DE10114273A1 - Regelungsverfahren zum Regeln eines Antriebsmoments - Google Patents
Regelungsverfahren zum Regeln eines AntriebsmomentsInfo
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Abstract
Regelungsverfahren zur Regelung eines Antriebsmoments durch einen Regler, mit den folgenden Schritten, nämlich DOLLAR A Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v) eines Fahrzeugs; Bestimmen eines Gaspedalstellungswinkels (alpha¶GP¶) und einer Getriebeübersetzung (ü), Auslesen eines abgespeicherten Motordrehmoments (MP1) aus einem in dem Regler vorgesehenen Kennlinienfeld (KFB) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v), dem Gaspedalstellungswinkel (alpha¶GP¶) und der Getriebeübersetzung (ü), wobei das in dem Kennlinienfeld (KFB) abgespeicherte Soll-Motordrehmoment (MP1) mit zunehmendem Gaspedalstellungswinkel (alpha¶GP¶) höhere Datenwerte und mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit (v) niedrigere Datenwerte aufweist und Berechnen eines Motorsoll-Drehmoments (M¶soll¶) in Abhängigkeit von dem ausgelesenen Motordrehmoment (MP1) zur Ansteuerung eines Fahrzeugmotors.
Description
Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren zum Regeln eines
Antriebsmoments von Fahrzeugen, die über offene Sperrdifferen
tiale verfügen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße
Regelungsverfahren für Geländefahrzeuge mit Allradantrieb.
Fahrzeuge für schwieriges Gelände bzw. Off-Road-Fahrzeuge,
verfügen über bis zu drei Sperrdifferentiale, um eine gute
Traktion und einfache Geschwindigkeits-Steuerung zu ermögli
chen. Durch die Sperrdifferentiale wird das Antriebsmoment au
tomatisch an den Fahrzeugrädern abgesetzt, die mehr Antriebs
moment auf den Boden übertragen können. Im Gegensatz zu Fahr
zeugen mit offenen Differentialen sind für eine bessere Haf
tung der Räder keine Bremseneingriffe notwendig, so dass das
gesamte Motormoment für den Vortrieb zur Verfügung steht. Bei
einem voll gesperrten Allradsystem vermittelt das Verhalten
des Gaspedals dem Fahrer im schwierigen Gelände das gleiche
Gefühl wie bei einer normalen Straßenfahrt. Bei einer bestimm
ten Gaspedalstellung steigt in der Regel das abgesetzte An
triebsmoment automatisch, wenn das Fahrzeug langsamer wird.
Wird beispielsweise das Fahrzeug bei einer Bergabfahrt schnel
ler, wird das Antriebsmoment vermindert oder sogar negativ.
Der Fahrer ist somit in der Lage, die Fahrzeuggeschwindigkeit
in gewohnter Weise zu beeinflussen, da das Fahrzeug auch im
schwierigen Gelände genauso reagiert wie bei einer normalen
Straßenfahrt.
Ein voll gesperrtes Allradsystem hat jedoch den Nachteil, dass
der Einbau in das Fahrzeug relativ kostspielig ist. Ein weite
rer Nachteil besteht darin, dass bei einem voll gesperrten
Allradsystem keine ABS-Funktionen (ABS: Anti-Blockier-System)
möglich sind. Beim ABS-System wird beim Bremsen der Bremsdruck
jedes Rades entsprechend einer Haftfähigkeit auf der Fahrbahn
so geregelt, dass ein Blockieren der Räder verhindert wird.
Ein weiterer Nachteil von voll gesperrten Allradsystemen be
steht darin, dass auch keine ESP-Funktionen möglich sind. Bei
ESP-Systemen erfolgt ein geregelter Bremseneingriff zur Fahr
zeugstabilisierung beispielsweise durch gezieltes Abbremsen
einzelner Räder, bis diese Räder nahezu stillstehen. Bei All
radfahrzeugen mit vierfachem Bremseneingriff ohne Sperren wird
bei Fahrt in schwerem Gelände die Sperrenfunktion durch selek
tiven. Bremseneingriff übernommen. Verliert ein Fahrzeugrad an
Bodenhaftung, dann können bei einem offenen Allradsystem die
übrigen Fahrzeugräder das Antriebsmoment nur noch entsprechend
den Momentenverteilungen absetzen, d. h. bei einer gleichmäßi
gen Momentenverteilung auf beide Fahrzeugseiten können die
verbleibenden Fahrzeugräder nur noch so viel Drehmoment abset
zen, wie an dem begrenzenden Fahrzeugrad abgesetzt wird. Dies
bedeutet, dass in einem Extremfall, wenn ein Fahrzeugrad völ
lig in der Luft hängt und somit überhaupt kein Antriebsmoment
überträgt, die übrigen drei Fahrzeugräder ebenfalls kein Dreh
moment übertragen können. Mittels selektivem Eingriff der
Fahrzeugbremsen wird in diesem Falle das in der Luft hängende
durchdrehende Fahrzeugrad abgebremst, so dass die übrigen
Fahrzeugräder wieder ein Antriebsmoment auf den Boden absetzen
können. Das an dem durchdrehenden Fahrzeugrad angelegte Brems
moment geht jedoch für den Fahrzeugantrieb verloren.
Die Fig. 1 zeigt beispielhaft das Verhalten eines Fahrzeugs
mit Zweiradantrieb, offenem Differential nach dem Stand der
Technik. Zum Zeitpunkt T0 bewegt sich das Fahrzeug bei konstan
ter Gaspedalstellung und entsprechender Fahrzeuggeschwindig
keit. Zum Zeitpunkt T1 steigt bei dem in Fig. 1 gezeigten Bei
spiel der Fahrwiderstand an. Der Fahrwiderstand kann bei
spielsweise durch eine leichte Bodensteigung zunehmen oder die
Fahrzeugräder treffen auf ein Bodenhindernis. Wie in Fig. 1a
zu sehen, sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs und
die Motordrehzahl fällt ab. Das Motordrehmoment nimmt wie aus
Fig. 1b zu erkennen zu. Zum Zeitpunkt T2 verliert bei dem in
Fig. 1 gezeigten Beispiel das linke Fahrzeugrad die Bodenhaf
tung aufgrund von Glatteis. Das linke Rad dreht in diesem Fal
le durch und wegen des offenen Sperrdifferentials steigt die
Radgeschwindigkeit VL des linken Fahrzeugrades an. Da das
Sperrdifferential offen ist, kann das rechte Rad nicht mehr
Drehmoment absetzen. Zum Zeitpunkt T3 weist das Fahrzeug ein
stehendes rechtes Fahrzeugrad und ein schrubbendes bzw. durch
drehendes linkes Fahrzeugrad auf. Der Fahrer erkennt die Situ
ation und gibt zum Zeitpunkt T4 mehr Gas. Der Gaspedalstel
lungswinkel αGP nimmt zu. Hierdurch dreht das linke Fahrzeugrad
immer schneller durch, d. h. die Radgeschwindigkeit VL des lin
ken Fahrzeugrads steigt an. Zum Zeitpunkt T5 ist die Differenz
zwischen der Radgeschwindigkeit des linken Fahrzeugrades VL und
der Radgeschwindigkeit des rechten Fahrzeugrades VR so groß,
dass sie einen bestimmten Schwellenwert überschreitet und ein
selektiver Bremseneingriff durch das Bremsregelsystem ausge
löst wird. Der durch Aufbringen eines Bremsmoments MB durchge
führte selektive Bremseneingriff bremst das linke Fahrzeugrad
ab, so dass entsprechend mehr Antriebsmoment vom rechten Fahr
zeugrad abgesetzt werden kann. Das Fahrzeug nimmt dann wieder
Fahrt auf. Der Fahrer behält zum Zeitpunkt T6 seine bisherige
Gaspedalstellung bei, da das Fahrzeug die gewünschte Fahrzeug
geschwindigkeit aufweist. Zum Zeitpunkt T7 hat das linke Fahr
zeugrad die Glatteisstelle überwunden und gewinnt wieder Bo
denhaftung. Das Bremsregelsystem löst den selektiven Bremsen
eingriff und das aufgebrachte Bremsmoment nimmt ab.
Da zum Zeitpunkt T8 das linke Fahrzeugrad nicht mehr abgebremst
wird, wird das Antriebsmoment voll auf den Boden abgesetzt.
Hierdurch erfolgt eine plötzliche Fahrzeugbeschleunigung. Die
se wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass die Motordrehzahl
beim Greifen des linken Fahrzeugrades an Drehzahl variiert.
Der Fahrer wird durch die Beschleunigung des Fahrzeugs über
rascht, nimmt zwischen den Zeitpunkten T9 und T10 Gas weg, d. h.
der Gaspedalstellungswinkel αGP nimmt ab bis die Fahrzeugge
schwindigkeit wieder die vom Fahrer gewünschte Fahrzeugge
schwindigkeit erreicht. Zum Zeitpunkt T11 korrigiert der Fahrer
die Gaspedalstellung, um die von ihm gewünschte Fahrzeugge
schwindigkeit einzustellen.
Wie man aus Fig. 1 erkennen kann, ruft der selektive Bremsen
eingriff, der durch die Bremsregelung bewirkt wird, eine un
gleichmäßige Fahrt hervor. Dies liegt daran, dass zwei Regler
systeme nebeneinander arbeiten, nämlich die Bremsregelung als
Bremsenregler zur Regelung des selektiven Bremseneingriffs und
der Fahrer selbst als Antriebsmomentenregler. Dabei sind die
beiden Regler nicht aufeinander abgestimmt, da der Fahrer im
mer nur relativ langsam auf die Fahrzeugreaktionen, die auf
grund von veränderten Fahrzeughaftungsverhältnissen und den
dadurch resultierenden Bremseingriffen des Bremsreglers erfol
gen, reagiert. Andererseits ist auch der Bremsregler abhängig
von dem Fahrerverhalten. Solange der Fahrer beispielsweise bei
einem durchdrehenden Fahrzeugrad nicht zusätzlich Gas gibt,
damit der Schwellenwert erreicht wird, kann auch kein selekti
ver Bremseingriff durch den Bremsregler erfolgen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rege
lungsverfahren zum Regeln eines Antriebsdrehmoments zu schaf
fen, das eine gleichmäßige Fahrzeugbewegung auch im schwieri
gen Gelände ermöglicht und das für den Fahrer leicht be
herrschbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Regelungsverfah
ren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft ein Regelungsverfahren zum Regen eines
Antriebsdrehmoments durch einen Regler mit den folgenden
Schritten, nämlich
Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs,
Bestimmen eines Gaspedalstellungswinkels und einer Getriebe übersetzung,
Auslesen eines Soll-Drehmoments aus einem in dem Regler abge speicherten Kennlinienfeld in Abhängigkeit von der Fahrzeugge schwindigkeit, dem Gaspedalstellungswinkel und der Getriebe übersetzung,
wobei die in dem Kennlinienfeld abgespeicherte proportionale Solldrehmoment mit zunehmendem Gaspedalstellungswinkel höhere Werte und mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit niedrigere Werte aufweist,
Berechnen eines Motorsolldrehmoments in Abhängigkeit von dem ausgelesenen proportionalen Solldrehmoment zur Ansteuerung ei nes Fahrzeugmotors.
Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit eines Fahrzeugs,
Bestimmen eines Gaspedalstellungswinkels und einer Getriebe übersetzung,
Auslesen eines Soll-Drehmoments aus einem in dem Regler abge speicherten Kennlinienfeld in Abhängigkeit von der Fahrzeugge schwindigkeit, dem Gaspedalstellungswinkel und der Getriebe übersetzung,
wobei die in dem Kennlinienfeld abgespeicherte proportionale Solldrehmoment mit zunehmendem Gaspedalstellungswinkel höhere Werte und mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit niedrigere Werte aufweist,
Berechnen eines Motorsolldrehmoments in Abhängigkeit von dem ausgelesenen proportionalen Solldrehmoment zur Ansteuerung ei nes Fahrzeugmotors.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei Betätigen
einer Fahrzeugbremse und/oder eines Kupplungspedals durch den
Fahrer deakiviert.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Regelungsverfahrens wird bei Betätigen der Fahrzeugbremse die
von dem Fahrer gewünschte Bremskraft ermittelt und aus der er
mittelten gewünschten Bremskraft ein Bremsmoment berechnet,
das von dem Solldrehmoment subtrahiert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Fahrzeugmindestgeschwindigkeit
verglichen und bei unterschreiten
dieser Fahrzeugmindestgeschwindigkeit wird ein I-Regler akti
viert, der das Motordrehmoment erhöht, bis die Fahrzeugge
schwindigkeit die Fahrzeugmindestgeschwindigkeit wieder er
reicht hat.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Regelungsverfahrens wird das Verfahren durch Betätigen
einer Eingabeeinrichtung durch den Fahrer aktiviert oder deak
tiviert.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regelungsver
fahrens wird dieses beim Anfahren des Fahrzeugs automatisch
aktiviert und nach Beendigung des Anfahrens wieder deakti
viert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Regelungsverfahrens wird das Regelungsverfahren nur bei einem
eingelegten kleinen Schaltungsgang aktiviert.
Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfin
dungsgemäßen Regelungsverfahrens unter Bezugnahme auf die bei
gefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merk
male beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 das Verhalten eines Fahrzeugs mit Bremsregelsystem
nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Regelsystem zur Durchführung des erfindungsgemä
ßen Regelungsverfahrens;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Regelungs
verfahrens;
Fig. 4a, 4b Kennlinienfelder zur Durchführung des erfindungs
gemäßen Regelungsverfahrens;
Fig. 5a, 5b, 5c das Verhalten eines Fahrzeugs, das mit dem er
findungsgemäßen Regelungsverfahren geregelt wird.
Fig. 2 zeigt ein Regelungssystem zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Regelungsverfahrens. Das Regelungssystem 1 weist
eine Erfassungseinheit 2 zur Erfassung eines Gaspedalstel
lungswinkels αGP auf. Die Gaspedalwinkelerfassungseinheit 2 ist
über eine Signalleitung 3 mit einem Signaleingang 4 einer Mo
torsteuerung 5 verbunden. Der Signaleingang 4 der Motorsteue
rung 5 ist über eine Leitung 6 mit einem Eingang 7 eines Spei
chers 8 verbunden, in dem ein Kennfeld abgespeichert ist. Das
Kennfeld gibt in Abhängigkeit von dem Gaspedalstellungswinkel
αGP ein Motordrehmoment M αGP über einen Ausgang 9 ab. Dieses
ausgelesene Motordrehmoment M αGP wird durch den Fahrer über
das Gaspedal eingestellt und bedarf einer Korrektur, um ein
gleichmäßiges Fahrverhalten zu gewährleisten. Der Ausgang 9
des Speichers 8 ist über eine Leitung 10 mit einem ersten Ein
gang 11 eines Summiergliedes 12 verbunden. Das aus dem Spei
cher 8 ausgelesene Drehmoment wird ferner über eine Leitung 13
einem Signaleingang 14 einer Bremsenregelung 15 zugeführt. Die
Bremsenregelung 15 besitzt einen weiteren Signaleingang 16,
der über eine Leitung 17 an einen Verzweigungsknoten 18 ange
schlossen ist. Die Bremsregelung 15 erhält von der Erfassungs
einheit 2 den Gaspedalstellungswinkel αGP. Über einen weiteren
Signaleingang 19 und eine Leitung 20 wird die Bremskraft FB von
einer Erfassungseinrichtung 21, die die Fahrerbremskraft auf
das Bremspedal ermittelt, durch die Bremsreglung empfangen.
Eine Erfassungseinrichtung 49 erfasst eine Betätigung der
Kupplung durch den Fahrer und gibt ein Erfassungssignal über
eine Leitung 50 an die Bremsreglung 15 ab. Eine Erfassungseinrichtung
22 ermittelt die Getriebeübersetzung und die Fahr
zeuggeschwindigkeit V des Fahrzeugs und gibt diese über eine
Signalleitung 23 an einen Signaleingang 24 der Bremsregelung
15 ab. Die Bremsregelung 15 weist einen Steuerausgang 25 auf,
der über eine Steuerleitung 26 mit einem Eingang 27 eines Hyd
rauliksteuerungsaggregats 28 verbunden ist. Das Hydrauliksteu
erungsaggregat 28 steuert in Abhängigkeit von einem Steuersig
nal, das von der Bremsregelung 15 über die Steuerleitung 26
empfangen wird, über Leitungen 29 bis 32 die Bremsen 33 bis 36
für die Fahrzeugräder.
Die Bremsregelung 15 berechnet ein Motordrehmoment-Korrektur
signal ΔMmot in Abhängigkeit von den anliegenden Eingangsgrößen
und gibt dies über einen Ausgang 37 und eine Leitung 38 an ei
nen zweiten Eingang 39 des Summiergliedes 12 ab. Das Summier
glied 12 besitzt einen Signalausgang 40, der über eine Leitung
41 ein Motormomentsollsignal Msoll an einen Eingang 42 einer Mo
torsteuereinheit 43 abgibt. Die Motorsteuereinheit 43 stellt
das Motordrehmoment entsprechend dem empfangenen Motorsoll
drehmoment beispielsweise durch Ansteuerung einer Drosselklap
pe eines Fahrzeugmotors 44 ein. Hierzu gibt die Motorsteuerung
43 über einen Steuerausgang 45 und die Steuerleitung 46 ein
Drosselklappensteuersignal an einen Signaleingang 47 des Fahr
zeugmotors 44 ab. Das von der Motorsteuereinheit 43 einge
stellte Motordrehmoment Mmot ist, wird gleichzeitig über einen
Ausgang 48, eine Leitung 49 an einen Signaleingang 50 der
Bremsregelung 15 rückgemeldet.
Die Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Re
gelungsverfahrens.
Nach einem Startschritt S0 wird in einem Schritt S1 eine mini
male Fahrzeugsollgeschwindigkeit Vminsoll aus einem Datenkennfeld
KFA ausgelesen, das in der Bremsregelung 15 für alle Getriebe
übersetzungen ü abgespeichert ist.
Das Datenkennfeld KFA ist in Fig. 4a dargestellt.
VMINSOLL = F1(αGP, FB, ü) (1)
wobei αGP der Gaspedalsstellungswinkel,
FB die Kraft des Fahrers auf das Bremspedal ü die eingestellte Übersetzung der Getriebe ist.
FB die Kraft des Fahrers auf das Bremspedal ü die eingestellte Übersetzung der Getriebe ist.
Beim Schritt S2 wird ein proportionaler Motordrehmomentanteil
MP1 aus einem weiteren Datenkennfeld KFB der Bremsregelung 15
ausgelesen.
Die Fig. 4b zeigt das entsprechende Datenkennfeld KFB mit ei
nem P-Regler.
MP1 = F2(αGP, v, ü) (2)
Das in Fig. 4b dargestellte Datenkennfeld KFB gibt das Sollmo
tordrehmoment MP1 in Abhängigkeit von den Gaspedalstellungswin
kel αGP, der Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Übersetzung ü
an. Bei einer steigenden Fahrzeuggeschwindigkeit v nimmt das
Sollmotordrehmoment MP1 ab. Mit zunehmendem Gaspedalstellungs
winkel αGP nimmt das Motorsolldrehmoment MP1 hingegen zu. Ist
die Fahrzeuggeschwindigkeit Null, und steht das Fahrzeug somit
still, ist das Motorsolldrehmoment 0, wenn der Fahrer kein Gas
gibt, d. h. der Gaspedalstellungswinkel αGP ebenfalls Null ist.
Bei einer maximal möglichen Fahrzeuggeschwindigkeit vmax in dem
eingelegten Gang und bei einem maximalen Gaspedalstellungswin
kel αmax von 100% wird das maximal mögliche Motorsolldrehmoment
ausgelesen.
Ist der Gaspedalstellungswinkel αGP Null, folgt die Kennlinie
des Motorsolldrehmoments MP1 vorzugsweise einer Schubkennlinie.
Kann ein bestimmtes Schubdrehmoment nicht abgesetzt werden,
weil beispielsweise ein Rad abhebt, dann greifen die Bremsen
derart ein, dass sie das fehlende Motorschubdrehmoment über
nehmen oder das abgegebene, gegebenenfalls rückwärtsdrehende
Rad nahezu zum Stillstand abbremsen.
Die in dem Datenkennfeld von Fig. 4b dargestellten Kennlinien
sind bei konstanter Gaspedalwinkelstellung αGP und zunehmender
Fahrzeuggeschwindigkeit V monoton abfallend. Bei dem in Fig.
4b dargestellten Datenkennfeld KFB fallen die Kennlinien line
ar ab. Jedoch ist dies nicht zwingend erforderlich. Beliebig
monoton abfallende Kennlinienverläufe sind möglich.
Falls ein Fahrzeugrad durchdreht und somit die Anzahl der Um
drehungen dieses Rades stark ansteigt, sinkt die Fahrzeugge
schwindigkeit v des Fahrzeugs ab und das Sollmotordrehmoment
MP1 nimmt zu. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v dient somit als Re
ferenzgröße. Dies hat den Vorteil, dass die Fahrzeuggeschwin
digkeit letztendlich auch die gewünschte Zielgröße für den
Fahrer darstellt. Während bei herkömmlichen Regelungen sich
das Antriebsmotordrehmoment verringert, wenn ein Fahrzeugrad
durchdreht und somit die Fahrzeuggeschwindigkeit V beeinflusst
wird, was wiederum den Fahrer zu einer Korrektur der Gaspedal
stellung zwingt, braucht bei dem erfindungsgemäßen Regelungs
verfahren der Fahrer die Gaspedalstellung nicht zu verändern.
Hierdurch wird das Fahrverhalten für den Fahrer komfortabler
und leichter steuerbar.
Aufgrund der monoton abfallenden Kennlinien in dem Datenkenn
feld KFB, wie es in Fig. 4b dargestellt ist, ist die Regelung
für den Fahrer stabil. Dabei sind die monoton abfallenden
Kennlinien des in Fig. 4b dargestellten Datenkennfeldes derart
ausgelegt, dass es für den Fahrer einfach ist, die Fahrzeugge
schwindigkeit zu ändern, da ein natürliches Gaspedalverhalten
vermittelt wird. Das natürliche Gaspedalverhalten zeichnet
sich dadurch aus, dass der Motorantrieb ohne Zeitverzögerungen
auf die Fahrervorgaben reagiert und diesem subjektiven Empfin
den nach demjenigen Verhalten entspricht, das der Fahrer bei
einer Fahrt auf einer normalen Straße her gewohnt ist.
Der im Schritt S2 aus dem in Fig. 4b dargestellten Datenkenn
feld ausgelesene proportionale Motordrehmomentanteil MP1 wird
zur späteren Berechnung des Motordrehmoment-Korrekturwertes
ΔMmot zwischengespeichert.
In einem Schritt S3 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v mit der
aus dem in Fig. 4a dargestellten Datenkennfeld KFA ausgelese
nen Minimal-Fahrzeugsollgeschwindigkeit Vminsoll Verglichen. Ist
die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die Minimal-
Fahrzeugsollgeschwindigkeit, wird das Motordrehmoment mittels
eines Integralreglers in einem Schritt S4 erhöht.
MI: = MI + ΔMI (3)
Wobei MI im Schritt S0 initialisiert wurde.
Falls umgekehrt im Schritt S3 festgestellt wird, dass die Fahr
zeuggeschwindigkeit V über der minimalen Sollgeschwindigkeit
Vminsoll liegt, wird der integrale Motordrehmomentanteil MI so
lange reduziert, bis er den Wert Null erreicht.
MI: = Max{0, MI - ΔMI} (4)
In einem Schritt S6 werden anschließend bei durchdrehenden Rä
dern durch den Bremsregler 15 die zur Kompensation der Durch
drehens notwendigen Bremsdrücke pi zum Bremseingriff ermittelt
und in Abhängigkeit von diesen ermittelten Bremsdrücken pi
wird ein weiterer proportionaler Motordrehmomentanteil MP2
durch den Bremsregler 15 berechnet, um ein Absinken des abge
setzten Antriebsmoments auszugleichen.
MP2 = ΣKi(v)pi (5)
In einem Schritt S7 wird ein Motorsoll-Drehmoment Msoll berech
net:
Msoll = MI + MP1 + MP2 (6)
Wenn der Fahrer zusätzlich eine Bremskraft FB ausübt, dann wird
das Regelungsverfahren deaktiviert, wobei in der ausgeübten
Bremskraft FB entsprechendes negatives reales Antriebsmoment
mittels des Hydrauliksteueraggregats 28 auf die Räder aufge
bracht wird. Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens wird bei einer durch
den Fahrer ausgeübten Bremskraft FB von dem im Schritt S7 be
rechneten Motorsoll-Drehmoment Msoll ein der ausgeübten Brems
kraft FB entsprechender negativer Drehmomentwert durch den
Bremsregler 15 aufaddiert.
In einem Schritt S8 wird ein Korrekturwert ΔMmot in Abhängigkeit
von dem im Schritt S7 berechneten Sollmotordrehmoment und dem
aus dem Speicher 8 ausgelesenen Motordrehmoment MαGP berechnet:
ΔMmot = Msoll - Mα GP (7)
Den Korrekturwert ΔMmot gibt die Bremsregelung 15 über die Lei
tung 38 an die Summierschaltung 12 ab.
Die Fig. 5a bis 5c zeigen beispielhaft das Fahrverhalten eines
Fahrzeugs mit Zweiradantrieb, offenem Differential und Brems
regler, bei dem das erfindungsgemäße Regelungsverfahren einge
setzt wird.
Zum Zeitpunkt T0 fährt das Fahrzeug mit konstanter Fahrzeugge
schwindigkeit und Gaspedalstellung auf einer geraden Strecke.
Zum Zeitpunkt T1 wird der Fahrwiderstand aufgrund eines Hinder
nisses oder einer Geländesteigung höher und die Radgeschwin
digkeit der rechten und linken Fahrzeugräder sinkt ab. Durch
die Reduzierung der Motordrehzahl steigt das Antriebsdrehmo
ment M an. Das Fahrzeug fährt in diesem Falle mit einer etwas
niedrigem Fahrzeuggeschwindigkeit v weiter.
Im Zeitpunkt T3 verliert bei dem dargestellten Beispiel das
linke Fahrzeugrad die Bodenhaftung. Eine Umverteilung des
Drehmoments auf das andere Fahrzeugrad erfolgt bei dem offenen
Sperrdifferential dadurch, dass das linke Fahrzeugrad abge
bremst wird und gleichzeitig das Motordrehmoment derart erhöht
wird, dass dieser Bremeneingriff kompensiert wird. Damit der
Bremseneingriff aktiviert werden kann, wird bei sehr niedriger
Fahrzeuggeschwindigkeit die Raddrehzahl mittels des Integral
reglers erhöht. Das Motordrehmoment Mmot wird solange erhöht,
bis der Bremseneingriff kompensiert ist und bis das abgesetzte
Antriebsmoment demjenigen Drehmoment entspricht, das bei einem
gesperrten Sperrdifferential vorhanden wäre. Der Fahrer
braucht bei einem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren die
Gaspedalstellung hierzu nicht ändern, wie man aus Fig. 5c er
sehen kann. Die Bremsregelung 15 gibt an die Motorsteuerung 5
einen einzustellenden Drehmomenten-Offsetwert bzw. Korrektur
wert ΔMmot ab. In Fig. 5c ist gestrichelt das Einstellsignal
zur Erhöhung der Drosselklappenstellung innerhalb des Fahr
zeugmotors 44 dargestellt.
Wenn zum Zeitpunkt T4 das Fahrzeugrad wieder greift, wird die
Bremse geöffnet und das Bremsmoment MB fällt auf Null ab, wie
man in Fig. 5b erkennen kann. Gleichzeitig wird das Motordrehmoment
entsprechend der Reduzierung des Bremsmoments MB wieder
abgesenkt.
Aus Sicherheitsgründen führt bei einer Ausführungsform des er
findungsgemäßen Regelungsverfahrens die Betätigung der Fahr
zeugbremse durch den Fahrer zu einer Deaktivierung des Rege
lungsverfahrens. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Regelungsverfahrens wird das Regelungsverfahren
nur bei niedrigen eingelegten Schaltungsgängen aktiviert. Bei
einer weiteren Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Rege
lungsverfahren beim Anfahren des Fahrzeugs automatisch akti
viert und sobald der Anfahrvorgang beendet ist, wird das Rege
lungsverfahren wieder passiviert bzw. deaktiviert. Dies er
leichtert insbesondere das Anfahren an einem Berg bei schwie
rigen Haftbedingungen, wie Glatteis.
Wenn im Schubbetrieb der Fahrzeugmotor nicht mehr in der Lage
ist, das vorgegebene Schubmoment abzusetzen, wird das fehlende
Schubmoment über die Bremsen eingestellt. Beginnt in dieser
Situation ein Fahrzeugrad zu rutschen und hebt ab, kann durch
das andere Fahrzeugrad das Schubmoment nicht aufrecht erhalten
werden. Die erfindungsgemäße Bremsregelung bewirkt in diesem
Falle, dass die noch greifenden Fahrzeugräder ein höheres
Bremsmoment über die Bremsen erhalten und übertragen.
Die Bremsleitung P der greifenden Räder kann gesenkt werden,
indem man die im Schubbetrieb gegebenenfalls rückwärtsdrehen
den Räder nahezu zum Stillstand abbremst, um eine Überhitzung
der Bremsen zu verhindern.
Unterschreitet bei dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren
die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorgegebene Minimal-
Sollgeschwindigkeit Vminsoll, wird ein I-Regler aktiviert. Das
Motordrehmoment steigt dann solange an, bis die Fahrgeschwin
digkeit die Fahrzeugmindestgeschwindigkeit wieder erreicht
hat. Dies führt dazu, dass bei einer langsamen Fahrt und bei
durchdrehendem Fahrzeugrad der Fahrer bei dem erfindungsgemä
ßen Regelungsverfahren nicht selber eingreifen muss, damit die
Weiterfahrt ermöglicht wird.
Erfolgt bei dem in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Re
gelungsverfahren ein Eingriff der Bremse an einem durchdrehen
den Fahrzeugrad, dann erfolgt synchron zum Eingriff der Brem
sen eine Anhebung des Motordrehmoments. Durch diese Anhebung
wird das Bremsmoment weitestgehend kompensiert, so dass das
abgesetzte Antriebsmoment in etwa konstant bleibt. Aus Sicher
heitsgründen wird bei einer Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Regelungsverfahrens durch die Bremsmomentenkompensation
nur ein Teil des verlorenen Antriebsmoments kompensiert. Hier
bei ist der Teil des kompensierten Antriebsmoments vorzugswei
se von der Geschwindigkeit abhängig. Beispielsweise erfolgt
bei einem Stillstand des Fahrzeugs eine volle Bremsmomenten
kompensation und mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit V
wird die Bremsmomentenkompensation geringer. Bei Überschreiten
einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit V wird dann die
Bremsmomentenkompensation vollständig abgeschaltet.
Durch das erfindungsgemäße Regelungsverfahren verhält sich das
Fahrzeug gegenüber Gaspedalveränderungen, die durch den Fahrer
vorgenommen werden, ähnlich wie bei einem voll gesperrten All
radsystem. Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren fuktioniert
sowohl bei Bergabfahrt als auch bei Bergauffahrt. Gleichzeitig
ermöglicht das erfindungsgemäße Regelungsverfahren, dass Sta
bilisierungfunktionen wie ABS oder ESP aktivierbar sind. Das
erfindungsgemäße Regelungsverfahren benötigt dabei keine kos
tenintensiven Sperrdifferentiale. Bei einer bevorzugten Aus
führungsform des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens kann
der Fahrer selbst das Regelungsverfahren über eine Eingabevor
richtung, beispielsweise über einen Taster, aktivieren bzw.
deaktivieren. Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren ist auch
bei Fahrzeugen mit Sperrdifferentialen einsetzbar.
Claims (12)
1. Regelungsverfahren zur Regelung eines Antriebsmoments
durch einen Regler, mit den folgenden Schritten:
- a) Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v) eines Fahrzeugs;
- b) Bestimmen eines Gaspedalstellungswinkels (αGP) und ei ner Getriebeübersetzung (ü)
- c) Auslesen eines abgespeicherten Motordrehmoments (MP1)
aus einem in dem Regler vorgesehenen Kennlinienfeld
(KFB) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit
(v), dem Gaspedalstellungswinkel (αGP) und der Ge
triebeübersetzung (ü);
wobei das in dem Kennlinienfeld (KFB) abgespeicherte Soll-Motordrehmoment (MP1) mit zunehmendem Gaspedal stellungswinkel (αGP) höhere Datenwerte und mit zu nehmender Fahrzeuggeschwindigkeit (v) niedrigere Da tenwerte aufweist; - d) und Berechnen eines Motorsoll-Drehmoments (Msoll) in Abhängigkeit von dem ausgelesenen Motordrehmoment (MP1) zur Ansteuerung eines Fahrzeugmotors.
2. Regelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass bei Betätigen einer Fahrzeugbremse und/oder
eines Kupplungspedals durch den Fahrer das Regelungsver
fahren deaktiviert wird.
3. Regelungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass bei Betätigen einer Fahrzeugbremse und/oder
eines Kupplungspedals die Bremskraft (FB) ermittelt wird,
und aus der ermittelten Bremskraft (FB) ein Bremsmoment
berechnet wird, das von dem Sollmotordrehmoment zumindest
teilweise subtrahiert wird.
4. Regelungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit
(v) mit einer Fahrzeugmindestgeschwindigkeit (vmin) vergli
chen und bei Unterschreiten der Fahrzeugmindestgeschwin
digkeit ein Integral-Regler aktiviert wird, der das Motor
drehmoment erhöht, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit die
Fahrzeugmindestgeschwindigkeit erreicht.
5. Regelungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren durch
Betätigen einer Eingabeeinrichtung durch den Fahrer akti
viert und deaktiviert wird.
6. Regelungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren beim
Anfahren des Fahrzeugs automatisch aktiviert wird.
7. Regelungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren nur
bei einem eingelegten kleinen Schaltungsgang aktiviert
wird.
8. Regelungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit
(v) in Abhängigkeit von sensorisch erfassten Radgeschwin
digkeiten der Fahrzeugräder bestimmt wird.
9. Regelungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an jedes durchdrehende Fahr
zeugrad durch ein Hydrauliksteuerungsaggregat (28) ein
Bremsmoment angelegt wird, wobei das hierdurch reduzierte
Antriebsmoment durch eine entsprechende Erhöhung des Mo
tordrehmoments (MP2) zumindest teilweise kompensiert wird.
10. Regelungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugmindestgeschwin
digkeit (vmin) von dem Gaspedalstellungswinkel (αGP)
und/oder der Fahrerbremskraft (FB) abhängig und in einem
weiteren Kennlinienfeld (KFA) abgespeichert wird.
11. Regelungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schubbetrieb,
wenn das vorgegebene Schubmoment durch den Fahrzeugmotor
(44) nicht abgebbar ist, das fehlende Schubmoment über die
Bremsen eingestellt wird.
12. Regelungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schubbetrieb ein
rückwärts drehendes Fahrzeugrad nahezu bis zum Stillstand
abgebremst wird.
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2001
- 2001-03-23 DE DE10114273A patent/DE10114273C2/de not_active Expired - Fee Related
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