DE10238216A1

DE10238216A1 - Korrektur des Motormoment-Vorsteuerwertes bei ASR-Regelbeginn

Info

Publication number: DE10238216A1
Application number: DE10238216A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Hessmert; Wolfgang Keinath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Antriebsschlupfregelung, bei der das Motorsollmoment (1) reduziert wird, wenn ein Antriebsrad in Schlupf gerät und eine vorgegebene Schlupfschwelle (5) überschreitet. Zur Verbesserung des Beschleunigungsverhaltens des Fahrzeugs wird vorgeschlagen, die Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit zu ermitteln und das Motorsollmoment (1) bereits in einer Vorsteuerphase (10), nach einer sprungartigen Reduktion auf einen Vorsteuerwert (8), in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit zu korrigieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Antriebsschlupfregelung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine Antriebsschlupfregelung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
Beim Anfahren oder Beschleunigen eines Kraftfahrzeugs auf glatter Fahrbahn können die Antriebsräder bereits bei Vorgabe eines geringen Antriebsmoments in Schlupf geraten, wodurch kritische Fahrsituationen entstehen können. Die Antriebsschlupfregelung (ASR) versucht, durch Verringern des Motormomentes und gegebenenfalls auch durch Bremseneingriff das Fahrzeug zu stabilisieren und die Traktion zu verbessern.
Überschreitet eines der Antriebsräder eine vorgegebene Schlupfschwelle, so reduziert die ASR das Motorsollmoment sprungartig auf einen relativ niedrigen Wert, den sogenannten Motormoment-Vorsteuerwert, um die Antriebsräder entsprechend zu entlasten.
Der Vorsteuerwert wird üblicherweise derart eingestellt, daß die Antriebsräder zwar entlastet werden, das Fahrzeug jedoch nicht wesentlich verzögert, d. h. langsamer wird. Die Berechnung des Vorsteuerwerts orientiert sich i. d. R. an der Summe aller Fahrwiderstände, wobei insbesondere rotatorische Beschleunigungswiderstandsmomente, Rollwiderstände etc. berücksichtigt werden.
Ist die Summe aller Fahrwiderstände auf Grund fehlender Informationen nicht oder zu ungenau bestimmbar, wird der Vorsteuerwert üblicherweise abhängig von der aktuellen Fahrsituation, z. B. Geradeausfahrt, Anfahren, Hochreibwertkurve oder Niedrigreibwertkurve, eingestellt. Der Vorsteuerwert wird dabei aus Sicherheitsgründen eher zu Gunsten einer optimalen Fahrzeugstabilität gewählt.
Durch diese Sicherheitsstrategie ist der gewählte Vorsteuerwert oftmals niedriger, als er in der aktuellen Fahrsituation sein müßte. Dadurch wird insbesondere auf einer Fahrbahn mit höherem Reibwert die mögliche Traktion der Fahrbahn oftmals nicht ausgenutzt, mit der Folge, daß das Fahrzeug nicht optimal beschleunigt. Dieser Beschleunigungseinbruch wird vom Fahrer als unangenehm empfunden.
Auch in Zukunft wird es aus Sicherheitsgründen erforderlich sein, den Vorsteuerwert in einer schwer bestimmbaren Fahrsituation eher zu niedrig einzustellen. Ergibt sich jedoch im folgenden, daß der Reibwert der Fahrbahn höher ist, als angenommen wurde, so ist das vorgegebene Motorsollmoment möglichst schnell zu korrigieren.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, mit der das Motorsollmoment nach einem Rücksprung auf einen Vorsteuerwert möglichst schnell und genau an die aktuelle Fahrsituation angepaßt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 und 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, nach dem Rücksprung des Motorsollmomentes auf einen Vorsteuerwert, bereits in einer Phase vor dem Beginn der eigentlichen ASR- Regelung, die Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit zu ermitteln und das Motorsollmoment in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit zu korrigieren.
Die Phase zwischen dem Rücksprung des Motorsollmomentes und dem Beginn der eigentlichen Motormomentenregelung (Vorsteuerphase) dauert üblicherweise etwa 180 ms. In dieser Zeit ist es bereits möglich, über die Auswertung der Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit Informationen über die tatsächliche Fahrsituation, insbesondere die Fahrbahnbeschaffenheit zu erhalten, und den eingestellten Motorsollmoment-Vorsteuerwert entsprechend zu korrigieren. Dadurch kann das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs wesentlich verbessert werden.
Das Motormoment wird in der Vorsteuerphase vorzugsweise mit zunehmender Fahrzeugbeschleunigung erhöht. Die Änderung des Motorsollmomentes kann entweder kontinuierlich oder stufenweise, z. B. nach Überschreiten definierter Beschleunigungsschwellen erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Motorsollmoment in der Vorsteuerphase vor dem eigentlichen Regelbeginn der Motormomentenregelung und/oder während einer vorgegebenen Zeitdauer nach Regelbeginn auf der Grundlage der ermittelten Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit korrigiert.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Erhöhung des Motorsollmomentes nur bis zu einer vorgegebenen oberen Fahrzeug-Geschwindigkeitsgrenze oder einer oberen Schlupfgrenze für ein Antriebsrad erfolgen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Rücksprung des Motorsollmomentes auf einen Wert, der der Summe aller Fahrwiderstände entspricht;
Fig. 2 den Rücksprung des Motorsollmomentes auf unterschiedliche Vorsteuerwerte in Abhängigkeit voh der Fahrsituation;
Fig. 3 den Verlauf von Motormoment und Radgeschwindigkeit bei einer ASR-Regelung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Darstellung des Steuer- und Regelablaufs bei ASR-Regelbeginn und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Antriebsschlupfregelung mit Korrektur des Motormoment-Vorsteuerwerts.
Fig. 1 zeigt einen Motorsollmomentenverlauf während einer ASR-Regelung, bei dem das Motorsollmoment 1 von einem Passivwert 6 auf einen sogenannten Vorsteuerwert 8 zurück springt. Der Rücksprung 7 erfolgt üblicherweise zu einem Zeitpunkt, zu dem ein schlupfendes Rad eine vorgegebene Schlupfschwelle 5 überschreitet. Der einzustellende Vorsteuerwert 8 berechnet sich dabei aus der Summe der Fahrwiderstände.
Ist die Summe aller Fahrwiderstände jedoch nicht hinreichend genau bestimmbar, wie dies vor allem beim Anfahren oder bei Fahrten mit geringer Geschwindigkeit der Fall ist, so wird der Vorsteuerwert 8 in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation eingestellt.
Fig. 2 zeigt beispielhaft den Vorsteuerwert 8 für verschiedene Fahrsituationen, von oben nach unten: Geradeausfahrt, Anfahren, Hochreibwertkurve, Niedrigreibwertkurve.
Je kritischer die Fahrsituation und je geringer die Haftreibung der Fahrbahn ist, desto niedriger ist auch der Motormoment-Vorsteuerwert 8, der von der ASR eingestellt wird. Aus Gründen der Sicherheit und Gewährleistung einer optimalen Fahrzeugstabilität wird der Vorsteuerwert 8 oftmals zu niedrig gewählt. Dadurch wird Vortrieb verschenkt, der bei korrekter Bestimmung der Fahrsituation, insbesondere des tatsächlichen Reibwerts, übertragen werden könnte.
Fig. 3 zeigt den vollständigen Verlauf des Motorsollmomentes 1 während einer ASR-Regelung sowie den Verlauf der Radgeschwindigkeit 4 eines schlupfenden Rades. Die Bezugszeichen 15, 16 und 17 bezeichnen dabei den Verlauf des Motorsollmoments 1 mit Korrektur, das Bezugszeichen 9 den Verlauf ohne Korrektur des Vorsteuerwerts 3.
Überschreitet die Radgeschwindigkeit 4 eine vorgegebene Schlupfschwelle 5 (Zeitpunkt t0), so bewirkt die ASR einen Rücksprung 7 im Motorsollmoment 1 auf den Motormoment- Vorsteuerwert 8 durch entsprechende Änderung der Drosselklappenstellung.
Das tatsächliche Motormoment 3 weicht im folgenden von der Fahrervorgabe 2 ab und nähert sich mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung dem Sollmoment 1 an. Dieses wird etwa zum Zeitpunkt t1, der gleichzeitig den Regelbeginn 14 der eigentlichen Motormomentenregelung darstellt, erreicht. Die Phase zwischen dem Rücksprung 7 und dem Regelbeginn 14 wird als Vorsteuerphase 10 bezeichnet.
Während der Vorsteuerphase 10 wird die Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit ständig ermittelt. Bei hoher Fahrzeugbeschleunigung wird das Motorsollmoment 1 stufenartig auf einen korrigierten Vorsteuerwert 16 erhöht. Die Erhöhung des Motormomentes kann auch kontinuierlich oder in mehreren Stufen erfolgen. Das tatsächlich erzeugte Motormoment 3 sinkt dadurch bei weitem nicht so stark ab wie ohne Korrektur, und das Fahrzeug verzögert entsprechend weniger.
Zum Zeitpunkt t1 befindet sich die Geschwindigkeit 4 des schlupfenden Rades weiterhin über der Schlupfschwelle 5, so daß das Motormoment 1 in einer folgenden Regelphase 11 weiter reduziert wird. In dieser Phase 11 wird das Motorsollmoment ebenfalls in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit eingestellt.
Die Steigung der Geraden 9 ist daher bei höherer Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit betragsmäßig geringer als bei niedrigerer Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit.
Zum Zeitpunkt t3 unterschreitet das schlupfende Rad die Schlupfschwelle 5, mit der Folge, daß das Motorsollmoment 1 in einer zweiten Regelphase 12 wieder linear erhöht wird. Nachdem das Rad die Schlupfschwelle 5 zum Zeitpunkt t4 wieder überschreitet, wird das Motorsollmoment 1 in einer dritten Regelphase 13 wieder reduziert. Die Regelung in den Regelphasen 11, 12 und 13 ist üblicherweise eine PID- Regelung.
Das tatsächliche Motormoment 3 folgt der Sollmomentenvorgabe mit geringer zeitlicher Verzögerung.
Fig. 4 zeigt den zeitlichen Ablauf einer ASR-Regelung mit Korrektur des Motorsollmomentes während der Vorsteuerphase. In Schritt 20 wird zunächst festgestellt, ob die Radgeschwindigkeit eines Antriebsrades eine vorgegebene Schlupfschwelle 5 überschreitet. Ist dies der Fall, so ermittelt die ASR in Schritt 21, soweit möglich, einen Motormoment-Vorsteuerwert 8 auf der Grundlage der Summe aller Fahrwiderstände. Das Motorsollmoment 1 wird schließlich in Schritt 22 sprungartig auf den ermittelten Vorsteuerwert 8 reduziert.
In Schritt 23 wird noch in der Vorsteuerphase 10 die Fahrzeuggeschwindigkeit v oder -Beschleunigung v', sowie die Geschwindigkeit 4 des schlupfenden Rades ermittelt.
Überschreitet die Geschwindigkeit 4 des Fahrzeugs in Schritt 24 eine vorgegebene Geschwindigkeitsgrenze, so erfolgt keine Korrektur des Motormoment-Vorsteuerwertes 8. Wird die vorgegebene Geschwindigkeitsgrenze dagegen nicht erreicht, so wird das Motorsollmoment 1 dagegen in Schritt 25 in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeschleunigung oder -Geschwindigkeit korrigiert. In Schritt 26 beginnt dann die eigentliche Motormomentenregelung, wie sie bezüglich Fig. 3 erläutert wurde.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsschlupfregelung mit einer zentralen ASR-Regeleinheit 31, die eine Einrichtung 32 zum Reduzieren des Motorsollmoments 1 auf den Vorsteuerwert 8 umfasst, die das Motorsollmoment 1 reduziert, wenn ein schlupfendes Rad eine Schlupfschwelle 5 überschreitet. Die ASR umfaßt ferner Mittel 30 zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung oder -Geschwindigkeit sowie eine Einrichtung 32 zum Korrigieren des Motormoment-Vorsteuerwerts 8 in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugbeschleunigung oder -Geschwindigkeit. Bezugszeichenliste 1 Motorsollmoment
2 Fahrervorgabe
3 Tatsächliches Motormoment
4 Radgeschwindigkeit
5 Schlupfschwelle
6 Passivwert
7 Rücksprung
8 Vorsteuerwert
9 Reduzierung des Motorsollmomentes
10 Vorsteuerphase
11 Erste Regelphase
12 Zweite Regelphase
13 Dritte Regelphase
14 Regelbeginn
15 Korrektursprung
16 Korrigierter Vorsteuerwert
17 Reduzierung
t0-t4 Zeitpunkte
20-26 Verfahrensschritte
30 Sensorik
31 ASR
32 Einrichtung zum Reduzieren des Motorsollmoments
33 Einrichtung zum Korrigieren des Motormoment- Vorsteuerwerts

Claims

1. Verfahren zur Antriebsschlupfregelung, bei dem das Motormoment (3) durch Vorgabe eines Motorsollmomentes (1) sprungartig reduziert wird, wenn ein Antriebsrad in Schlupf gerät und eine vorgegebene Schlupfschwelle (5) überschreitet, und bei dem nach einer vorgegebenen Vorsteuerphase (10) die eigentliche Regelung (11) einsetzt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Reduzieren des Motorsollmomentes (1) auf einen Vorsteuerwert (8), wenn das schlupfende Rad die Schlupfschwelle (5) überschreitet,

- Ermitteln der Fahrzeugbeschleunigung oder

- geschwindigkeit, und

- Korrigieren des Motorsollmomentes (1) in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugbeschleunigung bzw.

- geschwindigkeit wenigstens während der Vorsteuerphase (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorsollmoment (1) mit zunehmender Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit während der Vorsteuerphase (10) und/oder während einer vorgegebenen Zeitdauer nach der Vorsteuerphase (10) ermittelt und das Motorsollmoment (1) entsprechend korrigiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerwert (8) des Motorsollmomentes (1) in Abhängigkeit von der Fahrsituation eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektur des Motormoments (1) nur erfolgt, solange die Geschwindigkeit (4) des schlupfenden Rades eine obere Geschwindigkeitsgrenze nicht überschritten hat.

6. Antriebsschlupfregelung, bei der das Motormoment (3) durch Vorgabe eines Motorsollmomentes (1) sprungartig reduziert wird, wenn ein Antriebsrad in Schlupf gerät und eine vorgegebene Schlupfschwelle (5) überschreitet, und nach einer vorgegebenen Vorsteuerphase (10) die eigentliche Regelung (11) einsetzt, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (32) zum Reduzieren des Motorsollmomentes (1) auf einen Vorsteuerwert (8), wenn das schlupfende Rad die Schlupfschwelle (5) überschreitet,
Mittel (30) zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit, sowie
eine Einrichtung (33) zum Korrigieren des Motormoment- Vorsteuerwerts (8) in Abhängigkeit von der ermittelten Fahrzeugbeschleunigung oder -geschwindigkeit zumindest während der Vorsteuerphase (10).