DE19954282B4

DE19954282B4 - Schlupfregelsystem

Info

Publication number: DE19954282B4
Application number: DE19954282A
Authority: DE
Inventors: Johannes 71706 Schmitt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: US6460647B1; DE19954282A1; JP2001182579A

Abstract

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 Antriebsrades das Drehmoment wieder an den vom Fahrer vorgegebenen Wert herangeführt wird und wobei das Befahren einer Schlechtwegstrecke erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Befahren einer Schlechtwegstrecke die Momentenreduktion geringer und/oder zeitlich kürzer als außerhalb einer Schlechtwegstrecke ausgebildet ist und daß die Steigung der Drehmomentenänderung beim Heranführen vergrößert wird, wenn eine Schlechtwegstrecke befahren wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Schlupfregelsystem gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein ist beispielsweise aus der EP 386 126 B1 bekannt. Dort wird der Schlupf an wenigstens 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 vorgegebenen Funktion mit veränderlichen Parametern langsam erhöht (Auframpen). Problematisch bei dieser bekannten Vorgehensweise 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 abgestimmte Antriebsschlupfregelsystem in einigen Anwendungsfällen nicht zufriedenstellende dynamische Eigenschaften. Insbesondere zeigen sich verschlechterte Traktionseigenschaften, was sich vor allem dann negativ auswirkt, wenn nach oder bei Befahren einer Schlechtwegstrecke das Fahrzeug beschleunigen soll. Durch das Ansprechen des Antriebsschlupfregelsystems auf Schlechtwegstrecken bei kurzzeitigen Radstörungen wird durch die Momentenrücknahme und das langsame 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. Beispielsweise zeigt die DE 42 15 938 A1 ( US-Patent 5,357,788 ) die Erkennung einer Schlechtwegstrecke auf der Basis des Verhaltens eines Raddrehzahlsignals. Aus der gattungsbildenden DE 195 49 083 A1 ist eine Schlechtwegerkennung auf der Basis eines Beschleunigungssensors, der beispielsweise in Verbindung mit Rückhaltesystemen 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
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung von Traktionsverschlechterung bei Wiederbeschleunigen nach oder bei Befahren einer Schlechtwegstrecke.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Schlupfregelsystem gemäß den Anspruch 1. Dadurch wird die Traktion des Fahrzeugs auf einer Schlecht-Wegstrecke erheblich verbessert.
Insbesondere Traktionsverschlechterungen bei Wiederbeschleunigen 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 Motormomentenerhöhung geringer und/oder zeitlich kürzer ist, d. h. z. B. die Rücknahme der Erhöhung schneller erfolgt. Dadurch werden ungewollte Beschleunigungen vermieden.
Bei einer Schlupfregelung, die bei Auftreten von Blockierneigung oder Durchdrehneigung an wenigstens einem Antriebsrad im Schiebebetrieb eine steuerbare Kupplung öffnet, wird auf das Öffnen ganz oder teilweise (Einstellen eines Schlupfes an der Kupplung) verzichtet, wenn eine Schlechtwegstrecke erkannt wurde. Auch dadurch wird das unbefriedigende Verhalten des Fahrzeugs in dieser Situation verbessert.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt dabei ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung, in welcher ein Antriebsschlupfregelsystem implementiert ist. 2 zeigt ein Flußdiagramm, welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der beschriebenen Lösung als Rechnerprogramm skizziert. In 3 schließlich ist anhand von Zeitdiagrammen die Wirkungsweise der beschriebenen Lösung verdeutlicht.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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 zugeführt werden, die Betriebsgrößen repräsentieren oder aus denen Betriebsgrößen ableitbar sind. In dem in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich die Eingangsleitungen 20 bis 24 dargestellt, welche Signale zuführen, die die Radgeschwindigkeit 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 Antriebseinheit, etc. Über die Ausgangsschaltung 16 und die daran angebundenen Ausgangsleitungen gibt die Steuereinheit 10 Stellgrößen im Rahmen der von der Steuereinheit 10 durchgeführten Antriebsschlupfregelung ab. Dabei führt wenigstens eine Ausgangsleitung 32 zu wenigstens einem Stellelement 34 zur Beeinflussung der Leistung bzw. des Drehmoments der Antriebseinheit des Fahrzeugs. Dieses Stellelement kann eine Motorsteuereinheit sein, zu der ein Leistungs- oder Momentenwert übertragen wird oder wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine um eine Drosselklappe handeln, welche durch eine entsprechende Stellgröße über die Leitung 32 betätigt wird. In anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird ferner über die wenigstens eine Ausgangsleitung 36 alternativ oder ergänzend zum Motoreingriff die Bremsanlage 38 des Fahrzeugs betätigt, wobei bei vorliegenden Antriebsschlupf Bremskraft an wenigstens einem Antriebsrad aufgebaut wird.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit keine Brennkraftmaschine, sondern eine auf alternativen Antriebskonzepten 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 Radgeschwindigkeitssignals des jeweiligen Antriebsrades sowie einer Referenzgröße, die beispielsweise abhängig von der Radgeschwindigkeit 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 Antriebseinheit zur Reduzierung des Radschlupfes. In einer Ausführung findet eine Reduzierung des Drehmoments nur dann statt, wenn ein übermäßiger Radschlupf, d. h. eine Durchdrehneigung 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 vorgegeben 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 erhöht. 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 Normalbetriebszustand auf fester, ebener Fahrbahn abgestimmt.
Probleme treten dann auf, wenn vermehrt Fahrbahnstörungen vorhanden sind, insbesondere wenn sich das Fahrzeug auf einer 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 Drehmomentenreduzierung statt. Dies führt dazu, daß das vom Fahrer gewünschte Drehmoment unter Umständen nur sehr zögernd wieder 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 erheblich eingeschränkt. Diesem unbefriedigenden Fahrverhalten, welches letztendlich nicht die vom Fahrer gewünschte Traktion 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 Antriebsschlupfregeleingriffe infolge von Fahrbahnstörungen unmittelbar danach die gewünschte Traktion einstellt und die beschriebenen 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 Drehmomentenrücksprungs und/oder die Steigung des Auframpens beeinflußt wird, indem die Größe des Rücksprungs verringert und/oder die Steigung des Auframpens vergrößert wird. So wird beispielsweise die Größe, welche die Momentenreduzierung bestimmt, verringert, bzw. der Momentenwert, auf den das Moment reduziert wird, erhöht. Die Steigung wird dadurch erhöht, daß der Erhöhungsfaktor vergrößert und/oder die Zeitspanne zwischen zwei veränderten Erhöhungsfaktoren verkleinert 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 Schlupfintegral und/oder die Schlupfdauer ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird bei Schlechtwegerkennung die Anzahl der Regelzyklen bzw. das Integral des unzulässigen Schlupfes zurückgesetzt, so daß die in diesem Fall geringe Steigung des Auframpens schlagartig auf eine sehr große Steigung umgeschaltet wird.
Eine entsprechende Vorgehensweise wird auch im umgekehrten Fall bei Blockierneigung wenigstens eines Antriebsrades im Zusammenhang mit einer Motorschleppmomentenregelung durchgeführt. Auch hier wird durch Verringerung der Momentenerhöhung und Beschleunigung des Abrampens 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 gesteuert, wenn eine Schlechtwegstrecke oder Schwingung erkannt wurde.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die beschriebene Lösung als Programm des Rechners 14 der Steuereinheit 10 realisiert. In 2 ist ein Beispiel für ein derartiges Programm als Flußdiagramm dargestellt.
Das Programm wird zu vorgegebenen Zeitpunkten vorzugsweise während, in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel auch außerhalb der aktiven Antriebsschlupfregelung durchlaufen. Im ersten Schritt 100 wird beispielsweise anhand einer gesetzten Marke überprüft, ob eine Schlechtwegstrecke befahren wird. Die Erkennung einer solchen Schlechtwegstrecke erfolgt beispielsweise mit einem aus den eingangs genannten bekannten Methoden. Ist die Marke gesetzt, d. h. eine Schlechtwegstrecke 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 Auframpen erzeugen. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen. Liegt kein ASR-Eingriff vor, wird im Schritt 105 überprüft, ob ein MSR-Eingriff 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 Abrampen 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 Antriebsrad 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 beendet und zum nächstmöglichen Zeitpunkt erneut durchlaufen. Die gegebenenfalls in den Schritten 102, 106 oder 108 veränderten Faktoren werden bei der Durchführung der jeweiligen Regelung ausgewertet und führen zu einer geringeren und/oder zeitlich kürzeren Momentenreduktion bei auftretendem Antriebsschlupf 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 3 sind Zeitdiagramme dargestellt, welche die Auswirkungen der oben dargestellten Vorgehensweise weiter verdeutlichen. 3a zeigt dabei den zeitlichen Verlauf der Referenzgeschwindigkeit VREF, der Schlupfschwelle λ sowie der Radgeschwindigkeit S, 3b den Verlauf des Schlecht wegstreckenflags (Schwingungsflag), während in 3c der zeitliche Verlauf der Drosselklappenstellung DK, die im wesentlichen das Drehmoment einer Brennkraftmaschine bestimmt, dargestellt wird.
Zum Zeitpunkt T0 überschreitet die Radgeschwindigkeit des gezeigten Antriebsrades die Schlupfschwelle, so daß gemäß 3c eine Reduktion des Drosselklappenwinkels auf einen vorgegebenen Wert DKRED durchgeführt wird. Zum Zeitpunkt T1 sinkt die Radgeschwindigkeit wieder unter die Schlupfschwelle (vgl. 3a). Dies führt dazu, daß die Reduzierung der Drosselklappenstellung beendet wird und die Drosselklappenstellung wieder im Rahmen einer Auframpfunktion an die vom Fahrer vorgegebenen Stellung herangeführt wird. Dabei ist in 3c ein erster Kurvenzug I dargestellt, der dem Auframpen im Normalbetrieb entspricht, während der Kurvenzug II das Auframpen bei Schlechtwegerkennung darstellt. Zum Zeitpunkt T2 wird das Befahren einer Schlechtwegstrecke erkannt und gemäß 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 Momentensteuerung. Zum Zeitpunkt T6 wird das Flag zurückgesetzt und der Normalbetrieb wieder aufgenommen. Ein weiteres Beispiel ist in 3c mit dem Kurvenzug III dargestellt. Dort wird im Normalbetrieb neben der gemäß dem Kurvenzug I vorgegebenen Steigung des Auframpens eine deutlichere Reduzierung der Drosselklappenstellung durchgeführt, um eine optimalere Schlupfregelung zu erreichen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird bei Schlechtwegerkennung die Größe der Reduzierung verringert und/oder (vgl. Kurvenzug II) die Steigung beim Auframpen vergrößert.
Die oben dargestellte Vorgehensweise wird sowohl in Verbindung mit Benzin- als auch Dieselbrennkraftmaschinen, aber auch in Verbindung mit alternativen Antriebskonzepten, beispielsweise Elektromotoren, eingesetzt.
Im obigen Zusammenhang wird unter Schlechtwegstrecke auch Situationen verstanden, die aus anderen Gründen zu einer Schwingung wenigstens einer Radgeschwindigkeit führen.

Claims

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 Antriebsrades das Drehmoment wieder an den vom Fahrer vorgegebenen Wert herangeführt wird und wobei das Befahren einer Schlechtwegstrecke erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Befahren einer Schlechtwegstrecke die Momentenreduktion geringer und/oder zeitlich kürzer als außerhalb einer Schlechtwegstrecke ausgebildet ist und daß die Steigung der Drehmomentenänderung beim Heranführen vergrößert wird, wenn eine Schlechtwegstrecke befahren wird.
Schlupfregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Momentenzugabe abhängig ist von der Anzahl der Antriebsschlupfregelzyklen 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.
Schlupfregelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlechtwegerkennung immer dann erfolgt, wenn eine Schwingung im Verlauf der Radgeschwindigkeit wenigstens eines Rades erkannt wurde.