DE19954282A1

DE19954282A1 - Schlupfregelsystem

Info

Publication number: DE19954282A1
Application number: DE19954282A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schmitt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: US6460647B1; DE19954282B4; JP2001182579A

Abstract

Es wird ein Schlupfregelsystem dargestellt, welches bei unzulässigem Antriebsschlupf das Drehmoment der Antriebseinheit des Fahrzeugs reduziert. Bei Erkennen des Befahrens einer Schlechtwegstrecke wird die Momentenreduzierung geringer und/oder zeitlich kürzer ausgeführt als im Normalbetrieb.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlupfregelsystem, insbesondere ein Antriebsschlupfregelsystem, welches das Drehmoment der Antriebseinheit des Fahrzeugs bei Auftreten übermäßigen Rad schlupfes an wenigstens einem Antriebsrad reduziert.

Ein derartiges Antriebsschlupfregelsystem ist beispielsweise aus der EP 386 126 B1 bekannt. Dort wird der Schlupf an we nigstens einem Antriebsrad ermittelt und in Abhängigkeit dieses Schlupfes das Motormoment erniedrigt. Läuft dieses Antriebsrad wieder stabil, d. h. liegt kein unzulässiger Schlupf mehr vor, wird das Motormoment durch entsprechende Steuerung beispielsweise einer Drosselklappe nach einer vor gegebenen Funktion mit veränderlichen Parametern langsam er höht (Auframpen). Problematisch bei dieser bekannten Vorge hensweise ist, daß das Antriebsschlupfregelsystem auf den Normalbetrieb abgestimmt ist, insbesondere hinsichtlich der Größe der Drehmomentenrücknahme und/oder der Steilheit des Auframpens. In Sonderbetriebszuständen, beispielsweise auf Schlechtwegstrecken, zeigt das auf den Normalbetrieb abge stimmte Antriebsschlupfregelsystem in einigen Anwendungsfäl len nicht zufriedenstellende dynamische Eigenschaften. Ins besondere zeigen sich verschlechterte Traktionseigenschaf ten, was sich vor allem dann negativ auswirkt, wenn nach oder bei Befahren einer Schlechtwegstrecke das Fahrzeug be schleunigen soll. Durch das Ansprechen des Antriebsschlupf regelsystems auf Schlechtwegstrecken bei kurzzeitigen Radstörungen wird durch die Momentenrücknahme und das lang same Auframpen das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs beeinträchtigt.

Ein vergleichbares Verhalten ergibt sich in Verbindung mit einer Motorschleppmomentenregelung, bei der bei oder nach Befahren einer Schlechtwegstrecke zu einer vom Fahrer nicht gewünschten Beschleunigung des Fahrzeugs. Dies vor allem auch bei Schleppmomentenregelung, bei denen eine steuerbare Kupplung geöffnet wird.

Zur Erkennung einer Schlechtwegstrecke stehen aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren zur Verfügung. Beispiels weise zeigt die DE 42 15 938 A1 (US-Patent 5,357,788) die Erkennung einer Schlechtwegstrecke auf der Basis des Verhal tens eines Raddrehzahlsignals. Aus der DE 195 49 083 A1 ist eine Schlechtwegerkennung auf der Basis eines Beschleuni gungssensors, der beispielsweise in Verbindung mit Rückhal tesystemen eingesetzt wird, bekannt. Im allgemeinen wirkt sich das Befahren von Schlechtwegstrecken in Radschwingungen aus, z. B. ein Schwingen der Radgeschwindigkeit über die Schlupfschwelle.

Vorteile der Erfindung

Durch die geringer und/oder zeitlich kürzere Momentenredu zierung, insbesondere durch Beeinflussung der Größe der Drehmomentenreduzierung und/oder der Schnelligkeit des Auf rampens, wird die Traktion des Fahrzeugs auf einer Schlecht wegstrecke erheblich verbessert.

Insbesondere Traktionsverschlechterungen bei Wiederbeschleu nigen nach oder bei Befahren einer Schlechtwegstrecke, vor allem einer Kurve, werden auf diese Weise wirksam vermieden, da die Auswirkungen des Antriebsschlupfregelsystems auf die Fahrzeugtraktion vermindert sind.

In besonders vorteilhafter Weise werden zur Erkennung der Schlechtwegstrecke die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eingesetzt, so daß der Aufwand zur Realisierung der beschriebenen Verbesserung gering ist.

Vorteilhaft ist ferner die Anwendung obiger Lösung auch bei Motorschleppmomentregelungen (MSR), bei denen bei Erkennen einer Schlechtwegstrecke die Motorerhöhung geringer und/oder zeitlich kürzer ist, d. h. z. B. die Rücknahme der Erhöhung schneller erfolgt. Dadurch werden ungewollte Beschleunigun gen vermieden.

Bei einer Schlupfregelung, die bei Auftreten von Blockier neigung oder Durchdrehneigung an wenigstens einem Antriebs rad im Schiebebetrieb eine steuerbare Kupplung öffnet, wird auf das Öffnen ganz oder teilweise (Einstellen eines Schlup fes an der Kupplung) verzichtet, wenn eine Schlechtwegstrec ke erkannt wurde. Auch dadurch wird das unbefriedigende Ver halten des Fahrzeugs in dieser Situation verbessert.

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

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung, in welcher ein Antriebsschlupfregelsystem implementiert ist.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm, welches ein bevorzugtes Aus führungsbeispiel der beschriebenen Lösung als Rechnerpro gramm skizziert. In Fig. 3 schließlich ist anhand von Zeit diagrammen die Wirkungsweise der beschriebenen Lösung ver deutlicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine Steuereinheit 10, welche wenigstens eine Eingangsschaltung 12, wenigstens ein Rechnerelement 14 und wenigstens eine Ausgangsschaltung 16 umfaßt. Diese Elemente werden durch ein Kommunikationssystem 18 zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden Eingangsleitungen zugeführt, über die Signale zu geführt werden, die Betriebsgrößen repräsentieren oder aus denen Betriebsgrößen ableitbar sind. In dem in Fig. 1 dar gestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind aus Über sichtlichkeitsgründen lediglich die Eingangsleitungen 20 bis 24 dargestellt, welche Signale zuführen, die die Radge schwindigkeit repräsentieren. Diese Signale werden in Meßeinrichtungen 26 bis 30 ermittelt. Neben diesen Signalen werden je nach Ausführungsbeispiel weitere Größen zugeführt, beispielsweise das Signal eines Beschleunigungssensors, die Drehzahl der Antriebseinheit, das Drehmoment der Antriebs einheit, etc. Über die Ausgangsschaltung 16 und die daran angebundenen Ausgangsleitungen gibt die Steuereinheit 10 Stellgrößen im Rahmen der von der Steuereinheit 10 durchge führten Antriebsschlupfregelung ab. Dabei führt wenigstens eine Ausgangsleitung 32 zu wenigstens einem Stellelement 34 zur Beeinflussung der Leistung bzw. des Drehmoments der An triebseinheit des Fahrzeugs. Dieses Stellelement kann eine Motorsteuereinheit sein, zu der ein Leistungs- oder Momen tenwert übertragen wird oder wie im bevorzugten Ausführungs beispiel einer Brennkraftmaschine um eine Drosselklappe han deln, welche durch eine entsprechende Stellgröße über die Leitung 32 betätigt wird. In anderen vorteilhaften Ausfüh rungsbeispielen wird ferner über die wenigstens eine Aus gangsleitung 36 alternativ oder ergänzend zum Motoreingriff die Bremsanlage 38 des Fahrzeugs betätigt, wobei bei vorlie genden Antriebsschlupf Bremskraft an wenigstens einem An triebsrad aufgebaut wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit keine Brennkraftmaschine, sondern eine auf alternativen An triebskonzepten basierende Antriebseinheit, z. B. wenigstens ein Elektromotor, so daß die über die Leitung 32 ausgegebene Stellgröße eine Stellgröße zur Einstellung des Drehmoments dieses Antriebsmotors darstellt.

Die Funktionsweise des Antriebsschlupfregelsystems ist im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt. Wie dort wird der Radschlupf jedes Antriebsrades auf der Basis des Radge schwindigkeitssignals des jeweiligen Antriebsrades sowie ei ner Referenzgröße, die beispielsweise abhängig von der Rad geschwindigkeit wenigstens eines anderen Rades des Fahrzeugs abgeleitet ist, ermittelt. Dieser Radschlupfwert steuert entweder direkt oder bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes die Reduzierung des Drehmoments der An triebseinheit zur Reduzierung des Radschlupfes. In einer Ausführung findet eine Reduzierung des Drehmoments nur dann statt, wenn ein übermäßiger Radschlupf, d. h. eine Durchdreh neigung eines Antriebsrades (Instabilität) erkannt wird. Die Reduzierung des Drehmoments ist in der Regel bei Beginn der Antriebsschlupfregelung als Stufe ausgebildet, wobei das Drehmoment auf einen Wert reduziert wird, der entweder vor gegeben ist oder der aus einem schlupfabhängigen oder fest vorgegebenen Reduzierdrehmoment ermittelt wird. Hat sich durch die Drehmomentenreduzierung das jeweilige Antriebsrad wieder stabilisiert, d. h. ist der Schlupf verringert worden, wird das Drehmoment wieder gemäß einer vorgegebenen (Zeit-) Funktion (Auframpfunktion) bis auf den Fahrerwunschwert er höht. Die (mittlere) Steigung der Drehmomentenerhöhung ist je nach Ausführung fest vorgegeben oder von Faktoren wie beispielsweise dem Schlupf, der Schlupfdauer, der Anzahl der Regelzyklen, dem zeitlichen Integral über dem Schlupf, etc. abhängig. Diese Größen (Größe des Drehmomentenrücksprungs und/oder die Steigung des Auframpens) sind auf den Normalbe triebszustand auf fester, ebener Fahrbahn abgestimmt.

Probleme treten dann auf, wenn vermehrt Fahrbahnstörungen vorhanden sind, insbesondere wenn sich das Fahrzeug auf ei ner unebenen Straße, beispielsweise einer Schotterstraße oder einer Straße mit vielen Schlaglöchern befindet. Dann nämlich findet aufgrund der Radbeschleunigungen durch die Fahrbahnstörungen verhältnismäßig häufig eine solche Drehmo mentenreduzierung statt. Dies führt dazu, daß das vom Fahrer gewünschte Drehmoment unter Umständen nur sehr zögernd wie der erreicht wird. Besonders problematisch hat sich dies bei Beschleunigen des Fahrzeugs am Kurvenausgang erwiesen, wenn während der Kurvenfahrt aufgrund von Fahrbahnstörungen ein Antriebsschlupfregeleingriff stattfand. Durch das zögernde Wiederaufnehmen des vom Fahrer vorgegebenen Drehmoments, was in einem tatsächlichen Antriebsschlupfregelfall erwünscht ist, ist die Dynamik beim Beschleunigen des Fahrzeugs erheb lich eingeschränkt. Diesem unbefriedigenden Fahrverhalten, welches letztendlich nicht die vom Fahrer gewünschte Trakti on in der beschriebenen Fahrsituation erlaubt, wird dadurch begegnet, daß das Befahren einer Schlechtwegstecke erkannt wird. Dies erfolgt z. B. auf der Basis wenigstens eines mit Hilfe der bekannten Verfahren. Wurde eine Schlechtwegstrecke erkannt, wird die Momentenreduzierung geringer und/oder zeitlich kürzer ausgeführt. Dadurch wird trotz der Antriebs schlupfregeleingriffe infolge von Fahrbahnstörungen unmit telbar danach die gewünschte Traktion einstellt und die be schriebenen Nachteile, insbesondere am Kurvenausgang beim Beschleunigen des Fahrzeugs, treten nicht mehr auf bzw. sind so stark vermindert, daß der Fahrer kein unbefriedigendes Verhalten seines Fahrzeugs merkt.

Die Verringerung und/oder Verkürzung der Momentenreduktion erfolgt z. B. dadurch, daß die Größe des Drehmomentenrück sprungs und/oder die Steigung des Auframpens beeinflußt wird, indem die Größe des Rücksprungs verringert und/oder die Steigung des Auframpens vergrößert wird. So wird bei spielsweise die Größe, welche die Momentenreduzierung be stimmt, verringert, bzw. der Momentenwert, auf den das Mo ment reduziert wird, erhöht. Die Steigung wird dadurch er höht, daß der Erhöhungsfaktor vergrößert und/oder die Zeit spanne zwischen zwei veränderten Erhöhungsfaktoren verklei nert wird, bzw. das Auframpen völlig abgeschaltet wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Steigung beim Auframpen abhängig von der Zahl der Regelzyklen, von dem zeitlichen Integral des Radschlupfes und/oder von der Dauer, für die der Schlupf unzulässig ist. In der Regel ist die Steigung kleiner, je größer die Zyklenanzahl, das Schlupfin tegral und/oder die Schlupfdauer ist. In diesem Ausführungs beispiel wird bei Schlechtwegerkennung die Anzahl der Re gelzyklen bzw. das Integral des unzulässigen Schlupfes zu rückgesetzt, so daß die in diesem Fall geringe Steigung des Auframpens schlagartig auf eine sehr große Steigung umge schaltet wird.

Eine entsprechende Vorgehensweise wird auch im umgekehrten Fall bei Blockierneigung wenigstens eines Antriebsrades im Zusammenhang mit einer Motorschleppmomentenregelung durchge führt. Auch hier wird durch Verringerung der Momentenerhö hung und Beschleunigung des Abrampen bei Schlechtwegerkennung oder Schwingungserkennung eine Verbesserung des Verhaltens erreicht.

Bei Systemen, die bei Durchdrehneigung oder Blockierneigung eine Kupplung öffnen, wird das Öffnen der Kupplung verboten oder die geöffnete Kupplung geschlossen oder in Schlupf ge steuert, wenn eine Schlechtwegstrecke oder Schwingung erkannt wurde.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die beschriebene Lö sung als Programm des Rechners 14 der Steuereinheit 10 rea lisiert. In Fig. 2 ist ein Beispiel für ein derartiges Pro gramm als Flußdiagramm dargestellt.

Das Programm wird zu vorgegebenen Zeitpunkten vorzugsweise während, in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel auch au ßerhalb der aktiven Antriebsschlupfregelung durchlaufen. Im ersten Schritt 100 wird beispielsweise anhand einer gesetz ten Marke überprüft, ob eine Schlechtwegstrecke befahren wird. Die Erkennung einer solchen Schlechtwegstrecke erfolgt beispielsweise mit einem aus den eingangs genannten bekann ten Methoden. Ist die Marke gesetzt, d. h. eine Schlechtweg strecke erkannt, so wird im Schritt 101 überprüft, ob ein Antriebsschlupfregeleingriff durchgeführt werden wird oder gerade aktiv ist. Ist dies der Fall, wird im Schritt 102 die für die Größe der Drehmomentenreduktion verantwortlichen Faktoren und/oder die für die Steigung des nachfolgenden Auframpens verantwortlichen Faktoren auf Werte gesetzt, die eine geringere Reduzierung und/oder ein schnelleres Aufram pen erzeugen. Danach wird das Programm beendet und zum näch sten Zeitpunkt erneut durchlaufen. Liegt kein ASR-Eingriff vor, wird im Schritt 105 überprüft, ob ein MSR bevorsteht oder gerade aktiv ist. Ist dies der Fall, werden im Schritt 106 die Parameter für die Größe der Motormomentenerhöhung reduziert und/oder die Parameter für die Steigung des Abram pen der Momentenerhöhung derart beeinflußt, daß das Abrampen schneller erfolgt. Hat Schritt 105 ergeben, daß kein MSR- Eingriff vorliegt, wird im Schritt 107 überprüft, ob ein Kupplungseingriff bevorsteht oder aktiv ist. Ist dieser der Fall, wird die Kupplung geschlossen (Schritt 108), selbst wenn Blockierneigung oder Durchdrehneigung an einem An triebsrad erkannt wird. Liegt kein Kupplungseingriff vor, wird das Programm beendet und zum nächstmöglichen Zeitpunkt erneut durchlaufen. Hat Schritt 100 ergeben, daß keine Schlechtwegstrecke vorliegt, so werden gemäß Schritt 104 die in den Schritten 102, 106 und/oder 108 beeinflußten Faktoren auf die für den Normalbetrieb vorgesehenen Größen gehalten bzw. zurückgeführt. Nach Schritt 104 wird das Programm been det und zum nächstmöglichen Zeitpunkt erneut durchlaufen. Die gegebenenfalls in den Schritten 102, 106 oder 108 verän derten Faktoren werden bei der Durchführung der jeweiligen Regelung ausgewertet und führen zu einer geringeren und/oder zeitlich kürzeren Momentenreduktion bei auftretendem An triebsschlupf als im Normalbetrieb, oder zu einer geringeren und/oder zeitlich kürzeren Momentenerhöhung bei auftretendem Bremsschlupf als im Normalbetrieb, oder zu einem Schließen der Kupplung.

In Fig. 3 sind Zeitdiagramme dargestellt, welche die Aus wirkungen der oben dargestellten Vorgehensweise weiter ver deutlichen. Fig. 3a zeigt dabei den zeitlichen Verlauf der Referenzgeschwindigkeit VREF, der Schlupfschwelle λ sowie der Radgeschwindigkeit S. Fig. 3b den Verlauf des Schlecht wegstreckenflags (Schwingungsflag), während in Fig. 3c der zeitliche Verlauf der Drosselklappenstellung DK, die im we sentlichen das Drehmoment einer Brennkraftmaschine bestimmt, dargestellt wird.

Zum Zeitpunkt T0 überschreitet die Radgeschwindigkeit des gezeigten Antriebsrades die Schlupfschwelle, so daß gemäß Fig. 3c eine Reduktion des Drosselklappenwinkels auf einen vorgegebenen Wert DKRED durchgeführt wird. Zum Zeitpunkt T1 sinkt die Radgeschwindigkeit wieder unter die Schlupfschwel le (vgl. Fig. 3a). Dies führt dazu, daß die Reduzierung der Drosselklappenstellung beendet wird und die Drosselklappen stellung wieder im Rahmen einer Auframpfunktion an die vom Fahrer vorgegebenen Stellung herangeführt wird. Dabei ist in Fig. 3c ein erster Kurvenzug I dargestellt, der dem Aufram pen im Normalbetrieb entspricht, während der Kurvenzug II das Auframpen bei Schlechtwegerkennung darstellt. Zum Zeit punkt T2 wird das Befahren einer Schlechtwegstrecke erkannt und gemäß Fig. 3b das Flag gesetzt. Dies hat zur Folge, daß das Auframpen gemäß der Kurve II schneller erfolgt. Das Schwingen der Radgeschwindigkeit um die Schlupfschwelle hat wegen des gesetzten Flag keinen Einfluß auf die Momenten steuerung. Zum Zeitpunkt T6 wird das Flag zurückgesetzt und der Normalbetrieb wieder aufgenommen. Ein weiteres Beispiel ist in Fig. 3c mit dem Kurvenzug III dargestellt. Dort wird im Normalbetrieb neben der gemäß dem Kurvenzug I vorgegebe nen Steigung des Auframpens eine deutlichere Reduzierung der Drosselklappenstellung durchgeführt, um eine optimalere Schlupfregelung zu erreichen. Im bevorzugten Ausführungsbei spiel wird bei Schlechtwegerkennung die Größe der Reduzie rung verringert und/oder (vgl. Kurvenzug II) die Steigung beim Auframpen vergrößert.

Die oben dargestellte Vorgehensweise wird sowohl in Verbin dung mit Benzin- als auch Dieselbrennkraftmaschinen, aber auch in Verbindung mit alternativen Antriebskonzepten, bei spielsweise Elektromotoren, eingesetzt.

Im obigen Zusammenhang wird unter Schlechtwegstrecke auch Situationen verstanden, die aus anderen Gründen zu einer Schwingung wenigstens einer Radgeschwindigkeit führen.

Claims

1. Schlupfregelsystem, bei welchem bei übermäßigem Schlupf wenigstens eines Antriebsrades eine Reduzierung des Drehmoments der Antriebseinheit des Fahrzeugs erfolgt und wobei nach Stabilisierung des wenigstens einen Antriebs rades das Drehmoment wieder an den vom Fahrer vorgegebe nen Wert herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Befahren einer Schlechtwegstrecke erkannt wird und bei Befahren einer Schlechtwegstrecke die Momentenreduk tion geringer und/oder zeitlich kürzer als außerhalb ei ner Schlechtwegstrecke ausgebildet ist.

2. Schlupfregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Größe der Momentenreduktion und/oder die Steigung des Heranführens des Drehmoments beeinflußt wird.

3. Schlupfregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Drehmo mentenänderung beim Heranführen vergrößert wird, wenn ei ne Schlechtwegstrecke befahren wird.

4. Schlupfregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Momen tenzugabe abhängig ist von der Anzahl der Antriebs schlupfregelzyklen und/oder der Schlupfdauer und/oder dem zeitlichen Integral über dem Schlupf, wobei bei Befahren einer Schlechtwegstrecke der Schlupfdauerfaktor und/oder der Regelzyklenzähler und/oder das Integral zurückgesetzt werden.

5. Schlupfregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlechtwegerken nung immer dann erfolgt, wenn eine Schwingung im Verlauf der Radgeschwindigkeit wenigstens eines Rades erkannt wurde.

6. Schlupfregelsystem, bei welchem bei Blockierneigung an wenigstens einem Antriebsrad eine Erhöhung des Drehmo ments der Antriebseinheit des Fahrzeugs erfolgt und wobei nach Stabilisierung des wenigstens einen Antriebsrades das Drehmoment wieder an den vom Fahrer vorgegebenen Wert zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Be fahren einer Schlechtwegstrecke erkannt wird und bei Be fahren einer Schlechtwegstrecke die Momentenerhöhung ge ringer und/oder zeitlich kürzer als außerhalb einer Schlechtwegstrecke ausgebildet ist.

7. Schlupfregelsystem, bei welchem bei Blockierneigung oder Durchdrehneigung an wenigstens einem Antriebsrad eine steuerbare Kupplung im Triebstrang des Fahrzeugs geöffnet wird und nach Stabilisierung des wenigstens einen An triebsrades wieder geschlossen wird, dadurch gekennzeich net, daß das Befahren einer Schlechtwegstrecke erkannt wird und bei Befahren einer Schlechtwegstrecke die Kupp lung auch bei erkannter Blockierneigung oder Durchdreh neigung geschlossen wird.