt, die durch das zweite Momentbegrenzungssteuermodul begrenzte Momentausgabe wiederherstellt und den Motor (12) mit der wiederhergestellten Momentausgabe steuert.
  16. Fahrzeug (10), das mit einem Elektromotor (12) und einem Motorsteuergerät (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgestattet ist.
  17. Motorsteuerverfahren, das einen Elektromotor antreibt und steuert, der an einem Fahrzeug (10) montiert ist und Leistung an eine Antriebswelle ausgibt, die mit Antriebsrädern (18a, 18b; 118a, 118b; 218a, 218b; 318a, 318b) verbunden ist, wobei das Motorsteuerverfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Messen einer Winkelbeschleunigung entweder von der Antriebswelle oder einer Drehwelle des Motors; b) Erfassen eines Schlupfes aufgrund des Durchdrehens der Antriebsräder basierend auf der gemessenen Winkelbeschleunigung; c) als Antwort auf eine Erfassung eines Schlupfes durch den Schritt (b), Begrenzen einer Momentausgabe und Steuern des Motors mit der begrenzten Momentausgabe, um den Schlupf zu reduzieren; wobei das Motorsteuerverfahren gekennzeichnet ist durch weiteres Aufweisen der Schritte d) Integrieren der Winkelbeschleunigung, die durch den Schritt (a) gemessen wird, um eine zeitliche Integration von dieser seit einer Erfassung des Schlupfes durch den Schritt (b) zu geben; und e) als Antwort auf zumindest eine Reduzierungstendenz des Schlupfes, Wiederherstellen der Momentausgabe, die durch den Schritt (c) begrenzt ist, gemäß der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung, die durch den Schritt (d) gegeben ist, und Steuern des Motors mit der wiederhergestellten Momentausgabe.
  18. Motorsteuerverfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Schritt (b) die durch den Schritt (a) gemessene Winkelbeschleunigung mit einem voreingestellten Schwellenwert vergleicht, um einen Schlupf zu erfassen, und der Schritt (d) die Winkelbeschleunigung über ein Integrationsintervall integriert, wenn die gemessene Winkelbeschleunigung einmal den voreingestellten Schwellenwert übersteigt und wieder unter den voreingestellten Schwellenwert fällt.
  19. Motorsteuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei der Schritt (e) einen Grad einer Wiederherstellung der Momentausgabe, die durch den Schritt (c) begrenzt wird, gemäß der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung variiert und den Motor mit dem variierten Grad der wiederhergestellten Momentausgabe steuert.
  20. Motorsteuerverfahren gemäß Anspruch 19, wobei der Schritt (e) den Motor entgegen einer Zunahme einer zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung mit einem geringeren Grad einer Wiederherstellung der begrenzten Momentausgabe steuert.
  21. Motorsteuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 19 und 20, wobei der Schritt (e) ein Maximalmoment einer Wiederherstellung der begrenzten Momentausgabe basierend auf der zeitlichen Integration der Winkelbeschleunigung einstellt und den Motor mit der Einstellung des Maximalmoments als eine Obergrenze steuert.
  22. Motorsteuerverfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei der Schritt (e) die begrenzte Momentausgabe als Antwort auf eine fortlaufende Messung eines negativen Niveaus der Winkelbeschleunigung über eine voreingestellte Zeitdauer durch den Schritt (a) wiederherstellt und den Motor mit der wiederhergestellten Momentausgabe steuert.
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