DE102020115234A1

DE102020115234A1 - Geführter Regelausstieg bei als verteilter Funktion realisierter ASR

Info

Publication number: DE102020115234A1
Application number: DE102020115234.5A
Authority: DE
Inventors: Oliver Spann; Bernd Schäfer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-12-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum geführten Regelausstieg bei als verteilter Funktion realisierter ASR in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum geführten Regelausstieg bei als verteilter Funktion realisierter ASR in einem Kraftfahrzeug.
Die Antriebsschlupfregelung (ASR) ist in heutigen Kraftfahrzeugen meist als Funktionsmodul im Bremsensteuergerät oder als eine auf das Bremsensteuergerät und mindestens ein weiteres Steuergerät verteilte Funktion ausgeführt. Weitere Steuergeräte müssen nicht zwingend Motor-/ Antriebssteuergeräte sein, sondern können z.B. auch Zentralrechner sein. Bei der Verteilung der ASR auf mehrere Steuergeräte können auch Fahrzeugkonzepte berücksichtigt werden, bei denen mehrere Achsen über mechanisch nicht gekoppelte Maschinen angetrieben werden, oder auch entweder einzelne Achsen oder mehrere mechanisch gekoppelte Achsen von mehreren Maschinen angetrieben werden. Im Bremsensteuergerät wird der situationsabhängig maximal zulässige Antriebsschlupf ermittelt, welcher auf zwei unterschiedliche Weisen eingeregelt werden kann:

a) in einem Regler im Bremsensteuergerät wird ein einzuregelndes Sollmoment ermittelt, welches vom Bremsensteuergerät dem Antriebssteuergerät über eine Schnittstelle vorgegeben wird; oder
b) im Bremsensteuergerät werden maximale Achsdrehzahlen ermittelt, welche mindestens einem weiteren Steuergerät über eine oder mehrere Schnittstellen vorgegeben werden. In einem Regler auf diesem oder diesen Steuergerät(en) wird aus der vorgegebenen maximalen Achsdrehzahl ein Antriebs-Sollmoment ermittelt, welches entweder direkt umgesetzt oder über weitere Schnittstellen dem Antriebssteuergerät vorgegeben wird.

Im Laufe einer aktiven Antriebsschlupfregelung können Situationen auftreten, in denen das durch den Regler ermittelte Motor-Sollmoment für längere Zeit zu gering ist und dadurch der Antriebsschupf an den Rädern deutlich geringer ausfällt, als der maximal zulässige Antriebsschlupf (= Unterschlupfphase). Dies führt zu einer schlechten Traktion bzw. zu einem Fahrgefühl, bei dem der Fahrzeugführer sich von der ASR unnötig eingeregelt fühlt.
Die Ursache für diese Situationen liegt meist darin, dass schnelle Änderungen in der Regelstrecke auftreten und der Regler aufgrund seiner begrenzten Dynamik ohne weitere Maßnahmen nicht schnell genug reagieren kann. Eine Änderung in der Regelstrecke kann z.B. durch einen abrupten Wechsel des Fahrbahnreibwerts auftreten.
Um Unterschlupfphasen zeitlich möglichst stark zu begrenzen, wird eine Situationserkennung im Bremsensteuergerät verwendet, über die eine gesteuerte Anhebung des vom Regler ermittelten Sollmomentes ausgelöst wird.
Um in Situationen mit schnellen Änderungen in der Regelstrecke Unterschlupfphasen zeitlich möglichst stark zu begrenzen, können Logiken zur Erkennung dieser Situationen und zur bedarfsgerechten, gesteuerten Anhebung des Sollmomentes implementiert werden. Die Implementierung auf einem antriebsnahen Steuergerät stellt in der Regel einen hohen Aufwand bzw. Doppelaufwand dar, da Eingangssignale für die Situationserkennung zwar im Bremsensteuergerät zur Verfügung stehen, jedoch oftmals nicht in dem antriebsnahen Steuergerät. Zumeist müssen zusätzliche Eingangssignale für das antriebsnahe Steuergerät vorgesehen werden, was die Komplexität der Vernetzung und die Last des Signal-Busses erhöht.
In DE 41 32 490 A1 ist ein Antriebsschlupfregelsystem für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei dem die für die ASR oder andere geregelte Systeme genutzten Radgeschwindigkeiten der angetriebenen Räder einer Anstiegsbegrenzung unterworfen sind, die variabel ist und von der Änderung der Motordrehzahl abhängt.
Aus der DE 10 2009 018 854 A1 ist ein Fahrzeugregelungsverfahren zur Verbesserung einer ASR bekannt, welche eine Bremsregelung und eine Regelung des Antriebsmoments des Fahrzeugantriebsmotors vorsieht. Die ASR wird durchgeführt, sobald der Antriebsschlupf eines angetriebenen Rades eine vorgegebene Schlupfschwelle überschreitet, wobei eine Sonderregelung des Antriebsmomentes des Antriebsmotors in Abhängigkeit einer eingelernten Antriebsmomentengröße (M_Iern) durchgeführt wird. Die Antriebsmomentengröße (M_Iern) wird während der zuletzt durchgeführten Antriebsmomentenregelung der ASR eingelernt.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen bei als verteilte Funktion realisierter ASR Unterschlupfphasen minimiert werden und die Bus-Last im System vermindert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Antriebsschlupfregelung (ASR) in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Bremsensteuergerät den Schlupf mindestens eines angetriebenen Rades des Kraftfahrzeugs ermittelt und bei Erkennen einer Unterschlupfphase ein Signal an ein Antriebssteuergerät des Kraftfahrzeugs übermittelt, welches dieses veranlasst, das Antriebsmoment mit einem Gradienten zu erhöhen, der einen vom Bremsensteuergerät vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet, bis entweder das von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angeforderte Antriebsmoment erreicht wird oder die Drehzahl des mindestens einen angetriebenen Rades einen in dem Antriebssteuergerät vorgegebenen Maximalwert erreicht.
In einer Ausführungsform wird der vom Bremsensteuergerät vorgegebene Maximalwert des Gradienten in Abhängigkeit mindestens einer Fahrzustandsgröße des Kraftfahrzeugs festgelegt. Die Fahrzustandsgröße umfasst in einer Ausführungsform mindestens eine Gierratenabweichung aus einem Fahrzeugregler des Bremsensteuergeräts. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fahrzustandsgröße ein aktuelles Summenantriebsmoment des Kraftfahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fahrzustandsgröße eine Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fahrzustandsgröße eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs. In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fahrzustandsgröße eine aktuelle Reibwertausnutzung in Querrichtung des Kraftfahrzeugs.
Bei der Realisierung der ASR als verteilte Funktion erfolgt die Erkennung von Unterschlupfphasen weiterhin im Bremsensteuergerät. Dabei wird während einer aktiven Antriebsschlupfregelung der Antriebsschlupf kontinuierlich mit dem maximal zulässigen Antriebsschlupf verglichen. Dabei werden entweder der gemessene Antriebsschlupf oder die ermittelte, prozentuale Schlupfausnutzung über einen Tiefpassfilter gefiltert. Unterschreitet die prozentuale Ausnutzung des maximal zulässigen Antriebsschlupfes für einen vorgegebenen Zeitraum einen vorgegebenen Grenzwert, so wird durch ein Signal vom Bremsensteuergerät in dem Steuergerät oder den Steuergeräten, die das Antriebs-Sollmoment aus vorgegebenen maximalen Achsdrehzahlen ermitteln, ein Ausstieg aus der aktiven Antriebsschlupfregelung initiiert. Dabei wird auf dem aktuellen Momenten-Arbeitspunkt des Reglers aufgesetzt und das auf das Rad wirkende Antriebsmoment wird so lange erhöht, bis entweder das Fahrerwunschmoment erreicht wird oder die Drehzahl der Antriebsräder die maximale Sollvorgabe erreicht, wobei während der Erhöhung der Gradient des Antriebsmoments einen vom Bremsensteuergerät vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet. Der Antrieb versucht, diesem Maximalwert möglichst nahe zu kommen.
Der Maximalwert für den Momentengradienten wird über ein Kennfeld ermittelt, in dem ein aktuelles Summenantriebsmoment auf Radebene, d.h. die Summe der auf die angetriebenen Räder wirkenden Antriebsmomente, und ein Fahrzustands-Index die Eingangsgrößen bilden. Der Fahrzustands-Index wird aus dem Maximum der Ausgänge weiterer Kennfelder gebildet. In diese Kennfelder gehen die Längsgeschwindigkeit und Querbeschleunigung des Fahrzeugs sowie interne Größen des Bremsensteuergerätes zum aktuellen Über- und Untersteuerverhalten des Fahrzeuges, sowie zum Maß der aktuellen Reibwertausnutzung in Fahrzeugquerrichtung mit ein.
In einer Ausführungsform geht in den Fahrzustands-Index mindestens eine Gierratenabweichung des Kraftfahrzeugs ein, welche im ESP ermittelt wird. Dazu wird über ein Modell eine Soll-Gierrate bestimmt (die Gierrate entspricht der Gierwinkelgeschwindigkeit). Dabei gehen unter anderem Lenkwinkel, Längsgeschwindigkeit und Querbeschleunigung des Fahrzeugs, sowie Fahrzeugmodellgrößen mit ein. Die Gierratenabweichung ist die Differenz zwischen der Soll-Gierrate und der gemessenen Ist-Gierrate. Über den Fahrstabilitätsregler wird die Abweichung der Ist-Gierrate zu einer Soll-Gierrate in definiertem Maße ausgeregelt, wozu überwiegend Bremseneingriffe und Reduktionen der Antriebsleistung verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform geht in den Fahrzustands-Index eine Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ein.
In einer weiteren Ausführungsform geht in den Fahrzustands-Index eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ein.
In einer weiteren Ausführungsform geht in den Fahrzustands-Index der ausgenutzte Reibwert in Fahrzeug-Querrichtung ein.
In einer Ausführungsform werden für den Fahrzustands-Index eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Querbeschleunigung und zwei verschiedene Gierratenabweichungen zur Charakterisierung von Unter- und Übersteuern verwendet.
In einer anderen Ausführungsform werden eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Querbeschleunigung und ein Indikator für den ausgenutzten Reibwert in Fahrzeug-Querrichtung verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung (ASR) in einem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung umfasst mindestens ein Bremsensteuergerät und mindestens ein Antriebssteuergerät, die dafür eingerichtet sind, Daten untereinander auszutauschen.
Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Bremsensteuergerät dafür eingerichtet, den Schlupf mindestens eines angetriebenen Rades des Kraftfahrzeugs zu überwachen, eine Unterschlupfphase zu erkennen, und bei Erkennen einer Unterschlupfphase ein Signal an das mindestens eine Antriebssteuergerät zu übermitteln und dem mindestens einen Antriebssteuergerät einen Maximalwert für einen Antriebsmoment-Gradienten vorzugeben.
Das mindestens eine Antriebssteuergerät ist erfindungsgemäß dafür eingerichtet, eine aktive Antriebsschlupfregelung durchzuführen und bei Empfang des Signals von dem mindestens einen Bremsensteuergerät die aktive Antriebsschlupfregelung einzustellen und das Antriebsmoment gemäß dem von dem mindestens einen Bremsensteuergerät vorgegebenen Gradienten zu erhöhen, bis entweder das von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angeforderte Antriebsmoment erreicht wird oder die Drehzahl des mindestens einen angetriebenen Rades einen in dem mindestens einen Antriebssteuergerät vorgegebenen Maximalwert erreicht.
In einer Ausführungsform ist das mindestens ein Bremsensteuergerät dafür eingerichtet, den Maximalwert des Antriebsmoment-Gradienten in Abhängigkeit mindestens einer Fahrzustandsgröße des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. In einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Fahrzustandsgröße eine Gierratenabweichung aus einem Fahrzeugregler des Bremsensteuergeräts, ein aktuelles Summenantriebsmoment des Kraftfahrzeugs, eine Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs.
Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung zählt, dass sich der Aufwand zur Funktionsentwicklung und Vernetzung verringert und auch die Bus-Last deutlich reduziert wird. Außerdem wird über die Vorgabe eines wie beschrieben geformten Maximalwerts des Momentengradienten für den geführten Ausstieg aus der Antriebsschlupfregelung in Abhängigkeit von der Fahrsituation eine sowohl dynamische und harmonische, als auch durch den Fahrer gut beherrschbare Zugabe des Antriebsmomentes vorgegeben.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Es versteht sich, dass die vor anstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4132490 A1 [0007]
DE 102009018854 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Antriebsschlupfregelung (ASR) in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Bremsensteuergerät den Schlupf mindestens eines angetriebenen Rades des Kraftfahrzeugs ermittelt und bei Erkennen einer Unterschlupfphase ein Signal an ein Antriebssteuergerät des Kraftfahrzeugs übermittelt, welches dieses veranlasst, das auf das Rad wirkende Antriebsmoment so lange zu erhöhen, bis entweder das von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angeforderte Antriebsmoment erreicht wird oder die Drehzahl des mindestens einen angetriebenen Rades einen in dem Antriebssteuergerät vorgegebenen Maximalwert erreicht, wobei während der Erhöhung des Antriebsmoments der Gradient des Antriebsmoments einen vom Bremsensteuergerät vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der vom Bremsensteuergerät vorgegebene Maximalwert über ein Kennfeld ermittelt wird, in dem das aktuelle Summenantriebsmoment auf Radebene und ein Fahrzustands-Index die Eingangsgrößen bilden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in den Fahrzustands-Index eine Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingeht.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem in den Fahrzustands-Index eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs eingeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem in den Fahrzustands-Index mindestens eine Gierratenabweichung des Kraftfahrzeugs eingeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem in den Fahrzustands-Index ein ausgenutzter Reibwert in Fahrzeug-Querrichtung eingeht.
Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung (ASR) in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens ein Bremsensteuergerät und mindestens ein Antriebssteuergerät, die dafür eingerichtet sind, Daten untereinander auszutauschen, wobei das mindestens eine Bremsensteuergerät dafür eingerichtet ist, den Schlupf mindestens eines angetriebenen Rades des Kraftfahrzeugs zu überwachen, eine Unterschlupfphase zu erkennen, und bei Erkennen einer Unterschlupfphase ein Signal an das mindestens eine Antriebssteuergerät zu übermitteln und dem mindestens einen Antriebssteuergerät einen Maximalwert des Antriebsmoment-Gradienten vorzugeben, und das mindestens eine Antriebssteuergerät dafür eingerichtet ist, eine aktive Antriebsschlupfregelung durchzuführen und bei Empfang des Signals von dem mindestens einen Bremsensteuergerät die aktive Antriebsschlupfregelung einzustellen und das Antriebsmoment so lange zu erhöhen, bis entweder das von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs angeforderte Antriebsmoment erreicht wird oder die Drehzahl des mindestens einen angetriebenen Rades einen in dem mindestens einen Antriebssteuergerät vorgegebenen Maximalwert erreicht, wobei während der Erhöhung des Antriebsmoments der Antriebsmoment-Gradient den von dem mindestens einen Bremsensteuergerät vorgegebenen Maximalwert nicht überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, worin das mindestens ein Bremsensteuergerät dafür eingerichtet ist, den Antriebsmoment-Gradienten in Abhängigkeit mindestens einer Fahrzustandsgröße des Kraftfahrzeugs zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die die mindestens eine Fahrzustandsgröße eine Gierratenabweichung aus einem Fahrzeugregler des Bremsensteuergeräts, ein aktuelles Summenantriebsmoment des Kraftfahrzeugs, eine Längsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs umfasst.