DE69614362T2

DE69614362T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Traktionsregelung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69614362T2
Application number: DE69614362T
Authority: DE
Inventors: Davorin David Hrovat; Craig John Simonds; Minh Ngoc Tran
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: ATE203960T1; EP0794083B1; US5732376A; EP0794083A1; DE69614362D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Traktionssteuerung für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor.
Es sind verschiedene Typen von Traktionssteuerungen bekannt. Es ist zum Beispiel bekannt die auf die Antriebsräder angewandte Leistung durch verschiedene Kombinationen der Steuerung von Motor-Betriebsparametern, wie etwa Zündzeitpunktsverstellung, Kraftstoffeinspritzung und Drosselsteuerung, zu reduzieren. Auch Bremsen kann zur Steuerung der Antriebsrad-Rotation verwendet werden.
US-A-5 082 081 legt ein Antriebsdrehmoment-Verstellsystem zur Einstellung des auf angetriebene Räder wirkenden Antriebsdrehmoments offen. Das System schließt eine Bestimmung eines Ziel-Schlupfverhältnisses STAO der angetriebenen Räder in einer Motorleistungs-Steuerung und eines Ziel-Schlupfverhäftnisses STBO der angetriebenen Räder in einer Bremsensteuerung ein. Für jedes Ziel-Schlupfveflältnis wird - unter Verwendung des Öffnungdgrades eines Gaspedals, der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkungswinkels - ein korrigierter Wert berechnet. Selbst wenn eine solche Steuerung der Antriebsräder bekannt ist, so besteht in verschiedenen Betriebsumfeldern doch weiterhin die Notwendigkeit, die Leistung der Traktionssteuerung zu verbessern. Durch diese Erfindung werden Bedingungen wie etwa eine Fahrzeugdrehung oder hohe Anforderungen des Fahrers teilweise angesprochen.
Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird nun ein Traktions-Steuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Lenkrad zur Steuerung des Fahrzeuges und einen Verbrennungsmotor mit Gaspedal besitzt, wobei das System einschließt:
eine Vorrichtung zum Setzen eines Radschlupf-Zielwertes als einer Funktion der Gaspedalstellung und der Lenkradstellung während des Betriebes des Traktions- Steuersystems;
dadurch gekennzeichnet daß bereitgestellt werden:
eine Entscheidungsvorrichtung, um zu bestimmen ob das Fahrzeug wendet oder nicht; und
Zielwert-Minderungsvorrichtungen, die auf eine JA-Entscheidung der Entscheidungsvorrichtung ansprechende erste und zweite Vorrichtungen zur Veränderung des Radschlupf-Zielwertes einschließen;
wobei die erste Vorrichtung zur Änderung des Radschlupf-Zielwertes als Funktion der Gaspedalstellung arbeitet; und die zweite Vorrichtung zur Änderung des Radschlupf- Zielwertes arbeitet, wenn die Lenkradstellung eine vorherbestimmte Position überschreitet.
Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Steuerung der Traktion eines Fahrzeugs bereitgestellt, das ein Lenkrad zur Steuerung des Fahrzeuges und einen Verbrennungsmotor mit Gaspedal besitzt, wobei das Verfahren die Schritte einschließt:
Setzen eines Radschlupf-Zielwertes als Funktion der Gaspedalstellung und der Lenkradstellung während des Betriebs des Traktions-Steuerungssystem;
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die weiteren Schritte einschließt: Entscheiden, ob das Fahrzeug wendet oder nicht, und
Unternehmen von den Zielwert mindernden Schritten zur Änderung des Radschlupf- Zielwertes; wobei die den Zielwert mindernden Schritte erste und zweite Schritte einschließen, die in Erwiderung der JA-Entscheidung - im Schritte der Entscheidung ob das Fahrzeug wendet oder nicht - unternommen werden;
wobei es der erste den Zielwert vermindernde Schritt ist, den Radschlupf-Zielwert als eine Funktion der Gaspedalstellung zu verändern; und es die zweiten den Zielwert vermindernden Schritte sind, den Radschlupf-Zielwert zu verändern wenn die Lenkradstellung eine vorherbestimmte Position überschreitet.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zur Steuerung der Traktion eines Fahrzeugs bereit, das ein Gaspedal, ein Paar Antriebsräder und einen Verbrennungsmotor besitzt, wobei das Verfahren die Schritte einschließt:
Bestimmen ob eine Traktionssteuerung gewünscht ist oder nicht;
Bestimmen der Gaspedalstellung; und
Schaffen eines vorherbestimmten, maximalen, gewünschten Radschlupf-Zielwerts dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin einschließt:
den Schrill der Entscheidung, ob das Fahrzeug wendet; und
Ausführen einer Reihe von Schritten in Erwiderung auf eine JA-Entscheidung betreffend einer Fahrzeugdrehung, wobei die Schritte einschließen:
Vermindern des Radschlupf-Zielwertes als eine Funktion der Gaspedalstellung;
Bestimmen der Lenkradstellung;
Bestimmen der Lenkradgeschwindigkeit;
Setzen einer vorherbestimmten Lenkradstellung;
Setzen einer vorherbestimmten Lenkradgeschwindigkeit;
Vergleichen der bestimmten Lenkradstellung mit der vorherbestimmten Lenkradstellung;
weitere Verminderung des Radschlupf-Zielwertes, wenn die Lenkradstellung größer ist als dis vorherbestimmte Lenkradstellung;
Vergleichen der vorherbestimmten Lenkradgeschwindigkeit mit der vorherbestimmten Lenkradgeschwindigkeit; und
weitere Verminderung des Radschlupf-Zielwertes, wenn die Lenkradgeschwindigkeit größer ist als die vorherbestimmte Lenkradgeschwindigkeit.
Diese Erfindung verwendet die Gaspedalstellung, um während des Betriebs der Traktionssteuerung (TC, Traction Control; Traktionssteuerung) einen Radschlupf- Zielwert einzustellen. Es erfolgt eine allmähliche Einstellung des Zielwertes der drehenden Räder für einen Betrieb bei voneinander getrenntem u, so daß eine maximale Fähigkeit zur Erzeugung von Oberflächenkräften erzielt wird.
Diese Erfindung erhöht während des Traktionsteuerungs-Betriebes die Kontrolle des Fahrers durch eine Erwiderung auf die Gaspedalstellung. Somit besteht auf einer Oberfläche mit voneinander getrenntem u, eine verbesserte Fahrzeugleistung mit verminderter Schwerfälligkeit im Betrieb.
Die Erfindung wird nun, anhand eines Beispiels, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Abb. 1 eine graphische Darstellung von Schlupf gegen Reifendrehmoment ist; und
Abb. 2A und 2B logische Ablaufdiagramme im Einklang mit einer Ausführungsform dieser Erfindung sind.
Um dem Fahrer - während man sich in der Traktionssteuerung (TC) befindet - ein gewisses Maß an Kontrolle des Gaspedals zu bieten, wird vorgeschlagen das Schlupfziel als eine Funktion der Gaspedalstellung zu verändern, so daß der aggressivste Schlupf (nahe einer maximalen Traktionskraft) in einer Pedalstellung mit weit geöffneter Drosselklappe (WOT, Wide Open Throttle; weit geöffnete Drosselklappe) resultieren würde, und so daß sich proportional zur Gaspedalstellung niedrigere Schlupfwerte ergeben würden. Der Radschlupf-Zielwert ist der maximal gewünschte Schlupf der das Fahrzeug antreibenden Räder bezüglich der das Fahrzeug nicht antreibenden Räder. Eine derartige Änderung des Schlupf-Zielwertes kann dem Fahrer während Wenden eine gewisse Kontrolle verleihen; wobei er (solange man sich in TC befindet) durch Zurücknehmen des Gaspedals in der Lage sein kann auf rutschigen Straßen eine enge Kehre zu nehmen, wohingegen er oder sie bei vollständig niedergetretenem Pedal in der Lage sein wird stärker (jedoch durch eine weiteren Wendekreis hindurch) zu beschleunigen, um zum Beispiel eine Kollision von hinten zu vermeiden.
Es ist möglich einem Fahrer noch mehr Kontrolle zu verleihen, wenn man über einen Lenkradstellungs-Sensor oder vergleichbares verfügt. In diesem Fall würde eine große Differenz des Lenkungswinkels - bezüglich der augenblicklichen, die Seitenführungskraft des Rades betreffenden Fähigkeiten - (und/oder eines schnellen Einsatzes des Lenkrads) einen Wunsch für eine viel schärfere Wende anzeigen, so wie eine große Gaspedalstellung einen Wunsch für eine viel stärkere Beschleunigung anzeigen würde.
Begegnet man - etwa auf vereisten Oberflächen - sowohl einem großen Lenkradwinkel und einer großen Gaspedalstellung, so wird eine Art von Schiedsanalyse notwendig sein. Zum Beispiel kann die sich daraus ergebende Handlung für eine Wende mit einer etwas niedrigeren Beschleunigung sein. Ein stärker strukturierter Ansatz für diesen Entscheidungsprozeß kann unter Verwendung von Fuzzy-Logic-Formalismen angeboten werden.
Der Schlupf-Zielwert wird als Funktion der Gaspedalstellung geändert, aber nur wenn sich das Fahrzeug - wie zum Beispiel durch einen Lenkradsensor oder den Drehzahlunterschied der nicht angetriebenen Räder nachgewiesen - in einer Wende befindet. Befindet sich das Fahrzeug auf einem geraden Weg, so würde der Schlupf- Zielwert nicht von der Pedalstellung mit weit geöffneter Drosselklappe (WOT) geändert werden. Auf diese Weise wird sich - bei Geradeausfahrt oder bei Bergauffahrt - für teilweise geöffnete Drosselklappe eine ähnliche Beschleunigungsleistung ergeben wie für die WOT-Stellung des Pedals.
Um den Schlupf-Zielwert mittels Multiplikatoren abzuändern werden zweidimensionale Tabellen verwendet, welche sowohl vom Lenkungs- oder Wendebetrag wie auch der Gaspedalstellung abhängen würden. In der Praxis wird erwartet daß hier nur ein paar Werte für jede der beiden Achsen ausreichen werden, wobei zum Beispiel Multiplikatoren von nahe Eins eine Bedingung ohne Wende zu Folge hätten; so daß die Beschleunigung nahe bei WOT läge.
Ist für TC kein Lenkradsensor verfügbar, so könnte man sich überlegen (unter der Annahme das er verfügbar ist) den Drucksensor der Servolenkung als Alternative zu verwenden. Dies könnte "vorgeschobene Warnungen" über ankommende Lenkungsmanöver und deren Größenordnung geben, welche wiederum zur Bestimmung des TC-Schlupf-Zielwertes verwendet werden könnten.
Weil der Motor den durchschnittlichen Schlupf steuert, ist es möglich daß - mit einem sich bei einem höheren g befindenden Rad bei A in Abb. 1 - die bei niedrigerem pt befindliche Bremse nicht auslöst, wenn der entsprechende Auslösepegel oberhalb des zweifachen durchschnittlichen Schlupf-Zielwertes liegt. Um diese Situation zu verhindern wird vorgeschlagen, daß der Bremsen-Auslösepegel (zumindest nach dem ersten TC-Übergang) geringfügig unterhalb des obigen, zweifachen durchschnittlichen Schlupf-Zielwertes liegt. Es wird vorgeschlagen daß der Auslösepegel (welcher zu Beginn von TC ziemlich hoch sein kann) allmählich als Funktion eines Zeitgebers abnehmen würde, der einem Einrad-Betrieb ohne Schlupf (oder in Bereich A) folgen würde. Alternativ kann man bei Berechnung des durchschnittlichen Schlupfes anstelle von gleichen Gewichtungen für beide Räder (von denen eines in A arbeitet und ein anderes in B) eine weit höhere Gewichtung für das nicht drehende Rad in A verwenden, um höhere Motordrehmomente und ein nachfolgendes Eingreifen der Bremse zu erzwingen.
Unter Bezug auf Abb. 2A beginnt ein logischer Ablauf bei Block 60 und schreitet zu Entscheidung 61 fort, wo gefragt wird ob sich das System im Betriebsmodus der Traktionssteuerung befindet. Wenn nein schreitet der logische Ablauf zu Block 62 fort.
Wenn ja rückt der logische Ablauf zu Entscheidungsblock 63 vor, worin gefragt wird ob das Fahrzeug wendet. Wenn nicht schreitet der logische Ablauf zu Block 64 fort, worin nur eine kleine Verminderung der Schlupfziel-Drehzahl als Funktion des Gaspedals oder aber - in Übereinstimmung mit den verringerten Anforderungen an die Seitenführungskraft während Geradeausfahrt - gar keine Verminderung durchgeführt wird. Der logische Ablauf rückt dann von Block 64 zu Fortsetzungsblock 65 vor. Wendet bei Block 63 das Fahrzeug, so schreitet der logische Ablauf zu Block 66 fort, worin eine Verminderung des Radschlupf-Zielwertes stattfindet und der Radschlupf- Zielwert eine Funktion der Gaspedalstellung ist. Block 66 schließt eine graphische Darstellung der Gaspedalstellung gegen den Minderungsfaktor für den Schlupf-Zielwert ein.
Der Logikablauf schreitet von Block 66 zu Block 67 fort, worin gefragt wird ob die Lenkradstellung groß ist. Wenn ja rückt der Logikablauf zu Block 68 vor, worin eine weitere Verminderung des Schlupf-Zielwertes veranlaßt wird, um die Fähigkeit zur Erzeugung einer Seitenführungskraft zu maximieren. Wenn nicht rückt der Logikablauf zu Entscheidungsblock 69 vor, in dem gefragt wird ob die Lenkradgeschwindigkeit hoch ist. Wenn ja rückt der Logikablauf zu Block 70 vor, worin eine weitere Verminderung des Schlupf-Zielwertes stattfindet. Wenn nicht schreitet der Logikablauf zu Block 71 fort. Fortsetzungsblock 65 veranlaßt daß der Logikablauf zu Block 71 fortschreitet, worin gefragt wird ob der Zustand einer Oberfläche mit getrenntem u vorliegt. Wenn nicht geht der Logikablauf zu Knoten 72, welcher zu Ausgangsblock 73 fortschreitet. Besteht bei Block 71 ein getrennte u, so geht der Logikablauf zu Entscheidungsblock 74, worin gefragt wird ob sich ein Rad nicht dreht. Wenn nicht schreitet der Logikablauf zu Block 72 fort. Wenn ja schreitet die Logikablauf zu Block 75 fort, worin für das drehende Rad eine allmähliche Verminderung des Bremsschlupf- Auslösepegels unter den zweifachen, durchschnittlichen Schlupf-Zielwert stattfindet. Wenn es zwei Antriebsräder gibt und das eine Antriebsrad rutscht, das andere Antriebsrad jedoch nicht, so bedeutet dies daß der mittlere Motorschlupf die Hälfte der Summe aus den Schlupfwerten der beiden Antriebsräder beträgt.
Mit Bezug auf Block 63 kann ein Fahrzeug im Zustand einer Wendung durch Verwendung von Sensoren an den nicht angetriebenen Rädern, Lenkradsensoren und/oder Servolenkungs-Drucksensoren bestimmt werden. Die Blöcke 67, 68, 69 und 70 sind optional, da sie nur möglich sind wenn ein Lenkradsensor verfügbar ist. Wenn gewünscht kann eine kompliziertere Variante bei der Berechnung des durchschnittlichen Schlupf-Zielwertes in den Blöcken 66, 68 und 70 auf einer zweidimensionalen Tabelle basieren. Wenn gewünscht kann eine kompliziertere Variante auf einer zweidimensionalen Tabelle - auf Grundlage von Gaspedalstellung und Fahrzeuglenkung - basieren.

Claims

1. Ein Traktions-Steuersystem für ein Fahrzeug, das ein Lenkrad zur Steuerung des Fahrzeuges und einen Verbrennungsmotor mit Gaspedal besitzt, wobei das System einschließt:

eine Vorrichtung zum Setzen eines Radschlupf-Zielwertes als einer Funktion der Gaspedalstellung und der Lenkradstellung während des Betriebes des Traktions- Steuersystems;

dadurch gekennzeichnet, daß bereitgestellt werden:

eine Entscheidungsvorrichtung (63), um zu bestimmen ob das Fahrzeug wendet oder nicht; und

Zielwert-Minderungsvorrichtungen (64, 66, 67, 68, 69, 70), die auf eine JA- Entscheidung der Entscheidungsvorrichtung (63) ansprechende erste (66) und zweite Vorrichtungen (67, 68) zur Veränderung des Radschlupf-Zielwertes einschließen;

wobei die erste Vorrichtung (66) zur Änderung des Radschlupf-Zielwertes als Funktion der Gaspedalstellung δGPP arbeitet; und die zweiten Vorrichtungen (67, 68) zur Änderung des Radschlupf-Zielwertes arbeiten, wenn die Lenkradstellung äSW eine vorherbestimmte Position δSW,LIM überschreitet.

2. Ein Traktions-Steuerungssystem nach Anspruch 1, in dem die den Zielwert vermindernden Vorrichtungen (64, 66, 67, 68, 69, 70) auf eine JA-Entscheidung der Enscheidungsvorrichtung (63) reagierende, dritte Vorrichtungen (69, 70) einschließen, um den Radschlupf-Zielwert zu verändern; wobei die dritten Vorrichtungen (69, 70) zur Änderung des Radschlupf-Zielwertes arbeitet, wenn die Lenkradgeschwindigkeit δsw eine vorherbestimmte Lenkradgeschwindigkeit δSW,LIM überschreitet.

3. Ein Traktions-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, worin die den Zielwert vermindernden Vorrichtungen (64, 66, 67, 68, 69, 70) eine auf eine NEIN-Entscheidung der Entscheidungsvorrichtung (63) reagierende, vierte Vorrichtung (64) einschließen; um entweder - als Funktion der Gaspedalstellung δGPP - eine geringe Minderung des Radschfupf-Zielwertes oder aber gar keine Minderung durchzuführen.

4. Ein Verfahren zur Steuerung der Traktion eines Fahrzeugs, das ein Lenkrad zur Steuerung des Fahrzeuges und einen Verbrennungsmotor mit Gaspedal besitzt, wobei das Verfahren die Schritte einschließt:

Setzen eines Radschlupf-Zielwertes als Funktion der Gaspedalstellung und der Lenkradstellung während des Betriebs des Traktions-Steuerungssystem;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die weiteren Schritte einschließt:

Entscheiden (63), ob das Fahrzeug wendet oder nicht, und

Unternehmen von den Zielwert mindernden Schritten (64, 66, 67, 68, 69, 70) zur Änderung des Radschlupf-Zielwertes; wobei die den Zielwert mindernden Schritte erste (66) und zweite Schritte (67, 68) einschließen, die in Erwiderung der JA-Entscheidung - im Schritte (63) der Entscheidung ob das Fahrzeug wendet oder nicht - unternommen werden;

wobei es der erste den Zielwert vermindernde Schritt (66) ist, den Radschlupf-Zielwert als eine Funktion der Gaspedalstellung δGPP zu verändern; und es die zweiten den Zielwert vermindernde Schritte (67, 68) sind, den Radschlupf-Zielwert zu verändern wenn die Lenkradstellung δSW eine vorherbestimmte Position δSW,LIM überschreitet.

5. Ein Traktionssteuerungs-Verfahren nach Anspruch 4, in welchem die den Zielwert vermindernden Schritte (64, 66, 67, 68, 69, 70) dritte, den Zielwert vermindernde Schritte (69, 70) einschließt, die in Erwiderung einer JA-Entscheidung - im Schritte (63) der Entscheidung ob das Fahrzeug wendet oder nicht - unternommen werden; wobei es der dritte den Zielwert vermindernde Schritt (69, 70) ist, den Radschlupf- Zielwert zu verändern wenn die Lenkradgeschwindigkeit δSW eine vorherbestimmte Lenkradgeschwindigkeit δSW,LIM überschreitet.

6. Ein Traktionssteuerungs-Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, in welchem die den Zielwert vermindernden Schritte (64, 66, 67, 68, 69, 70) einen dritten, den Zielwert vermindernden Schritt (64) einschließt, der in Erwiderung einer NEIN-Entscheidung - im Schritte (63) der Entscheidung ob das Fahrzeug wendet oder nicht unternommen werden; wobei es der vierte den Zielwert vermindernde Schritt (64) ist, entweder - als Funktion der Gaspedalstellung δGPP - eine geringe Minderung des Radschlupf-Zielwertes oder aber gar keine Minderung durchzuführen.

7. Ein Verfahren zur Steuerung der Traktion eines Fahrzeugs, das ein Gaspedal, ein Paar Antriebsräder und einen Verbrennungsmotor besitzt, wobei das Verfahren die Schritte einschließt:

Bestimmen ob eine Traktionssteuerung gewünscht ist oder nicht;

Bestimmen der Gaspedalstellung; und

Schaffen eines vorherbestimmten, maximalen, gewünschten Radschlupf-Zielwertes;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin einschließt:

den Schritt der Entscheidung (61), ob das Fahrzeug wendet; und

Ausführen einer Reihe von Schritten (66, 67, 68, 69, 70) in Erwiderung auf eine JA- Entscheidung betreffend einer Fahrzeugdrehung, wobei die Schritte einschließen:

Vermindern des Radschlupf-Zielwertes als eine Funktion der Gaspedalstellung (66);

Bestimmen der Lenkradstellung;

Bestimmen der Lenkradgeschwindigkeit;

Setzen einer vorherbestimmten Lenkradstellung;

Setzen einer vorherbestimmten Lenkradgeschwindigkeit;

Vergleichen der bestimmten Lenkradstellung mit der vorherbestimmten Lenkradstellung (67);

weitere Verminderung des Radschlupf-Zielwertes, wenn die Lenkradstellung größer ist als die vorherbestimmte Lenkradstellung (68);

Vergleichen der vorherbestimmten Lenkradgeschwindigkeit mit der vorherbestimmten Lenkradgeschwindigkeit (69); und

weitere Verminderung des Radschlupf-Zielwertes, wenn die Lenkradgeschwindigkeit größer ist als die vorherbestimmte Lenkradgeschwindigkeit (70).

8. Ein Verfahren zur Traktionssteuerung nach Anspruch 7, das weiterhin die Schritte einschließt:

Bestimmung, ob eines der Räder des Antriebsrad-Paares nicht dreht (74); und

Vermindern des Bremsschlupf-Auslösepegels für die Steuerung des drehenden Rades unter den doppelten durchschnittlichen Motorschlupf-Zielwert (75).