为车辆的车轮设置滑移调节器的工作点的方法和控制设备与流程

1.本发明涉及一种用于为车辆的车轮设置滑移调节器的工作点的方法以及涉及一种对应的控制设备。


背景技术：

2.滑移调节器可以设计为制动滑移调节器或驱动滑移调节器。制动滑移调节器可以是防抱死制动系统(abs)的一部分，于是也可以称为防抱死控制(anti lock control，alc)。驱动滑移调节器可以是牵引力控制系统(tcs)的一部分。当调节器激活时，为实现最佳可能的减速或加速而估计的最佳压力称为工作点。
3.当车辆的至少一个车轮开始抱死时，车辆的制动滑移调节器激活。用于该调节的工作点在此通常是在激活制动滑移调节器的时刻由驾驶员施加或要求的制动压力。该工作点的第一值可以称为起始点。在激活后，首先通过剧烈降低制动压力来使车轮稳定。当车轮稳定时，以小的步长增大制动压力，其中所述工作点是制动滑移调节器的调节目标。
4.当车辆的至少一个车轮开始空转时，车辆的驱动滑移调节器激活。用于该调节的工作点在此通常是在激活驱动滑移调节器的时刻由驾驶员施加或要求的驱动力矩。该工作点的第一值可以称为起始点。在激活后，首先通过剧烈降低驱动力矩来使车轮稳定。当车轮稳定时，以小的步长增大驱动力矩，其中所述工作点是驱动滑移调节器的调节目标。


技术实现要素：

5.在此背景下，利用这里提出的方案提出了根据独立权利要求的一种用于为车辆的车轮设置滑移调节器的工作点的方法和一种对应的控制设备，以及最后涉及一种对应的计算机程序产品和一种机器可读存储介质。这里提出的方案的有利扩展和改进由说明书得出并且在从属权利要求中描述。
6.本发明的优点
7.本发明的实施方式可以有利地使得可以用至少一个大步长来预设滑移调节器的工作点，然后以小的步长对所述工作点进行优化。在此情况下，所描述的工作点的设置可以实现对制动力矩或驱动力矩的快速和/或精确调节。
8.提出了一种用于为车辆的车轮设置滑移调节器的工作点的方法，其中激活的滑移调节器从工作点出发在考虑所述车轮和地面之间的当前测量的滑移的情况下调节在所述车轮上引起的扭矩，其中在激活所述滑移调节器之前和/或期间重复观察所述扭矩，并且如果滑移满足预定条件，则将所述工作点的值设置为早前的扭矩值。
9.本发明的实施方式的想法尤其是可以被看成基于以下描述的想法和发现等。
10.当车轮在地面上滚动并且在此过程中力沿滚动方向或与滚动方向相反地传递到地面时，在所述车轮与地面之间出现滑移。该力与作用在所述车轮上的扭矩成比例。滑移随着扭矩的增加而变大。可传递的扭矩在此具有最大值，从该最大值开始滑移进一步增大，但扭矩剧烈下降。当超过扭矩的最大值时，所述车轮开始打滑。在制动时所述车轮开始抱死，
在加速时所述车轮开始空转。最大扭矩取决于当前的环境条件。这些环境条件影响车轮和地面。由于环境影响的复杂相互作用，无法计算出最佳扭矩。
11.制动滑移调节器调节在与所述车轮机械耦合的制动器上的制动压力，使得滑移保持为低于可以将最大可能扭矩从所述车轮传递到地面的值。所述车轮上的扭矩与制动压力成比例。传递最大可能扭矩所需的制动压力的估计值可以称为制动滑移调节器的工作点，因为为此实际需要的制动压力是未知的并且只能是近似的。制动滑移调节器可以增大制动压力、保持制动压力或降低制动压力，由此所述车轮不会打滑。
12.驱动滑移调节器调节驱动力矩，使得滑移保持为低于最大可能驱动力矩可以从所述车轮传递到地面的值。最大可能驱动力矩的估计值可以称为驱动滑移调节器的工作点，因为实际可传递的驱动力矩是未知的并且只能是近似的。驱动滑移调节器可以增大驱动力矩、保持驱动力矩或降低驱动力矩，由此所述车轮不会打滑。
13.例如，如果车辆的驾驶员通过所述车辆的制动踏板来建立过强的制动压力或想要通过所述车辆的加速踏板过强加速，则可以激活滑移调节器。所述滑移调节器输出扭矩的扭矩额定值。将所述扭矩额定值在所述车辆的制动系统中转换为液压制动压力和/或在所述车辆的驱动系统中转换为驱动力矩。于是所述扭矩额定值与相应被致动的踏板无关。
14.如果滑移小于极限值，则所述滑移调节器可以停用。当所述滑移调节器激活时，所述工作点称为所述滑移调节器的起始点。
15.在观察时可以记录扭矩的时间变化过程，即驱动力矩或制动力矩的时间变化过程。同样可以按预定的间隔存储扭矩值。在设置工作点或起始点时，可以将记录或存储的值之一用作新的工作点或起始点。
16.这里提出的方案既可以应用于激活的滑移调节器，也可以应用于停用的滑移调节器。在此，在滑移调节器停用的情况下跟踪起始点。在滑移调节器激活的情况下跟踪工作点。
17.如果识别出滑移变化过程的从负梯度到正梯度的拐点，则可以将工作点的值设置为早前的扭矩值，即在较早时刻设置的扭矩值。可以将工作点设置为时间上早制动系统或驱动系统的停滞时间的扭矩值。在从负梯度到正梯度的拐点处，滑移增加。然而，制动系统和驱动系统不能无延迟地做出反应。到制动系统和/或驱动系统做出反应为止，滑移将已经离开目标范围或将远离最大扭矩。因此，可以将工作点设置为滑移仍然良好时的早前扭矩。
18.如果滑移大于极限值，则可以将工作点的值设置为早前的扭矩值。所述极限值可以例如通过尝试、计算、以前的经验等预先确定并存储在滑移调节器中。例如，如果滑移大于7％，则可以将工作点设置为可以传递良好扭矩时的早前值。当滑移大于13.5％、17.5％和23％时，可以重新对工作点复位。此外，在设置扭矩时会考虑工作点。该工作点预先给定了目标值，到所述目标值为止扭矩可以得到快速适配，并且该工作点防止超过或低于最佳值。
19.如果滑移位于目标滑移范围内并且所述车辆的正加速度或负加速度位于目标加速度范围内，则可以检测制动压力的值。如果滑移和加速度符合预期，则可以检测该值。
20.如果滑移位于目标滑移范围内，扭矩高于工作点并且识别出滑移变化过程的从正梯度到负梯度的拐点，则可以将工作点的值增加预定义的增量。如果实际施加在车轮上的扭矩高于工作点，而滑移仍开始下降，则工作点太低。增量可以是更大的步长，以便能够快
速改变工作点。
21.可以与工作点成比例地设置扭矩的梯度。工作点越高，可以越强地改变扭矩。相反，工作点越低，可以越弱地改变扭矩。高工作点在良好的道路条件，即防滑的道路条件时得出。低工作点在不佳的道路条件，即湿滑的道路条件时得出。
22.如果扭矩高于工作点并且滑移的梯度为负，则可以将工作点的值增加预定义的增量并且在一持续时间内保持扭矩恒定。如果实际扭矩已经高于工作点，而滑移仍然下降，则工作点太低。
23.该方法例如可以以软件或硬件或者以软件和硬件的混合形式例如在控制设备中实现。
24.这里提出的方案还创建了一种控制设备，所述控制设备被构造为在对应的装置中执行、操控或实施这里提出的方法的变型的步骤。
25.所述控制设备可以是电子设备，具有用于处理信号或数据的至少一个计算单元、用于存储信号或数据的至少一个存储单元以及用于读入或输出嵌入到通信协议中的数据的至少一个接口和/或通信接口。所述计算单元例如可以是信号处理器、所谓的系统asic或者用于处理传感器信号并且根据所述传感器信号输出数据信号的微控制器。所述存储单元例如可以是闪存、eprom或磁存储单元。所述接口可以构造为用于从传感器读入传感器信号的传感器接口和/或构造为用于将数据信号和/或控制信号输出到致动器的致动器接口。所述通信接口可以被构造为无线和/或有线地读入或输出数据。这些接口也可以是例如与其他软件模块一起存在于微控制器上的软件模块。
26.可以存储在诸如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器的机器可读载体或存储介质上并且用于执行、实施和/或操控根据上述实施方式之一的方法的步骤的计算机程序产品或具有程序代码的计算机程序也是有利的，特别是当所述程序产品或程序在计算机或设备上执行时。
27.需要指出的是，本文参考不同的实施方式描述了本发明的一些可能的特征和优点。本领域技术人员认识到可以以合适的方式组合、适配或交换控制设备和方法的特征，以实现本发明的进一步实施方式。
附图说明
28.下面参考附图描述本发明的实施方式，其中附图和说明书均不应被解释为限制本发明。
29.图1示出了具有根据实施例的控制设备的车辆的图示；以及
30.图2至图5示出了根据实施例的工作点设置的图示。
31.这些图仅仅是示意性的而不按真实的比例。在图中，相同的附图标记表示相同的或具有相同效果的特征。
具体实施方式
32.图1示出了具有根据实施例的控制设备102的车辆100的图示。控制设备102被构造成为车辆100的滑移调节器106设置工作点104。滑移调节器106被构造为限制所述车辆的至少一个车轮110上的滑移108。为此，当来自其他控制设备或车辆100的同一控制设备中的其
他功能或车辆100的驾驶员的扭矩要求114太大时，滑移调节器106减小所涉及车轮110上的扭矩112。为此，滑移调节器106可以作用于车辆100的制动系统116或车辆100的驱动系统118。当至少一个车轮110上的扭矩112变得对于当前条件来说太大并且车轮110上的滑移108大于由当前条件预给定的最大值时，滑移调节器106激活。扭矩112可以是制动力矩或驱动力矩。它们的区别仅在于符号。
33.工作点104是应当实现车轮110和地面之间的最佳力传递时的估计扭矩值。工作点104因此取决于车轮110或地面上的当前条件。
34.控制设备102读入滑移108和当前扭矩112并观察滑移108的滑移变化过程和扭矩112的扭矩变化过程。控制设备102根据滑移108和扭矩112设置工作点104。
35.换句话说，在这里提出的方案中，例如在防抱死制动系统(abs)或牵引力控制系统(tcs)中，调节器的条件变量的最佳起始点和工作点是预设的。调节开始时的调节变量值称为调节器的起始点。
36.在此，以防抱死控制器(alc)的调节器的压力水平为例来描述该方案。防抱死控制(alc)是一种制动压力调节(增加、减少和保持)，以抵消车轮抱死并缩短制动距离。
37.在调节器激活期间，为实现最佳可能的减速而估计的最佳压力称为工作点。
38.通常，在防抱死控制(alc)中设置为在激活防抱死控制(alc)的时刻计算的当前压力水平。由于在该时刻车轮已经不稳定，因此该点不是最佳选择的。在车轮稳定时调节器才可以确定最佳工作点。调节器在此使得车轮稳定，以找到最佳压力水平并从那里设置压力。
39.在这里提出的方案中，在识别出车轮不稳定性之前优化压力起始点。由此可以在开始减小压力时直接设置为尽可能好的压力水平，并且在车轮稳定之后再次将压力快速增加到该点。消除了对最佳压力水平的长时间寻找。
40.由此以防抱死控制(alc)为例可以缩短制动距离，因为防抱死控制器通过正确的压力水平直接设置最佳滑差，从而更快地实现最大可能的减速。
41.此外，在调节激活期间适配工作点，使得实现尽可能高的性能。在防抱死控制(alc)的情况下实现车辆的尽可能大的减速，并通过快速压力增加和压力减小来防止振荡。
42.通过这里提出的方案，可以更快地达到最大制动压力。由此调节器提供最佳可能的性能。调节行为与当前状况(例如道路、车轮)适配。在起始点时考虑了车轮动态性，由此可以进行预测性调节。降低了由过快且有时不必要的压力增加和压力减小引起的振荡。
43.总之，通过这里提出的方案优化了调节开始时(压力起始点)和调节期间(工作点)的行为，其方式是确定针对该状况最佳可能的压力水平。这在防抱死控制(alc)的情况下导致制动距离的缩短，大的压力增加和压力减小的减少(减少振荡)并导致对车轮动态性的考虑，由此可以提早对变化做出反应。
44.在诸如牵引力控制系统(tcs)的其他调节器的情况下，可以实现具有更好牵引力的启动过程。在这里，估计的工作点也可以明显积极地影响调节行为。
45.工作点是调节器可以在不破坏车轮稳定的情况下提供最佳性能时的估计压力。为了评估最佳可能的性能，可以使用滑差和车轮动态性。在此，为滑移和车轮动态性定义的范围可以称为车轮的目标范围，在所述目标范围中调节行为是最佳的。
46.由于调节器受外界影响，因此无法准确计算出理想的工作点。因此，在系统中使用测量变量以适配工作点。在确定工作点时可以考虑该系统的停滞时间。在时刻t_1的滑差变
化是由于在时刻t_1减去系统的t_totzeit(停滞时间)时的压力变化。通过特定规则来适配工作点防止了调节器搜索最佳压力的漫长阶段，并使得能够快速响应环境的剧烈变化，例如地面摩擦系数显著降低。此外，在激活调节时就已经可以估计得出车轮上的期望滑移时的最佳压力水平。
47.原则上，工作点可以选择得过高或过低。下面将“工作点选择得低于当前制动压力”和“工作点选择得高于当前制动压力”区分开来。对于这两种可能性，示例性地描述不同的场景，其中对压力水平进行适配是有意义的。调节器在此尝试设置工作点的压力并尽可能长时间地保持该压力，以实现最佳可能的性能。
48.如果在调节器激活时识别出滑移中的拐点，即从负梯度转变为正梯度，该转变表明车轮的制动压力太大并且因此将离开最佳滑差的区域，则将调节器的压力起始点或工作点选择得低于当前制动压力。在所述拐点之前，车轮处于最佳滑移范围，因此该制动压力非常适合作为调节器的工作点。调节器“接管”车轮曾处于最佳滑差时的压力并调节到该目标，而不是采用当前系统压力，该当前系统压力将导致车轮过度滑移。在制动压力太高的情况下，车轮将变得不稳定并且将需要剧烈的调节以重新稳定。早前检测的工作点在此有助于保持车轮尽可能稳定，由此提高调节器的性能。
49.如果调节器的工作点太高，即如果滑移从低于滑移极限开始增加到高于滑移极限，则调节器的压力起始点或工作点可以选择得低于当前制动压力。已经证明，在防抱死控制(alc)的情况下7％的制动滑移的第一极限是有帮助的。此外，已经表明，当滑移超过13.5％、17.5％和23％时，工作点的适配是有意义的。超过这些极限需要更低的制动压力，在不改变工作点的情况下只有通过降低压力缓慢达到该更低的制动压力。
50.如果在制动时车轮在变得不稳定之前以稳定、良好的减速(例如滑移《5％和a《-15)通过压力水平，则该压力水平可以用作调节器的起始点。通过最佳点的早期识别，调节器直接调节到最佳压力水平。可以减少更长的压力增加和压力减小。
51.如果滑移已经增加但刚刚开始减小并且此外当前系统压力高于调节器的工作点，则可以将调节器的压力起始点或工作点选择为高于当前制动压力。最佳滑移范围内的滑移下降意味着制动压力太低。这将导致更长的制动距离。
52.如果滑移处于最佳范围内，即在防抱死控制(alc)的情况下例如介于0％和5％之间，并且检测到从滑移增加到滑移下降的拐点，即梯度从正转变为负的拐点，则工作点太低，应当增大。最佳范围内的滑移下降表明可以增加更多的制动压力并因此增加车辆的减速。
53.此外，可以根据工作点适配调节的动态性，即压力增加和压力减小的梯度。在此，在工作点低时将较小的动态性，即较慢的压力增加和压力减小，用于适配压力。工作点越高，就越剧烈地适配压力。由于动态性取决于工作点，因此可以对变化的外部影响做出强烈反应，而不会防止工作点附近的灵敏调节。
54.此外，工作点可以用于在剧烈变化时等待系统行为，以防止调节器过早和错误地做出反应。例如，如果由于主动增大压力而使得目标压力已经高于工作点，则压力将保持特定时间(在防抱死控制(alc)的情况下例如为30ms)，并观察滑移的变化。如果滑移没有朝着期望的方向变化，则进一步增加压力。然而，如果滑移已经剧烈变化，则调节器对此做出反应并继续保持压力，或者如果滑移的变化太大则可以抵消这种情况。
55.这里提出的方法可以用于将滑移用作关键测量变量的调节器，例如防抱死控制器(alc)和牵引力控制系统(tcs)。该方案也可以转用于电动机的工作点。
56.图2至图5示出了根据实施例的工作点104的设置的图示。该设置在此由控制设备进行，如图1所示。工作点104与滑移108和制动压力200一起显示在图表中，该图表在其横坐标上绘出了时间，在其纵坐标上绘出了工作点104、制动压力200和滑移108的不同值范围。工作点104在这里是代表制动压力200的调节目标的压力值。
57.图2示出了由于车轮上的扭矩过高而导致滑移108超过目标范围202。在此，作为工作点104选择使得滑移108位于目标范围202中的制动压力200的值。然后将制动压力200调节为工作点104，从而扭矩再次处于目标范围202中。该图示对于滑移调节器激活之前的起始点有效，而且对于调节期间工作点104的适配也有效。
58.图3示出了当扭矩位于最佳范围时工作点104的函数。滑移调节器可以补偿来自环境的干扰，例如地面摩擦系数的波动，而无需重新搜索最佳。工作点104是目标值。
59.图4示出了滑移108从负梯度到正梯度的拐点204。通过转折点204，可以借助于系统的停滞时间206来估计必要的制动压力200，以实现力传递的最佳。为此，将转折点204的时刻减去停滞时间206时的制动压力200用作工作点104并且调节为该值。
60.图5示出了在达到最大可传递扭矩之前滑移从正梯度到负梯度的拐点204。这导致工作点104的增大，由此在下一个调节回路中更好地调节扭矩。
61.最后需要注意的是，诸如“具有”、“包括”等术语不排除其他元素或步骤，诸如“一个”或“一”的术语不排除复数。权利要求中的附图标记不应被解释为限制性的。

技术特征：
1.一种用于为车辆(100)的车轮(110)设置滑移调节器(106)的工作点(104)的方法，其中激活的滑移调节器(106)从所述工作点(104)出发在考虑所述车轮(110)和地面之间的当前测量的滑移(108)的情况下调节在所述车轮(110)上引起的扭矩(112)，其中在激活所述滑移调节器之前和/或期间重复观察所述扭矩(112)，并且如果所述滑移(108)满足预定条件，则将所述工作点(104)的值设置为早前的扭矩(112)值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果作为待满足的条件识别出所述滑移(108)的时间变化过程的从负梯度到正梯度的拐点，则将所述工作点(104)的值设置为所述早前的扭矩(112)值。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果作为待满足的条件所述滑移(108)大于预定的极限值，则将所述工作点(104)的值设置为所述早前的扭矩(112)值。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果所述滑移(108)位于预定的目标滑移范围内并且所述车辆(100)的正加速度或负加速度位于预定的目标加速度范围内，则检测所述扭矩(112)的值。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果所述滑移(108)位于预定的目标滑移范围内，所述扭矩(112)高于所述工作点(104)并且识别出所述滑移(108)的变化过程的从正梯度到负梯度的拐点，则将所述工作点(104)的值增加预定义的增量。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，与所述工作点(104)成比例地设置所述扭矩(112)的梯度。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果所述扭矩(112)高于所述工作点(104)并且所述滑移(108)的梯度为负，则将所述工作点(104)的值增加预定义的增量并且将所述扭矩(112)在预定的持续时间内保持恒定。8.一种控制设备(102)，其被构造为在对应的装置中执行、实施和/或操控根据前述权利要求中任一项所述的方法。9.一种计算机程序产品，其被设置为在执行所述计算机程序产品时指示处理器执行、实施和/或操控根据权利要求1至7中任一项所述的方法。10.一种机器可读存储介质，其上存储有根据权利要求9所述的计算机程序产品。

技术总结
本发明涉及一种用于为车辆(100)的车轮(110)设置滑移调节器(106)的工作点(104)的方法，其中在激活滑移调节器(106)的情况下从所述工作点(104)出发在考虑所述车轮(110)上的滑移(108)的情况下调节所述车轮(110)上的扭矩(112)，其中观察所述扭矩(112)，并且如果所述滑移(108)满足预定条件，则将所述工作点(104)的值设置为早前的扭矩(112)值。(104)的值设置为早前的扭矩(112)值。(104)的值设置为早前的扭矩(112)值。


技术研发人员：D
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.08.03
技术公布日：2023/6/28