CN102267463B - 用于在机动车中调节车轮力矩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在机动车中调节车轮力矩的方法。对于该方法来说为车轴的车轮求得用于滑移‑附着系数‑梯度的额定值并且如此调节所述车轮力矩，使得所述梯度的实际值接近于所述额定值。

Description

用于在机动车中调节车轮力矩的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在机动车中调节车轮力矩的方法。

背景技术

已知驾驶员协助系统比如防抱死系统（ABS）或者防侧滑调节系统（ASR），通过所述驾驶员协助系统可以在不依赖于驾驶员的情况下实施对机动车的干预以影响行驶动力。在此，将一个或者多个车轮上的制动力矩或者说驱动力矩调节到预先设定的额定值。为进行精确的调节，通常需要准确地知道机动车的基准速度，以便能够确定车轮上的当前的实际滑移。但是以很高的精度来求得所述基准速度比较麻烦，此外，所述基准速度的确定在防抱死系统被激活的制动过程中或者在驱动装置滑移调节的情况下尤其对于具有全轮驱动的机动车来说比较容易出错。此外，在不同的地基上确定所期望的额定滑移是比较麻烦的过程。

发明内容

本发明的任务是，以与地基相匹配的滑移以较高的精度在机动车中调节车轮力矩。

该任务按本发明用权利要求1所述特征来解决。从属权利要求表明有利的改进方案。

所述按本发明的方法用于在用马达驱动的机动车中调节一个或者多个车轮上的车轮力矩。作为车轮力矩，不仅影响一个或者多个车轮上的驱动力矩而且影响一个或者多个车轮上的制动力矩，其中原则上要么仅仅考虑驱动力矩的调节要么仅仅考虑制动力矩的调节要么考虑这二者的组合。在调节驱动力矩的情况下，以全轮驱动的机动车为前提，因为必须调节每根车轴上的驱动力矩。只要仅仅调节制动力矩，那就不局限于全轮驱动机动车，因为制动力矩能够在不依赖于驱动装置的情况下在每根车轴或者说每个车轮上个别地调节。

对于所述按本发明的方法来说，预先设定用于滑移-附着系数-梯度的额定值，并且在机动车中如此调节车轮力矩，使得所述滑移-附着系数-梯度的实际值接近于所述额定值或者说达到所述额定值。所述滑移-附着系数-梯度是滑移-附着系数-曲线上的梯度，对于所述滑移-附着系数-曲线来说，所述梯度表示车轮上的纵向力与垂直力之间的商数，该梯度关于所属的车轮滑移来绘出。在此，在用于车轮的滑移-附着系数-曲线中确定一个点并且预先设定额定梯度，在此通过车轮力矩的预先设定来调节到该额定梯度。与来自现有技术的实施方式不同的是，由此未预先设定应该调节的额定滑移，而是在滑移-附着系数-关联中定义局部的梯度，从中自动地获得与地基相匹配的滑移。

在预先设定用于滑移-附着系数-关联的额定梯度时，对机动车中的以较低的精度计算的基准速度的了解就已足够，因为通过递推的算法可以近似计算所述滑移-附着系数-梯度。与此不同的是，在直接预先设定额定滑移时，需要以较高的精度了解机动车的基准速度。但是精确地求得所述基准速度比较麻烦。

按照一种有利的实施方式，预先设定用于第一车轴的车轮的一个点的额定梯度，随后通过调节来将实际梯度调节到额定梯度。通过起点来设置额定梯度，其中所述具有车轮滑移和附着系数的起点如上面所解释的一样比如从机动车的粗略计算的基准速度中求得。为了求得实际梯度，在一个前轮和一个后轮上的滑移-附着系数-曲线上各需要一点，其中用于一个车轮的数值已经作为递推的算法的初始值而存在。为第二个车轮从机动车的传感器数据中比如从电子的稳定程序（ESP）的传感装置的测量值中求得所述滑移和附着系数。为此需要的是用于确定滑移的车轮转速以及至少用于计算垂直力的纵向加速度，在此需要所述垂直力用于求得附着系数。必要时尤其在转弯行驶时也考虑到横向加速度，用于改进所计算的垂直力的质量。更确切地说原则上尤其在直行情况下也可以在没有横向加速度的情况下求得垂直力。在转弯行驶时或许也可以放弃对横向加速度的考虑，尽管在求取垂直力方面的精确性会受到影响。

此外，为实施所述方法需要足够精确地了解实际起作用的车轮力矩，也就是车轮上的驱动力矩以及制动力矩。

在将所述滑移-附着系数-梯度的实际值调节到所配属的额定值时，在有偏差的情况下，有利地平行移动梯度直线。所述额定梯度由此保持恒定。在用于一个车轮的滑移-附着系数-曲线上仅仅预先设定一个新的点。按额定梯度与实际梯度之间的偏差，在相关的车轮上对所述曲线上的点进行重新调准。梯度直线的沿正方向或者负方向的移动依赖于所述梯度的额定值与实际值之间的偏差的符号。

所述梯度的额定值要么在整个方法的范围内保持恒定并且比如预先设定为常数，要么在所述方法的一开始从行驶状态参量中求得。但是也可以根据至少一个当前的行驶状态参量尤其根据机动车速度来连续地求得所述滑移-附着系数-梯度并且对其进行更新。

与额定梯度之间的比较以实际梯度为基础，为计算实际梯度必须在用传感器检测到的数据的基础上在用于第二个车轮的滑移-附着系数-曲线上计算第二个点。在此需要知道滑移系数和附着系数，其中所述滑移系数从相关的车轮的车轮转速中求得并且附着系数如前面所描述的一样从该车轮上的纵向力与垂直力之间的商数中求得。所述纵向力从加载在该车轮上的力矩也就是制动力矩和/或驱动力矩中求得。垂直力则从机动车模型中根据纵向加速度并且必要时根据横向加速度来计算。

或许也可以放弃所测量的纵向加速度；在这种情况下取代所测量的纵向加速度而动用差分的基准速度。此外，可以将所测量的纵向加速度用于对车轮垂直力的质量进行估算。

在优选的实施方式中，后轮保持稳定并且对于前轮来说允许所定义的滑移。但是原则上也可以颠倒地实施所述方法，对于该方法来说在所述滑移-附着系数-曲线上预先设定前轴上的一个点并且通过所述梯度以及滑移差来确定后轴上的一个相应的点，对于该点来说允许所定义的滑移。

按照另一个方面，在前轴与后轴之间分配力矩。在此首先以用于力矩分配的基本比例为出发点，比如以所述力矩的在前轴与后轴之间的对半分配为出发点，根据所述力矩的对半分配来实施重新分配。通过力矩重新分配，在前轴与后轴的车轮之间移动驱动力矩，用于在力矩形成的阶段中减小车轮不稳的危险。尤其将驱动力矩从后轮移到前轮上，用于避免后轮的不稳定并且以及与此伴随的车尾开裂的危险。这种处理方式改进了调节质量，因为在调节的一开始就已经提供稳定的后轮并且由此提供良好的基准值。

这样的重新分配也可以运用到具有车轮所独有的驱动装置的电动机动车上，所述驱动装置可以用较小的开销来个别地触发。

在重新分配力矩时，在机动车的一根轴上仅仅要求和也可以以较高的安全性来设置（absetzen）的一样多的力矩。在力矩形成阶段中，首先在另一根轴通常前轴的车轮上设置较大的力矩份额。在实施旋转动态的分析之后确定可以安全地传递何种力矩，该力矩要施加在相应的应该稳定地行驶的车轮上。

按照优选的实施方式，向后轴上的车轮加载保证后轮的稳定性的力矩。在前轴与后轴之间进行相应的力矩重新分配，其中这种干预对于驾驶员来说通常感觉不到。比如由于所述重新分配在踩踏加速踏板时在具有较小的摩擦系数的地基上首先前轮不稳定，随后在后轮上调节更低的附着系数，用于防止车轮打滑。

附图说明

其它优点和有利的实施方式可以从其它权利要求、附图说明及附图中获得。附图示出如下：

图1是具有多条用于车轮的滑移-附着系数-曲线的图表，其中不同的曲线代表着不同的道路情况，

图2是用于在调节到滑移-附着系数-曲线上的梯度的基础上来实施所述用于在机动车中调节车轮力矩的方法的方框图，

图3是用于在机动车的前轴与后轴之间进行力矩重新分配的方框图。

具体实施方式

在图1中示出了具有多条曲线1的滑移-附着系数-图表，所述曲线1示出了车轮上的用于不同的地基或者说路面状态的附着系数λ与滑移s之间的关联。所述附着系数λ表示相关的车轮上的纵向力与垂直力之间的商数。图1中的较低的曲线适用于比如在下雪或者结冰条件下较低的摩擦系数，相反较高的曲线变化则适用于较大的摩擦系数。最上面的曲线1适用于干燥的路面。

对于最上面的曲线1来说在最大值的区域中示范性地绘制了梯度G，该梯度G作为直线通过两个点2和3来定义，在这两个点中点2和点3以相应的用于滑移s和附着系数λ的数值分别处于后轮和前轮上。后轮上的点2处于曲线1的最大值之前，相反前轮上的点3则以较大的滑移s和较高的附着系数λ处于曲线1的最大值的范围内或者就处于曲线1的最大值之后。所述梯度G根据点2与3之间的滑移差（Differenzschlupf）ds和附着系数差dλ定义为

。

对于所述按本发明的用于在机动车中调节车轮力矩的方法来说，预先设定了梯度的额定值G_soll，其中如此调节车轮力矩，使得实际梯度G_ist接近于额定值G_soll或者说达到该额定值G_soll。在图2中示出这种方法。

首先如可以从图2中看出的一样在方框10中预先设定额定梯度G_soll，此外预先设定了差值dλ和滑移差Δs，其中所述差值dλ代表着后轮与前轮之间的附着系数λ之间的差别，并且所述滑移差Δs与此类似表示前轮与后轮上的滑移值的差。在所述三个数值-G_soll、dλ、ds中，至少预先设定两个数值，从这两个数值中可以计算第三个数值。

所述滑移差ds在11处加到后轮上的实际滑移S_h,ist上，从中获得前轮上的额定滑移S_v,soll。所述前轮上的额定滑移S_v,soll作为输入参量进入到方框12中，该方框12代表着用于求得前轮上的额定转速n_v,soll的计算规程。从这个参量中在13处减去前轮上的实际转速n_v,ist，其中将差值作为调节偏差输送给方框14中的调节器。在该调节器14中作为调节参量产生力矩差ΔM，在15处将所述前轮上的有效的或者说动态化的实际力矩M_Eff,v,ist加到所述力矩差ΔM上。从中产生用于前轮的调节力矩M_v，该调节力矩M_v作为输入参量输送给方框16，而所述方框16则代表着用于预先设定车轮力矩的调节装置。在此所述车轮力矩一方面是指用马达驱动的驱动力矩并且另一方面是指制动力矩，其中制动力矩和驱动力矩不仅可以单独地而且可以累积地产生。

在输出侧在方框16上加载着前轮上的实际力矩M_v,ist以及前轮上的实际转速n_v,ist；这些数值可以通过相应的传感装置来检测。这两个数值作为输入参量进入到包含在方框17中的车轮动态模型中，从该车轮动态模型中一方面求得前轮上的有效的实际力矩M_Eff,v,ist矩并且另一方面求得前轮上的实际附着系数λ_v,ist。

从所述前轮上的实际附着系数λ_v,ist中在代表着前轮与后轮之间的延迟的方框18中求得用于后轮的最大附着系数λ_h,max，从这个用于后轮的最大附着系数λ_h,max中在19处减去附着系数差dλ。从中得到用于后轮的附着系数λ_h，从这个用于后轮的附着系数λ_h中在计算方框20中计算后轮上的调节力矩M_h。这个后轮上的调节力矩M_h作为输入参量输送给方框21，在该方框21中与方框16相类似通过驱动单元或者说车轮制动器的相应的加荷来调节后轮上的车轮力矩。从中产生后轮上的实际转速n_h,ist，将这个后轮上的实际转速n_h,ist输送给另一个方框22用于计算后轮上的实际滑移S_h,ist。如已经描述的一样，将这个后轮上的实际滑移S_h,ist加到滑移差Δs上。

在图3中示出了用于在前轴与后轴之间分配车轮力矩的结构图表。驾驶员要么通过加速踏板的操纵要么通过制动踏板的操纵来预先设定驾驶员期望力矩M_des，将该驾驶员期望力矩M_des作为输入参量输送给第一方框30，在所述第一方框30中将力矩基本分配为用于前轴的车轮的驾驶员期望力矩M_des,v和用于后轴的车轮的期望力矩M_des,a。力矩的在方框30中实施的基本分配相当于前轴与后轴之间的比如50:50的固定的划分。

用于前轴的驾驶员期望力矩M_des,v在31处加到后轮上的驾驶员期望力矩M_des,h和后轮上的调节力矩M_h之间的差值上，从中获得用于前轮的调节力矩M_v。

所述用于前轮的驾驶员期望力矩M_des,v在方框33中滤波之后和所述用于后轮的驾驶员期望力矩M_des,h一起作为输入参量输送给方框34，作为另外的输入参量将用于后轮的最大力矩M_max.h输送给所述方框34。从这些输入参量中在方框34中确定最小值，该最小值代表着所述用于后轮的调节力矩M_h。一方面在32处从所述用于后轮的驾驶员期望力矩M_des,h中减去所述用于后轮的调节力矩M_h，另一方面将所述用于后轮的调节力矩M_h以及用于前轮的调节力矩M_v输送给相应的调节装置用于移调车轮力矩。

所述后轮上的最大力矩M_max,h在两个方框35和36中求得，其中所述方框35包含车轮动态模型，作为输入参量将前轮上的实际转速n_v,ist以及前轮上的实际力矩M_v,ist输送给所述车轮动态模型。与图2的方框17相类似从中求得前轮上的实际附着系数λ_v,ist，将这个前轮上的实际附着系数λ_v,ist作为输入参量输送给方框36，在该方框36中通过计算规程来计算后轮上的最大力矩M_max,h。

Claims (12)

1.用于在机动车中调节车轮力矩的方法，其中为车轴上的至少一个车轮求得用于滑移-附着系数-梯度（）的额定值（G_soll）或者与此相关联的参量并且如此调节所述车轮力矩，使得所述滑移-附着系数-梯度（）的实际值（G_ist）接近于所述额定值（G_soll），其中所述滑移-附着系数-梯度（）从车轮的车轮滑移（s）和作为所述车轮上的纵向力与垂直力之间商数的附着系数（λ）中来求得，其中对于所述滑移-附着系数-梯度（）的实际值（G_ist）未达到所述额定值（G_soll）的情况来说，平行移动梯度直线，其中所述梯度直线是通过滑移-附着系数-曲线上的两个定义所述滑移-附着系数-梯度的点的直线。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滑移-附着系数-梯度（）的额定值（G_soll）保持恒定。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述滑移-附着系数-梯度（）的额定值（G_soll）根据至少一个当前的行驶状态参量来求得。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，所述行驶状态参量是机动车速度。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，从前轮和后轮的车轮滑移（s）和附着系数（λ）中计算所述滑移-附着系数-梯度（）的实际值（G_ist）。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，从前面的方法步骤中接收一根车轴的车轮上的附着系数（λ）。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，接收后轮上的附着系数（λ）。

8.按权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，另一根车轴的车轮上的车轮滑移（s）和附着系数（λ）从测量值中来求得。

9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，作为所述另一根车轴的车轮设置了前轮。

10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，从所测量的车轮转速（ω）和基准速度（v_ref）中计算所述车轮滑移（s）。

11.按权利要求1所述的方法，其特征在于，调节制动力矩和/或驱动力矩以达到所述梯度（）的额定值（G_soll）。

12.调节仪或者控制仪，用于实施按权利要求1到11中任一项所述的方法。