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Dokumentenidentifikation DE10393181B4 28.06.2007
Titel Vorrichtung zum Abschätzen einer Strassenoberflächen-Zustandsänderung, entsprechendes Verfahren sowie Kraftfahrzeug mit dieser Vorrichtung
Anmelder Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota, Aichi, JP
Erfinder Hommi, Akira, Aichi, JP;
Hamajima, Kiyotaka, Aichi, JP;
Nada, Mitsuhiro, Aichi, JP
Vertreter Kuhnen & Wacker Patent- und Rechtsanwaltsbüro, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 23.06.2003
DE-Aktenzeichen 10393181
WO-Anmeldetag 23.06.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/JP03/07919
WO-Veröffentlichungsnummer 2004022378
WO-Veröffentlichungsdatum 18.03.2004
Date of publication of WO application in German translation 01.09.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.06.2007
IPC-Hauptklasse B60L 3/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60W 40/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60W 30/18(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Gebiet der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung, die eine Änderung des Oberflächenzustands einer Straße, auf der ein Fahrzeug fährt, abschätzt, ein Kraftfahrzeug mit dieser Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung.

Technischer Hintergrund

Es sind eine Reihe von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, um eine Änderung eines Straßenoberflächen-Zustands bei fahrendem Fahrzeug abzuschätzen. Eine vorgeschlagene Vorrichtung schätzt eine Änderung des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche ab aufgrund einer Schwingungskomponente einer gemessenen Raddrehzahl als Antwort auf eine impulsartige Änderung des hydraulischen Bremsdrucks während des Bremsens (siehe beispielsweise die japanische Patent-Offenlegungsschrift Gazette Nr. 2000-313327). In einer Vorrichtung, die einen Bremsmomentgradienten während der Fahrzeugbremsung abschätzt, den Unterschied zwischen dem abgeschätzten Bremsmomentgradienten und einem Zielwert berechnet und eine Steuerung durchführt, um den errechneten Unterschied auszugleichen, schätzt eine vorgeschlagene Technik eine Veränderung des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche ab, wenn der Unterschied in oder über einer bestimmten Höhe für eine vorgegebene Zeitspanne fortbesteht (siehe beispielsweise die japanische Patent-Offenlegungsschrift Gazette Nr. 11-321617). Eine andere vorgeschlagene Vorrichtung erfaßt eine holprige Straßenoberfläche oder eine Schwingung in einem Antriebssystem aufgrund des Drehzahlunterschieds zwischen den Antriebsrädern und den angetriebenen Rädern (siehe beispielsweise die japanische Patent-Offenlegungsschrift Gazette Nr. 11-38034).

In einem Kraftfahrzeug, das in der Lage ist, ein Durchrutschen oder Blockieren aufgrund des Straßenoberflächen-Zustands und der Fahrbedingungen zu bewältigen, erfaßt eine vorgeschlagene Technik das Durchrutschen oder Blockieren und verhindert eine Änderung der Höhe des an die Antriebswelle ausgegebenen Drehmoments, bis das Durchrutschen oder Blockieren konvergiert (siehe beispielsweise die japanische Patent-Offenlegungsschrift Gazette Nr. 7-143618).

Das Ergebnis der Abschätzung bzw. Schätzung einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands bei fahrendem Fahrzeug kann für die Steuerungstechnik verwendet werden, mit der ein Durchdrehen der Antriebsräder oder ein Blockieren der Antriebsräder oder der angetriebenen Räder verhindert wird, was bei einer Änderung des Zustands der Straßenoberfläche vorkommen kann. Dies verbessert die Fahrstabilität auf vorteilhafte Weise. Somit besteht ein großer Bedarf an der Entwicklung einer neuen Abschätzungstechnik mit höherer Genauigkeit.

Aus der EP 0 630 786 A1 ist ein Verfahren zum Abschätzen eines Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche auf Basis der Beschleunigung der einzelnen Räder eines Fahrzeugs bekannt.

Die DE-OS 21 31 566 offenbart ein Bremssystem mit einer Steuereinheit, die den Bremsdruck verändert, wenn die aus Radwinkelgeschwindigkeiten ermittelten Beschleunigungen eines Rades betragsmäßig einen gegebenen Wert überschreiten.

Aus der DE 694 05 523 T2 ist eine ABS-Steuerung bekannt, bei der eine Schlupfrate, wenn eine Rad-Verzögerung einen fahrzeugverzögerungsabhängigen Wert erreicht oder überschreitet, mit einer Soll-Schlupfrate verglichen wird, die auf einer Rad- und Fahrzeugverzögerung basiert.

Die DE 39 22 262 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, in der ein Rutschen eines angetriebenen Rades auf Basis der Geschwindigkeiten eines Antriebsrades und des Kraftfahrzeugs erkannt wird. Wenn ein Rutschen erkannt worden ist, steuert die Steuereinheit die Antriebskraft auf Basis dieser Geschwindigkeiten und einer Beschleunigung des angetrieben Rades.

Aus der EP 1 147 937 B1 ist eine Schlupfregelvorrichtung bekannt, in der eine Drehmomentbegrenzung einer Antriebswelle verstärkt wird, wenn eine Winkelbeschleunigung der Antriebswelle einen Schwellenwert überschreitet und die verstärkte Drehmomentbegrenzung verringert, wenn sie unter den Schwellenwert fällt.

Offenbarung der Erfindung

Die Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung und das entsprechende Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung der Erfindung haben zum Ziel, eine Änderung eines Straßenoberflächen-Zustands bei fahrendem Fahrzeug durch eine vom Stand der Technik verschiedene Technik abzuschätzen. Die Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung und das entsprechende Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung der Erfindung haben auch zum Ziel, eine abrupte Zunahme des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche abzuschätzen. Das Kraftfahrzeug der Erfindung hat zum Ziel, eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands bei fahrendem Fahrzeug erfolgreich zu bewältigen.

Zumindest ein Teil der obigen und anderer, damit zusammenhängender, Ziele wird von der Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung, dem Kraftfahrzeug mit dieser Vorrichtung und dem entsprechenden Verfahren zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung der Erfindung mit den nachstehend erörterten Anordnungen erreicht.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung gerichtet, die in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, und die eine Änderung des Oberflächen-Zustands einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, schätzt, und die Vorrichtung zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schließt ein:

ein Drehwinkelbeschleunigungs-Meßmodul, das die Drehwinkelbeschleunigung einer Antriebswelle mißt, die mechanisch mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und

ein Zustandsänderungs-Abschätzmodul, das die Änderung des Oberflächen-Zustands einer Straße entsprechend der Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung schätzt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schätzt eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands entsprechend einer Veränderung der Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle, die mechanisch mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist. Das Durchdrehen der Antriebsräder aufgrund einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands kann als Veränderung der Raddrehzahl entsprechend dem Grad der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands und der Höhe des Moments, das auf die Antriebsräder wirkt, beobachtet werden. Eine Analyse der Veränderung der Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle, die einer Veränderung der Raddrehzahl entspricht, ermöglicht eine Schätzung der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands. Der Ausdruck „die mechanisch mit den Antriebsrädern verkuppelte Antriebswelle" schließt hier Achsen ein, die direkt mit den jeweiligen Antriebsrädern verkuppelt sind, ebenso wie eine Drehwelle oder eine andere Welle, die über ein mechanisches Bauteil, wie ein Differentialgetriebe, mit dem Antriebsradpaar verkuppelt ist. Das „Drehwinkelbeschleunigungs-Meßmodul" kann direkt die Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle messen oder kann die Drehwinkelgeschwindigkeit der Antriebswelle messen und die Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle aus der gemessenen Drehwinkelgeschwindigkeit berechnen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung der Erfindung kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund einer Veränderung der Dauer einer zeitlichen Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung schätzen, die auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert steigt. Ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands verändert sich die Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung nur geringfügig, zeigt aber keine abrupten Veränderungen. Bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands verändert sich die Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung jedoch abrupt. Unter Berücksichtigung dieses Phänomens kann die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund der Veränderung der Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung eingeschätzt werden. In diesem Fall kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf eine Veränderung der Dauer der zeitlichen Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung bei oder über einer vorgegebenen Rate schätzen. Ferner kann in diesem Fall das Zustandsänderungs-Abschätzmodul einen abrupten Anstieg des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche schätzen, wenn die Dauer der zeitlichen Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung in einem gegenüberliegenden Peak, der unmittelbar nach einem ersten Peak erfaßt wird, der nach einem Anstieg der Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert auftritt, um oder um mehr als die vorgegebene Rate kürzer ist als die Dauer der zeitlichen Änderung des ersten Peaks. Diese Anordnung gewährleistet die Schätzung eines abrupten Anstiegs des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche als Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund der Veränderung der Dauer, d.h. einen Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr;.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund eines ersten Spitzenwerts, der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird, und eines gegenüberliegenden zweiten Spitzenwerts schätzen, der unmittelbar nach dem ersten Spitzenwert erfaßt wird. Im Fall eines Durchdrehens der Antriebsräder auf der Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; erscheint der erste Peak unmittelbar nach Beginn des Durchdrehens der Räder, und der zweite Peak erscheint im Verlauf des Konvergierens der durchdrehenden Räder. Ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands liegt der Spitzenwert während des Konvergierens der durchdrehenden Räder innerhalb eines bestimmten Bereichs, der vom Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche und der Fahrzeugart abhängt. Bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, d.h. bei einem Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr;, übersteigt der Spitzenwert während des Konvergierens der durchdrehenden Räder jedoch den bestimmten Bereich. Unter Berücksichtigung dieses Phänomens kann die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund des ersten Spitzenwerts und des zweiten Spitzenwerts geschätzt werden.

In diesem Fall kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf die Veränderung eines Absolutwerts des zweiten Spitzenwerts relativ zum Absolutwert des ersten Spitzenwerts bei oder über einer vorgegebenen Rate schätzen. In diesem Fall kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul ferner eine abrupte Steigerung des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche schätzen, wenn der Absolutwert des zweiten Spitzenwerts bei oder über einer vorgegebenen Rate größer ist als der Absolutwert des ersten Spitzenwerts. Diese Anordnung gewährleistet die Schätzung eines abrupten Anstiegs des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche als Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund des ersten Spitzenwerts und des zweiten Spitzenwerts, d.h. einen Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr;.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund eines zweiten Spitzenwerts der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung schätzen, der nach einem Anstieg auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird. Wie zuvor beschrieben, erscheint im Fall des Durchdrehens der Antriebsräder auf der Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; der zweite Peak im Verlauf des Konvergierens der durchdrehenden Räder. Ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands liegt der Spitzenwert innerhalb eines bestimmten Bereichs. Bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands liegt der Spitzenwert über einem bestimmten Bereich. Unter Berücksichtigung dieses Phänomens kann die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund des zweiten Spitzenwerts geschätzt werden. In diesem Fall kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul eine abrupte Zunahme des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche schätzen, wenn ein Absolutwert des zweiten Spitzenwerts nicht unter einer voreingestellten Höhe liegt. Diese Anordnung gewährleistet die Schätzung eines abrupten Anstiegs des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche als Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund des zweiten Spitzenwerts, d.h. einen Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr;.

Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Kraftfahrzeug gerichtet, das folgendes einschließt: einen Motor, der eine Leistung an eine Antriebswelle abgibt, die mechanisch mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; ein Drehwinkelbeschleunigungs-Meßmodul, das eine Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle mißt; ein Zustandsänderungs-Abschätzmodul, das die Änderung des Oberflächen-Zustands einer Straße entsprechend einer Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung schätzt; und ein Antriebssteuermodul, das den Motor so antreibt und steuert, daß die Höhe des Moments, das gemäß einer Handlung des Fahrers und dem Fahrzeug-Betriebszustand an die Antriebswelle abgegeben wird, geregelt wird, während es den Motor als Antwort auf die Schätzung der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands durch das Zustandsänderungs-Abschätzmodul so antreibt und steuert, daß die Höhe des Moments, das an die Antriebswelle ausgegeben wird, über einen vorgegebenen Zeitraum beschränkt wird.

In dem Kraftfahrzeug der Erfindung wird der Motor so angetrieben und gesteuert, daß die Höhe des Moments, das gemäß einer Handlung des Fahrers und dem Fahrzeug-Betriebszustand an die Antriebswelle abgegeben wird, geregelt wird, während der Motor als Antwort auf die Schätzung der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands durch das Zustandsänderungs-Abschätzmodul so angetrieben und gesteuert wird, daß die Höhe des Moments, das an die Antriebswelle ausgegeben wird, über einen vorgegebenen Zeitraum beschränkt wird. Die Beschränkung der Höhe des an die Antriebswelle ausgegebenen Drehmoments verhindert vorteilhaft ein potentielles Pulsieren des Drehmoments, das bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands entstehen kann (beispielsweise ein Pulsieren der Drehwinkelbeschleunigung). Bei dem „Motor" handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor oder einen Motorgenerator, der schnell auf die Steuerung anspricht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftfahrzeugs der Erfindung kann das Antriebssteuermodul den Motor als Antwort auf die Abschätzung bzw. Schätzung einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands durch das Zustandsänderungs-Abschätzmodul so antreiben und steuern, daß die Höhe des Moments, das an die Antriebswelle ausgegeben wird, auf einen Momentgrenzwert beschränkt wird, der gemäß einem Spitzenwert der Drehwinkelbeschleunigung gesetzt wird, der vom Drehwinkel-Beschleunigungsmodul gemessen wird. Man geht davon aus, daß der Spitzenwert der Drehwinkelbeschleunigung den Grad der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands in gewissem Umfang wiedergibt. Das Setzen des Drehmoment-Grenzwerts gemäß dem Spitzenwert gewährleistet dementsprechend eine adäquate Drehmomentbeschränkung. Der Drehmoment-Grenzwert kann so gesetzt werden, daß er bei einer Zunahme des Spitzenwerts steigt. In diesem Fall kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf eine Veränderung der Dauer der zeitlichen Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung schätzen, die bei oder über einer vorgegebenen Rate auf oder über einen vorgegebenen Grenzwert steigt. Ferner kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf die Veränderung des Absolutwerts eines gegenüberliegenden zweiten Spitzenwerts, der unmittelbar nach einem ersten Spitzenwert erfaßt wird, relativ zum Absolutwert des ersten Spitzenwerts, der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert bei oder über einer vorgegebenen Rate erfaßt wird, schätzen. Darüber hinaus kann das Zustandsänderungs-Abschätzmodul eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands schätzen, wenn der Absolutwert eines zweiten Spitzenwerts der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung, der nach einem Anstieg auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird, nicht unter einer vorgegebenen Höhe liegt.

Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schätzt eine Änderung des Zustands einer Straßenoberfläche, auf der das Kraftfahrzeug fährt, und das Verfahren zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schließt folgende Schritte ein: (a) Messen der Drehwinkelbeschleunigung einer Antriebswelle, die mechanisch mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und b) Schätzen der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf eine Veränderung der Dauer der zeitlichen Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung, die bei oder über einer vorgegebenen Rate auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert steigt.

Das erste Verfahren der Erfindung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schätzt eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, wenn die Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle, die auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert steigt, eine Veränderung bei oder über einer vorgegebenen Rate aufweist. die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands kann aufgrund der Veränderung der Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung eingeschätzt werden. Diese Schätzung ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle nur eine geringe Veränderung, aber keine abrupte Veränderung aufweist, wenn sich der Straßenoberflächen-Zustand nicht ändert, während sie eine abrupte Veränderung aufweist, wenn sich der Straßenoberflächen-Zustand ändert, wie oben beschrieben.

Ein zweites Verfahren zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung der Erfindung schätzt eine Änderung des Zustands einer Straßenoberfläche, auf der ein Kraftfahrzeug fährt, und das Verfahrens zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schließt folgende Schritte ein: (a) Messen der Drehwinkelbeschleunigung einer Antriebswelle, die mechanisch mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und (b) Schätzen der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf die Veränderung des absoluten Werts eines gegenüberliegenden Spitzenwerts, der unmittelbar nach einem ersten Spitzenwert erfaßt wird, relativ zum Absolutwert des ersten Spitzenwerts, der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert bei oder über einer vorgegebenen Rate erfaßt wird.

Das zweite Verfahren der Erfindung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands schätzt eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, wenn der Absolutwert eines gegenüberliegenden zweiten Spitzenwerts, der unmittelbar nach einem ersten Spitzenwert erfaßt wird, der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird, sich relativ zum Absolutwert des ersten Spitzenwerts mit oder über einer vorgegebenen Rate ändert. Die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands kann aufgrund der Veränderung des ersten Spitzenwerts und des zweiten Spitzenwerts der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle geschätzt werden. Diese Schätzung beruht auf der Tatsache, daß eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands den zweiten Spitzenwert im Verlauf des Konvergierens der durchdrehenden Räder relativ zum ersten Spitzenwert der Drehwinkelbeschleunigung unmittelbar nach Beginn des Durchdrehens der Antriebsräder erheblich verändert, wie oben beschrieben.

Ein drittes Verfahren der Erfindung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schätzt eine Änderung des Zustands einer Straßenoberfläche, auf der ein Kraftfahrzeug fährt, und das Verfahren zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung schließt folgende Schritte ein: (a) Messen der Drehwinkelbeschleunigung einer Antriebswelle, die mechanisch mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und b) Schätzen einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, wenn der Absolutwert eines zweiten Spitzenwerts der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung, der nach einem Anstieg auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird, nicht unter einer voreingestellten Höhe liegt.

Das dritte Verfahren der Erfindung zum Abschätzen bzw. Schätzen einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands schätzt eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, wenn der Absolutwert eines zweiten Spitzenwerts, der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird, nicht unter einer voreingestellten Höhe liegt. Die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands kann aufgrund des zweiten Spitzenwerts der Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle eingeschätzt werden. Diese Schätzung beruht auf der Tatsache, daß der zweite Spitzenwert bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands bedeutend höher ist als der Wert ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, wie zuvor beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

1 stellt schematisch den Aufbau eines Elektrofahrzeugs 10 dar, das mit einer Steuervorrichtung 20 für einen Motor 12 ausgestattet ist, die in einer Ausführungsform der Erfindung als Vorrichtung zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung dient;

2 ist ein Ablaufschema, das eine von der elektronischen Steuereinheit 40 dieser Ausführungsform durchgeführte Routine zum Schätzen der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands zeigt;

3 zeigt eine zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands und eine zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands;

4 zeigt ein Beispiel für das Kennfeld zum Einstellen der Drehmoment-Beschränkungsraten;

5 zeigt ein Beispiel für das Kennfeld zum Einstellen des Maximalmoments;

6 ist ein Ablaufschema, das eine Motorantriebs-Steuerroutine zeigt, die von der elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.

7 zeigt ein Beispiel für das Kennfeld zum Einstellen der Momentanforderung;

8 ist ein Ablaufschema, das eine Routine zum Bestimmen des Durchrutschens der Räder zeigt, die von der elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.

9 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine bei durchrutschenden Rädern zeigt, die von der elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.

10 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine bei der Konvergierung von durchrutschenden Rädern zeigt, die von der elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.

11 ist ein Ablaufschema, das eine Routine zum Setzen eines Momentwiederherstellungs-Grenzwerts zeigt, die von der elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird.

12 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Hybridfahrzeugs 110;

13 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Hybridfahrzeugs 210; und

14 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Hybridfahrzeugs 310.

Beste Arten, die Erfindung auszuführen

Eine Art, die Erfindung auszuführen, wird unten als eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. 1 stellt schematisch den Aufbau eines Elektrofahrzeugs 10 dar, das mit einer Steuervorrichtung 20 für einen Motor 12 ausgestattet ist, die in einer Ausführungsform der Erfindung als Vorrichtung zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung dient. Wie dargestellt, ist die Motorsteuervorrichtung 20 dieser Ausführungsform so aufgebaut, daß sie einen Motor 12, der eine elektrische Energieversorgung von einer Batterie 16 über eine Umkehrschaltung nutzt und Energie an eine Antriebswelle abgibt, die mit Antriebsrädern 18a, 18b des Elektrofahrzeugs 10 verkuppelt ist, antreibt und steuert. Die Motorsteuervorrichtung 20 schließt ein: einen Drehwinkelsensor 22, der den Drehwinkel &thgr; einer Drehwelle des Motors 12 mißt, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 24, der die Fahrgeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs 10 mißt, Raddrehzahlsensoren 26a, 26b, 28a und 28b, die jeweils die Raddrehzahlen der Antriebsräder (Vorderräder) 18a und 18b und der angetriebenen Räder (Hinterräder) 19a und 19b, die von den Antriebsrädern 18a und 18b angetrieben werden, messen, verschiedene Sensoren, welche die Handlungen des Fahrers erfassen (beispielsweise einen Gangschaltungs-Positionssensor 32, der erfaßt, in welche Position der Fahrer den Gangschalthebel 31 legt, einen Gaspedal-Positionssensor 34, der erfaßt, wie weit der Fahrer das Gaspedal 33 niedertritt (eine Beschleunigungsvorrichtungs-Öffnung), und einen Bremspedal-Positionssensor 36, der erfaßt, wie weit der Fahrer das Bremspedal 35niedertritt (eine Bremsenöffnung), sowie eine elektronische Steuereinheit 40, die die jeweiligen Bestandteile der Vorrichtung steuert.

Der Motor 12 ist beispielsweise ein bekannter Synchronmotorgenerator, der sowohl als Motor als auch als Generator dient. Die Umkehrschaltung 14 schließt mehrere Schaltelemente ein, welche die Zufuhr an elektrischer Energie von der Batterie 16 in eine andere Form von elektrischer Energie umwandeln, die für die Betätigung des Motors 12 geeignet ist. Die Strukturen des Motors 12 und der Umkehrschaltung 14 sind in der Technik bekannt und sind nicht wesentlicher Teil dieser Erfindung, daher werden sie hier nicht im Detail beschrieben.

Die elektronische Steuereinheit 40 ist als Mikroprozessor aufgebaut, der eine CPU 42, einen ROM 44, in dem Verarbeitungsprogramme hinterlegt sind, einen RAM 46, der vorübergehend Daten speichert, und (nicht gezeigte) Eingangs-/Ausgangs-Ports enthält. Die elektronische Steuereinheit 40 empfängt über den Eingangsport den Drehwinkel &thgr; der Drehwelle des Motors 12, der vom Drehwinkelsensor 22 gemessen wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Elektrofahrzeugs 10, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 gemessen wird, die Raddrehzahlen Vf1 und Vf2 der Antriebsräder 18a und 18b und die Raddrehzahlen Vr1 und Vr2 der angetriebenen Räder 19a und 19b, die von den Raddrehzahlsensoren 26a, 26b, 28a und 28b gemessen werden, die Gangschaltungsposition, die vom Gangschaltungssensor 32 erfaßt wird, die Beschleunigungselementöffnung Acc, die vom Gaspedal-Positionssensor 34 erfaßt wird, und die Bremsenöffnung, die vom Bremspedal-Positionssensor 36 erfaßt wird. Die elektronische Steuereinheit 40 gibt über den Ausgangsport Steuersignale, beispielsweise Schaltsteuersignale an die Schaltelemente der Umkehrschaltung 14, aus, um den Motor 12 anzutreiben und zu steuern.

Die Beschreibung betrachtet die Funktionen der wie oben beschrieben aufgebauten Motorsteuervorrichtung 20, insbesondere einen Verfahrensablauf, in dem die Änderung des Zustands der Straßenoberfläche bei fahrendem Fahrzeug 10 geschätzt wird, und einen Funktionsablauf, mit dem der Motor 12 angetrieben und gesteuert wird, falls es aufgrund des Durchdrehens der Antriebsräder 18a und 18b des Elektrofahrzeugs 10 zu einem Rutschen kommt, und zwar aufgrund des Ergebnisses einer Schätzung der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands. Der Ablauf des Schätzens einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands und der Ablauf beim Antreiben und Steuern des Motor 12 werden in dieser Reihenfolge beschrieben.

2 ist ein Ablaufschema, das eine von der elektronischen Steuereinheit 40 dieser Ausführungsform durchgeführte Routine zum Schätzen einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands zeigt. Diese Schätzungsroutine wird wiederholt in voreingestellten Zeitintervallen durchgeführt (beispielsweise alle 8 ms). Zu Beginn der Routine zum Schätzen einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands gibt die CPU 42 der elektronischen Steuereinheit 40 zuerst die Motordrehzahl Nm, die anhand des vom Drehwinkelsensor 22 gemessenen Drehwinkels &thgr; berechnet wird, ein (Schritt S100) und berechnet die Drehwinkelbeschleunigung &agr; aus der eingegebenen Motordrehzahl Nm (Schritt S102). Bei der Berechnung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; dieser Ausführungsform wird eine vorherige Drehgeschwindigkeit Nm, die in einem vorangegangenen Zyklus dieser Routine eingegeben wurde, von einer gegenwärtigen Drehgeschwindigkeit Nm, die im gegenwärtigen Zyklus dieser Routine eingegeben wird, subtrahiert (gegenwärtige Drehgeschwindigkeit Nm – vorherige Drehgeschwindigkeit Nm). Die Einheit der Drehwinkelbeschleunigung &agr; ist [UpM/8 ms], da das Durchführungsintervall dieser Routine in dieser Ausführungsform 8 ms beträgt, wobei die Drehgeschwindigkeit Nm als Anzahl der Drehungen pro Minute [UpM] ausgedrückt wird. Jede andere geeignete Einheit kann für die Drehwinkelbeschleunigung &agr; genommen werden, solange die Drehwinkelbeschleunigung &agr; als zeitliche Änderungsrate der Drehgeschwindigkeit ausgedrückt werden kann. Um einen potentiellen Fehler zu minimieren, können die Winkelbeschleunigung &agr; und die Raddrehzahldifferenz &Dgr;V ein Durchschnitt aus Winkelbeschleunigungen und ein Durchschnitt aus Raddrehzahldifferenzen sein, die in einer voreingestellten Anzahl von Zyklen dieser Routine (beispielsweise 3) errechnet wurden.

Die CPU 42 überprüft anschließend den Wert eines Straßenoberflächen-Zustandsänderungs-Flags FC (Schritt S104). Ein Wert '1', der die Voraussetzung für die Schätzung einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands darstellt, wird für das Straßenoberflächen-Zustandsänderungs-Flag FC gesetzt (Schritt S108), wenn in Schritt S106 bestimmt wird, daß die berechnete Drehwinkelbeschleunigung &agr; einen voreingestellten Schwellenwert &agr;slip übersteigt, was nahelegt, daß es zu einem Rutschen kommt, das vom Durchdrehen der Räder 18a und 18b verursacht wird. Wenn das Straßenoberflächen-Zustandsänderungs-Flag FC den Wert '0' hat, wird die berechnete Drehwinkelbeschleunigung &agr; mit dem voreingestellten Schwellenwert &agr;slip verglichen (Schritt S106). Wenn die berechnete Drehwinkelbeschleunigung &agr; nicht über einem voreingestellten Schwellenwert &agr;slip liegt, wird diese Schätzroutine beendet. Wenn die berechnete Drehwinkelbeschleunigung &agr; über dem voreingestellten Schwellenwert &agr;slip liegt, wird dagegen das Straßenoberflächen-Zustandsänderungs-Flag FC auf '1' gesetzt (Schritt S108).

Nachdem der Wert '1' für das Straßenoberflächen-Zustandsänderungs-Flag FC gesetzt wurde oder wenn in Schritt S104 bestimmt wird, daß das Straßenoberflächen-Zustandsänderungs-Flag FC den Wert '1' hat, bestimmt die CPU. 42, ob die Drehwinkelbeschleunigung &agr; einen ersten Peak erreicht (Schritt S110). Wenn die Drehwinkelbeschleunigung &agr; den ersten Peak erreicht, wird die Drehwinkelbeschleunigung &agr; augenblicklich auf eine erste Peak-Winkelbeschleunigung &agr;1 gesetzt (Schritt S112). Die Drehwinkelbeschleunigung &agr; erreicht den ersten Peak zu dem Zeitpunkt, wenn das Zeitdifferential der Drehwinkelbeschleunigung &agr; nach der Zunahme der Drehwinkelbeschleunigung über den voreingestellten Schwellenwert &agr;slip von positiv zu negativ wechselt. Nach dem Setzen der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 bestimmt die CPU 42, ob die Drehwinkelbeschleunigung &agr; einen zweiten Peak erreicht (Schritt S114). Wenn die Drehwinkelbeschleunigung &agr; den zweiten Peak erreicht, wird das Produkt der momentanen Drehwinkelbeschleunigung &agr; mit „–1" auf eine zweite Peak-Winkelbeschleunigung &agr;2 gesetzt (Schritt S116). Der zweite Peak ist ein negativer Peak, der unmittelbar nach dem ersten Peak erscheint. Die Multiplizierung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; mit „–1", um die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr; zu setzen, ändert das Symbol der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr; so, daß es mit der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 identisch ist.

Nach dem Setzen der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 vergleicht die CPU 42 die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 mit einem voreingestellten Bezugswert &agr;ref (Schritt S118) und mit dem Produkt der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und einer Konstante k Schritt S120). Der Bezugswert &agr;ref wird so gesetzt, daß er höher ist als ein erwarteter Maximalwert der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 im Fall des Auftretens eines vom Durchdrehen der Räder verursachten Rutschens. Wenn beispielsweise der erwartete Maximalwert der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 in einem Experiment, bei dem ein vom Durchdrehen der Räder bewirktes Rutschen des Elektrofahrzeugs 10 auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; bewirkt wurde 100 [UpM/8 ms] war, wird der Bezugswert &agr;ref beispielsweise auf 120 oder 140 gesetzt. Die Konstante k sollte nicht kleiner als 1 sein und kann beispielsweise 1,2 oder 1,4 sein.

Wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 unter einem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt und nicht größer ist als das Produkt der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und der Konstante k, schätzt die CPU 42 keine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands und setzt den Wert '0' für das Straßenoberflächen-Zustandsänderungs-Flag FC (Schritt S122). Hier wird die Routine zum Schätzen einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands beendet. Wenn dagegen die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 nicht über dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt, oder wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 unter dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt, aber größer ist als das Produkt der erste Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und der Konstante k, schätzt die CPU 42 die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, das heißt, ein Wechseln von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr; (Schritt S124). Im Fall eines Durchdrehens der Antriebsräder 18a und 18b auf der Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; erscheint der erste Peak unmittelbar nach Beginn des Durchdrehens der Räder, und der zweite Peak erscheint im Verlauf der Konvergierung der durchdrehenden Räder. Ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands liegt die Veränderung der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 während der Konvergierung der durchdrehenden Räder innerhalb eines bestimmten Bereichs, der vom Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche und dem Fahrzeugtyp abhängt. Bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, d.h. bei einem Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr;, übersteigt die Änderung der Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 während der Konvergierung der durchdrehenden Räder jedoch den bestimmten Bereich. Somit wird eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands (das heißt, ein Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr;) geschätzt, wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 nicht unter dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt, der größer ist als der erwartete Maximalwert der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 im Fall des Auftretens eines vom Durchdrehen der Räder bewirkten Rutschens. Eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands wird auch geschätzt, wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 unter dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt, aber größer ist als das Produkt der erste Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und der Konstante k. Diese Schätzung beruht auf dem Ergebnis eines Experiments, das zeigt, daß der zweite Spitzenwert während der Konvergierung der durchdrehenden Räder im allgemeinen nicht größer ist als der erste Spitzenwert, solange sich der Straßenoberflächen-Zustand nicht ändert.

3 zeigt eine zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands und eine zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands. Wie in der Graphik dargestellt, ist ohne eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands der Absolutwert der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 nicht nur kleiner als der absolute Bezugswert &agr;, sondern auch als der Absolutwert der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1. Bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands (das heißt, einem Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr;) zeigt die Drehwinkelbeschleunigung &agr; eine abrupte Abnahme zum negativen Wert. Der Absolutwert der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 ist größer als der Absolutwert der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und kann in einigen Fällen sogar größer sein als der absolute Bezugswert &agr;ref. Das Verfahren dieser Ausführungsform schätzt eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, das heißt, einen Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr; während der Konvergierung des vom Durchdrehen der Räder bewirkten Rutschens aufgrund eines Vergleichs zwischen der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 und dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref. Wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 kleiner ist als der voreingestellte Bezugswert &agr;ref, wird eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund des Vergleichs zwischen der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 und dem Produkt der ersten Spitzenwinkel-Beschleunigung &agr;1 und einer Konstante k von nicht unter 1 geschätzt.

Als Antwort auf die Schätzung einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands beschränkt die CPU 42 die Höhe des Moments, das vom Motor 12 ausgegeben wird, für eine voreingestellte Zeitspanne (Schritt S126) und beendet diese Routine zum Schätzen der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands. Das Momentbeschränkungsverfahren dieser Ausführungsform bezieht sich auf ein in 4 gezeigtes Kennfeld zum Einstellen der Momentbeschränkungsraten und setzt eine Momentbeschränkungsrate &dgr;change entsprechend der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2. Dann wird in dem Momentbeschränkungsverfahren ein maximales Moment Tmax gelesen, das der Momentbeschränkungsrate &dgr;change aus dem in 5 dargestellten Maximalmoment-Kennfeld entspricht. Die Momentbeschränkungsrate &dgr;change wird so eingestellt, daß sie mit einer Zunahme der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 zunimmt, wie in dem Kennfeld von 4 gezeigt. Das maximale Moment Tmax wird so eingestellt, daß es mit einer Zunahme der Momentbeschränkungsrate &dgr;change abnimmt, wie in dem Kennfeld von 5 gezeigt. Das heißt, mit zunehmender zweiter Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 wird ein kleinerer Wert für das maximale Moment Tmax gesetzt. Die Momentbeschränkung, mit der die Höhe des Moments, das vom Motor 12 ausgegeben wird, für einen vorgegebenen Zeitraum auf das maximale Moment Tmax beschränkt wird, reduziert die Schwingung der Drehwinkelbeschleunigung &agr;, d.h. die Schwingung in Längsrichtung des Fahrzeugs, die bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands auftreten kann. Ein adäquater Wert wird für den Zeitraum der Momentbeschränkung gesetzt, indem die Zeit, die erforderlich ist, um die Schwingung bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands zu konvergieren, aktuell gemessen wird. Die durchbrochen gezeichnete Kurve in 3 zeigt eine zeitliche Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; ohne solch eine Momentbeschränkung über die voreingestellte Zeit bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands.

Die Beschreibung betrifft nunmehr die Antriebssteuerung des Motors 12 aufgrund des Ergebnisses der Schätzung der Straßenoberflächen-Zustandsänderung. 6 ist ein Ablaufschema, das eine Motorantriebs-Steuerroutine zeigt, die von der elektronischen Steuereinheit 40 durchgeführt wird. Diese Motorantriebssteuerungs-Routine wird wiederholt in voreingestellten Zeitintervallen durchgeführt (beispielsweise alle 8 ms).

Wenn die Motorantriebssteuerungs-Routine beginnt, gibt die CPU 42 der elektronischen Steuereinheit 40 zunächst die Beschleunigungselementöffnung Acc vom Gaspedal-Positionssensor 34, die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24, die Raddrehzahlen Vf und Vr von den Raddrehzahlsensoren 26a, 26b, 28a, 28b und die Motordrehzahl Nm ein, die aus dem Drehwinkel berechnet wird, der vom Drehwinkelsensor 22 gemessen wird (Schritt S200). In dieser Ausführungsform stellen die Raddrehzahlen Vf und Vr jeweils einen Durchschnitt der Raddrehzahlen Vf1 und Vf2 dar, die von den Raddrehzahlsensoren 26a und 26b gemessen wurden, und einen Durchschnitt der Raddrehzahlen Vr1 und Vr2, die von den Raddrehzahlsensoren 28a und 28b gemessen wurden. In dieser Ausführungsform wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 gemessen, kann aber alternativ anhand der Raddrehzahlen Vf1, Vf2, Vr1 und Vr2 berechnet werden, die von den Raddrehzahlsensoren 26a, 26b, 28a und 28b gemessen werden.

Dann setzt die CPU 42 eine Momentforderung Tm* des Motors 12 entsprechend der eingegebenen Beschleunigungselementöffnung Acc und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V (Schritt S202). In dem konkreten Verfahren, bei dem die Motormomentanforderung Tm* in dieser Ausführungsform gesetzt wird, werden Änderungen der Motormomentanforderung Tm* gegen die Beschleunigungselementöffnung Acc und die Fahrzeuggeschwindigkeit V zuvor als Kennfeld im ROM 44 hinterlegt, und die Motormomentanforderung Tm*, die der gegebenen Beschleunigungselementöffnung Acc und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, wird aus dem Kennfeld ausgelesen. Ein Beispiel für dieses Kennfeld ist in 7 gezeigt.

Die CPU 42 berechnet anschließend die Drehwinkelbeschleunigung &agr; aus der in Schritt S200 eingegebenen Motordrehgeschwindigkeit Nm (Schritt S204) und bestimmt ein Durchrutschen der Antriebsräder 18a und 18b aufgrund der berechneten Drehwinkelbeschleunigung &agr; (Schritt S206). An die Bestimmung des Durchrutschens schließt sich eine in 8 gezeigte Rutschzustands-Bestimmungsroutine an. Die Beschreibung der Motorantriebs-Steuerroutine von 6 wird ausgesetzt, und es wird zunächst die Rutschzustands-Bestimmungsroutine der 8 beschrieben. Wenn die Rutschzustands-Bestimmungsroutine beginnt, vergleicht die CPU 42 der elektronischen Steuereinheit 40 die Drehwinkelbeschleunigung &agr;, die in Schritt S204 der Steuerroutine von 6 berechnet wurde, mit einem voreingestellten Schwellenwert &agr;slip, der das Auftreten eines vom Durchdrehen der Räder bewirkten Rutschens nahelegt. Wenn die berechnete Drehwinkelbeschleunigung &agr; den voreingestellten Schwellenwert &agr;slip übersteigt, bestimmt die CPU 42 das Auftreten eines Durchrutschens der Antriebsräder 18a und 18b und setzt den Wert '1' für ein Rutschereignis-Flag F1, der das Auftreten eines Rutschens darstellt (Schritt S222), bevor sie diese Rutschzustands-Bestimmungsroutine verläßt. Wenn die berechnete Drehwinkelbeschleunigung &agr; nicht über dem voreingestellten Schwellenwert &agr;slip liegt, bestimmt die CPU 42 dagegen, ob das Rutschereignis-Flag F1 auf 1 gesetzt ist (Schritt S224). Wenn das Rutschereignis-Flag F1 auf 1 gesetzt ist, bestimmt die CPU 42 anschließend, ob die berechnete Drehwinkelbeschleunigung &agr; über einen voreingestellten Zeitraum negativ geblieben ist (Schritt S226). Falls die negative Drehwinkelbeschleunigung &agr; über den vorgegebenen Zeitraum beibehalten wurde, bestimmt die CPU 42 das Konvergieren des Durchrutschens der Antriebsräder 18a und 18b und setzt den Wert '1' für ein Rutschkonvergierungs-Flag F2 (Schritt S228), bevor sie diese Rutschzustands-Bestimmungsroutine verläßt. Wenn die Drehwinkelbeschleunigung &agr; nicht negativ ist oder wenn die negative Drehwinkelbeschleunigung &agr; trotz des Setzens des Rutschereignis-Flags F1 auf 1 nicht über den voreingestellten Zeitraum beibehalten wurde, bestimmt die CPU 42 kein Konvergieren des Rutschens und beendet diese Rutschzustands-Bestimmungsroutine.

Wie in 6 dargestellt, führt die Motorantriebs-Steuerroutine gemäß dem Rutschzustand, der von der Rutschzustands-Bestimmungsroutine der 8 bestimmt wurde, beispielsweise dem Rutschereigniszustand oder dem Rutschkonvergierungszustand, die erforderliche Steuerung durch (Schritt S210 oder Schritt S22). Das Setzen des Werts '1' für das Rutschereignis-Flag F1 und des Werts „0" für das Rutschkonvergierungs-Flag F2 zeigt ein Rutschereignis an und löst eine Rutschereignis-Zustandssteuerung aus (Schritt S210). Das Setzen des Werts „1" für sowohl da Rutschereignis-Flag F1 als auch das Rutschkonvergierungs-Flag F2 zeigt eine Konvergierung des Rutschens an und löst eine Rutschkonvergierungszustands-Steuerung aus (Schritt S212). Die Einzelheiten der jeweiligen Steuerungen werden später beschrieben.

Die CPU 42 bestimmt, ob gerade eine Momentbeschränkung für den voreingestellten Zeitraum durchgeführt wird, das heißt, ob die Momentbeschränkungsrate &dgr;change von der Routine zum Schätzen der Änderung eines Straßenoberflächen-Zustands von 2 gesetzt wurde (Schritt S214). Unter der Bedingung, daß während einer Reifenbodenhaftung keine Momentbeschränkungsrate &dgr;change gesetzt ist, treibt und steuert die CPU 42 den Motor 12 so, daß er ein Moment ausgibt, das der Momentforderung Tm* entspricht, die in Schritt S202 gesetzt wurde (Schritt S220). Unter der Bedingung, daß die Momentbeschränkungsrate &dgr;change gesetzt wurde, beschränkt dagegen die CPU 42 die Motormomentanforderung Tm* auf das maximale Moment Tmax, das gemäß der Momentbeschränkungsrate &dgr;change aus dem Maximalmoment-Kennfeld der 5 ausgelesen wird (Schritte S216 und S218), und treibt und steuert den Motor 12 so, daß er ein Moment ausgibt, das der beschränkten Momentanforderung Tm* entspricht (Schritte S220). Die Motorantriebs-Steuerroutine wird dann beendet. Diese Momentbeschränkung reduziert wirksam die Schwingung der Drehwinkelbeschleunigung &agr;, d.h. die Schwingung in Längsrichtung des Fahrzeugs, die bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands auftreten kann, wie bereits erwähnt.

Die Rutschereigniszustands-Steuerung von Schritt S210 folgt der im Ablaufschema von 9 dargestellte Rutschereigniszustands-Steuerroutine. Die Rutschereigniszustands-Steuerung vergleicht zunächst die Drehwinkelbeschleunigung &agr; mit einem voreingestellten Spitzenwert &agr;peak (Schritt S230). Wenn die Drehwinkelbeschleunigung &agr; den voreingestellten Spitzenwert &agr;peak überschreitet, wird der Spitzenwert &agr;peak auf den aktuellen Wert der Drehwinkelbeschleunigung &agr; aktualisiert (Schritt S232). Der Spitzenwert &agr;peak stellt einen Peak der Drehwinkelbeschleunigung &agr; dar, der aufgrund eines Durchrutschens steigt und zu Anfang auf 0 eingestellt wird. Bis die Drehwinkelbeschleunigung &agr; ihr Maximum erreicht, wird der Spitzenwert &agr;peak sukzessive auf den aktuellen Wert der Drehwinkelbeschleunigung &agr; aktualisiert. Wenn die zunehmende Drehwinkelbeschleunigung &agr; ihr Maximum erreicht, wird der Maximalwert der zunehmenden Drehwinkelbeschleunigung &agr; auf dem Spitzenwert &agr;peak fixiert. Nach dem Setzen des Spitzenwerts &agr;peak setzt die Rutschereigniszustands-Steuerung das maximale Moment Tmax als oberen Grenzwert für die Höhe des Moments, das entsprechend dem Spitzenwert &agr;peak vom Motor 12 ausgegeben wird (Schritt S234). Das Verfahren dieser Ausführungsform nimmt Bezug auf das Maximalmoment-Kennfeld von 5, wobei die Abszisse für die Drehwinkelbeschleunigung substituiert wird. In diesem modifizierten Kennfeld nimmt das Maximalmoment Tmax mit zunehmender Drehwinkelbeschleunigung &agr; zu. Der höhere Spitzenwert &agr;peak der zunehmenden Drehwinkelbeschleunigung &agr;, d.h. das ausgeprägtere Durchrutschen, setzt einen kleineren Wert für das maximale Moment Tmax und begrenzt die Höhe des Moments, das vom Motor 12 ausgegeben wird, auf das kleinere Spitzenmoment Tmax. Die Rutschereigniszustands-Steuerung beschränkt die Motormomentanforderung Tm* auf das Maximalmoment Tmax (Schritte S236 und S238) und wird dann beendet. Die Höhe des Moments, das vom Motor 12 ausgegeben wird, wenn es zu einem Durchrutschen kommt, ist auf eine geringere Höhe begrenzt (d.h. ein maximales Moment Tmax, das dem Spitzenwert &agr;peak der Drehwinkelbeschleunigung im Kennfeld von 5 entspricht), um das Rutschen sofort zu vermindern. Durch diese Begrenzung wird das Rutschen wirksam vermindert.

Die Rutschkonvergierungszustands-Steuerung von Schritt S212 folgt der im Ablaufschema von 10 dargestellten Rutschkonvergierungszustands-Steuerroutine. Die Rutschkonvergierungszustands-Steuerung gibt zuerst einen Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 (ausgedrückt in der gleichen Einheit [U/min/8 ms) wie die Drehwinkelbeschleunigung) ein (Schritt S240). Der Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 ist ein Parameter, der verwendet wird, um den Umfang der Wiederherstellung nach einer Momentbeschränkung durch Erhöhen des Maximalmoments Tmax einzustellen, das entsprechend dem Spitzenwert &agr;peak der Drehwinkelbeschleunigung durch die Rutschereignis-Zustandssteuerung begrenzt worden ist. Der Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 wird entsprechend einer in 11 gezeigten Routine zum Einstellen des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts gesetzt. Die Routine zum Einstellen des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts von 11 wird durchgeführt, wenn das Rutschereignis-Flag F1 in Schritt 22 der Rutschzustands-Bestimmungsroutine von 8 auf 1 gesetzt wird (d.h. wenn die berechnete Drehwinkelbeschleunigung E&agr; den voreingestellten Schwellenwert &agr;slip übersteigt). Die Routine zum Einstellen des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts gibt die Motordrehzahl Nm ein, die aus vom Drehwinkel berechnet wurde, der vom Drehwinkelsensor 22 erfaßt wird, berechnet die Drehwinkelbeschleunigung &agr; aus der eingegebenen Motordrehgeschwindigkeit Nm und integriert die Drehwinkelbeschleunigung &agr;, was deren Zeitintegration &agr;int über ein Integrationsintervall ab der Zunahme der Drehwinkelbeschleunigung &agr; über den voreingestellten Schwellenwert &agr;slip ergibt (Schritte S260 zu S264). Diese Schritte werden wiederholt, bis die Drehwinkelbeschleunigung &agr; unter den voreingestellten Schwellenwert &agr;slip sinkt. In dieser Ausführungsform wird die Zeitintegration &agr;int der Drehwinkelgeschwindigkeit &agr; durch die nachstehende Gleichung (1) angegeben, worin &Dgr;t ein Zeitintervall der wiederholten Durchführung der Schritte S260 bis S266 wie nachstehend beschrieben bezeichnet und in dieser Ausführungsform auf 8 ms gesetzt ist: &agr;int ← &agr;int + (&agr; – &agr;slip)·&Dgr;t(1)

Nachdem die Drehwinkelbeschleunigung &agr; unter den voreingestellten Schwellenwert &agr;slip sinkt, wird der Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 durch Multiplizieren der berechneten Zeitintegration &agr;int mit einem vorgegebenen Koeffizienten k1 gesetzt (Schritt S268). Die Routine zum Einstellen des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts wird hier beendet. Diese Routine berechnet den Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 durch Multiplizieren des vorgegebenen Koeffizienten k1. In einem modifizierten Verfahren kann vorab ein Kennfeld, das eine Veränderung des Maximalmoments Tmax gegen die Zeitintegration &agr;int darstellt, erstellt werden, und das Maximalmoment Tmax, das der gegebenen Zeitintegration &agr;int entspricht, kann aus dem Kennfeld ausgelesen werden.

Zurück zum Ablaufschema von 10: nach Eingabe des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts &dgr;1 empfängt die Rutschkonvergierungszustands-Steuerung eine Anfrage zum Aufheben des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts &dgr;1 (Schritt S242), falls vorhanden, und bestimmt den Eingang oder Nicht-Eingang der Aufhebungsanfrage (Schritt) S244). In diesem Schnitt wird der Eingang oder Nicht-Eingang einer Forderung nach Aufhebung des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts &dgr;1 bestimmt, was der Parameter ist, um den Umfang der Wiederherstellung nach der Momentbeschränkung festzusetzen (eine Anfrage nach allmählicher Erhöhung des Umfangs der Wiederherstellung). Im Verfahren dieser Ausführungsform wird eine Aufhebungsanfrage erhalten, um den Wiederherstellungs-Grenzwert mit einer Aufhebungsrate &Dgr;&dgr;1 aufzuheben, die zu Anfang auf 0 gesetzt wird und jedes Mal, wenn ein voreingestelltes Wartezeitintervall ab dem ersten Zyklus dieser Routine vergangen ist, um eine voreingestellte inkrementale Menge zunimmt. Das Wartezeitintervall und die inkrementale Menge der Aufhebungsrate &Dgr;&dgr;1 können entsprechend dem Anforderungspegel der Aufhebungsanfrage des Fahrers variieren, beispielsweise entsprechend der Größe der Öffnung des Beschleunigungselements, die die Forderung des Fahrers nach einer Momentleistung darstellt. Beim Eingang einer Aufhebungsanfrage wird der Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 durch Subtrahieren der Aufhebungsrate &Dgr;&dgr;1 vom vorherigen festgesetzten Wert für den Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1, der in Schritt S240 eingegeben wurde, aktualisiert (Schritt S246). Wenn keine Aufhebungsanfrage eingeht, d.h. wenn das voreingestellte Wartezeitintervall seit dem Anfang dieser Routine noch nicht vergangen ist, wird dagegen der Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 nicht aufgehoben.

Die Rutschkonvergierungszustands-Steuerung setzt unter Bezugnahme auf das Maximalmoment-Kennfeld von 5 das Maximalmoment Tmax als oberen Grenzwert für die Höhe des Moments, das entsprechend dem Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 vom Motor 12 ausgegeben wird (Schritt S248), und begrenzt die Motormomentanforderung Tm* auf das Maximalmoment Tmax (Schritt S250 und S252). Die Rutschkonvergierungszustands-Steuerung bestimmt, ob der Momentwiederherstellungs-Grenzwert &dgr;1 auf oder unter 0 aufgehoben wurde (Schritt S254). Im Falle der Aufhebung des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts &dgr;1 auf oder unter 0 werden sowohl das Rutschereignis-Flag F1 als auch das Rutschkonvergierungs-Flag F2 auf null zurückgesetzt (Schritt S256). Die Rutschkonvergierungszustands-Steuerroutine wird dann beendet. Die Momentsteuerung des Motors 12 aufgrund des Momentwiederherstellungs-Grenzwerts &dgr;1, der entsprechend der Zeitintegration der Drehwinkelbeschleunigung &agr; gesetzt wird, gewährleistet eine Wiederherstellung des beschränkten Moments auf eine adäquate Höhe entsprechend dem aktuellen Rutschzustand. Unter der Bedingung einer großen Zeitintegration der Drehwinkelbeschleunigung &agr;, die auf eine starke Möglichkeit eines erneuten Rutschereignisses hinweist, wird die Höhe der Momentwiederherstellung während der Konvergierung des Rutschens gering angesetzt. Unter der Bedingung einer kleinen Zeitintegration der Drehwinkelbeschleunigung &agr;, die auf eine geringe Möglichkeit eines erneuten Rutschereignisses hinweist, wird dagegen die Höhe der Momentwiederherstellung bei der Konvergierung des Rutschens hoch angesetzt, wodurch ein erneutes Rutschereignis wirksam vermieden wird, ohne das Drehmoment zu sehr zu beschränken.

Obwohl die Momentanforderung Tm* des Motors 12 durch die Rutschereigniszustands-Steuerung von Schritt S210 oder durch die Rutschkonvergierungszustands-Steuerung von Schritt S212 begrenzt ist, wird die beschränkte Momentanforderung Tm* entsprechend der Momentbeschränkungsrate &dgr;change, die entsprechend dem Ergebnis der Schätzung des Straßenoberflächen-Zustands in den Schritten S214 bis S128 des Ablaufschemas von 6 gesetzt wird, noch weiter auf das Maximalmoment Tmax begrenzt. Diese Anordnung verringert wirksam die Schwingung der Drehwinkelbeschleunigung &agr;, d.h. die Schwingung in Längsrichtung des Fahrzeugs, die bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands auftreten kann, unabhängig vom Rutschereigniszustand oder vom Rutschkonvergierungszustand.

Wie oben beschrieben, wird im Fahrzeug 10 dieser Ausführungsform die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands lediglich aufgrund der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 oder aufgrund von sowohl der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 als auch der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 der Drehwinkelbeschleunigung &agr; der Antriebswelle, die mit der Achse der Antriebsräder 18a und 18b verkuppelt ist, geschätzt, falls es zu einem Rutschen aufgrund des Durchdrehens der Räder kommt. Als Antwort auf die Schätzung einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands beschränkt das Elektrofahrzeug 10 dieser Ausführungsform die Höhe des Moments, das vom Motor 12 ausgegeben wird, für eine voreingestellte Zeitspanne. Diese Anordnung reduziert somit wirksam die Schwingung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; (die Schwingung in Längsrichtung des Fahrzeugs), die bei einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands auftreten kann.

Das Elektrofahrzeug 10 dieser Ausführungsform schätzt eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 nicht unter dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt, oder wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 unter dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt, aber größer ist als das Produkt der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und der Konstante k. In einem modifizierten Verfahren kann eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands lediglich dann geschätzt werden, wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 nicht unter dem voreingestellten Bezugswert &agr;ref liegt. In einem weiteren modifizierten Verfahren kann eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands geschätzt werden, wenn die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 größer ist als das Produkt der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und der Konstante k.

Das Elektrofahrzeug 10 dieser Ausführungsform schätzt eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 und der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1. In einem modifizierten Verfahren kann eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund des Unterschieds zwischen einer ersten Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; einschließlich der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und einer zweiten Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr; einschließlich der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 geschätzt werden, wie in 3 dargestellt. Beispielsweise kann ein Wechsel von einer Straßenoberfläche mit niedrigem &mgr; zu einer Straßenoberfläche mit hohem &mgr; geschätzt werden, wenn die zweite Dauer kürzer ist als das Produkt der ersten Dauer und einer Konstante r von unter 1.

Das Elektrofahrzeug 10 dieser Ausführungsform nimmt Bezug auf das Momentbeschränkungsraten-Kennfeld und setzt die Momentbeschränkungsrate &dgr;change entsprechend der zweiten Drehwinkelbeschleunigung &agr;2 als Antwort auf eine Schätzung der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands. Die Höhe des Moments des Motors 12 wird auf das Maximalmoment Tmax beschränkt, das entsprechend der Momentbeschränkungsrate &dgr;change durch Bezugnahme auf das Maximalmoment-Kennfeld festgesetzt wird. In einem modifizierten Verfahren kann ein Kennfeld erstellt werden, das eine Änderung des Maximalmoments Tmax gegen die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 darstellt, das Maximalmoment Tmax, das der gegebenen zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 entspricht, kann unter Bezugnahme auf das Kennfeld festgesetzt werden, und die Höhe des Moments des Motors 12 kann auf das maximale Moment Tmax beschränkt werden.

Das Elektrofahrzeug 10 dieser Ausführungsform setzt das maximale Moment Tmax entsprechend der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 als Antwort auf die Schätzung einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands. Das maximale Moment Tmax kann ansonsten aufgrund der Differenz zwischen der ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 und der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 aufgrund der Rate der zweiten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 zur ersten Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 festgesetzt werden, oder aufgrund der Rate der Dauer der zeitlichen Änderung der Drehwinkelbeschleunigung &agr;, die die zweite Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;2 einschließt, zur Dauer der zeitlichen Änderung &agr;, die die erste Spitzen-Winkelbeschleunigung &agr;1 einschließt.

Die oben beschriebene Ausführungsform betrifft die Steuerung eines Motors 12, der in ein Elektrofahrzeug 10 eingebaut und mechanisch mit der Antriebswelle verbunden ist, die mit den Antriebsrädern 18a und 18b verkuppelt ist, um direkt eine Leistung an die Antriebswelle abzugeben. Die Technik der Erfindung ist auf jeden anderen Aufbau mit einem Motor anwendbar, der in der Lage ist, Energie direkt an eine Antriebswelle oder einer Achse abzugeben. Eine mögliche Anwendung der Erfindung ist beispielsweise ein Reihenhybridfahrzeug, das eine Maschine, einen Generator, der mit einer Abtriebswelle der Maschine verkuppelt ist, eine Batterie, die mit elektrischer Energie versorgt wird, die vom Generator erzeugt wird, und einen Motor, der mechanisch mit einer Antriebswelle verbunden ist, die mit den Antriebsrädern verkuppelt ist, und mit einer Zufuhr elektrischer Energie von der Batterie angetrieben wird, einschließt. Bei diesem Aufbau kann der Motor an der Achse statt an der Antriebswelle befestigt sein oder kann anderweitig direkt an den Antriebsrädern befestigt sein, beispielsweise als „in wheel"-Motoren. Eine andere mögliche Anwendung der Erfindung ist ein Hybridfahrzeug 110 mit mechanischer Verzweigung, das eine Maschine 111, ein Planetengetriebe 117, das mit der Maschine 111 verbunden ist, einen Motor 113, der mit dem Planetengetriebe 117 verbunden und in der Lage ist, elektrische Energie zu erzeugen, und einen Motor 112 einschließt, der ebenfalls mit dem Planetengetriebe 117 verbunden und mechanisch mit der Antriebswelle verbunden ist, die mit den Antriebsrädern verkuppelt ist, um die Ausgangsleistung direkt auf die Antriebswelle zu übertragen, wie in 12 dargestellt. Noch eine andere mögliche Anwendung der Erfindung ist ein Hybridfahrzeug 210 mit elektrischer Verzweigung, das einen Motor 212 mit einem inneren Rotor 213a, der mit einer Antriebswelle einer Maschine 211verbunden ist, und einem äußeren Rotor 213b, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, die mit den Antriebsrädern 218a und 218b verkuppelt ist, und der über elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen dem Innenrotor 213a und dem Außenrotor 213b eine relative Drehung vollbringt, und einen Motor 212 einschließt, der mechanisch mit der Antriebswelle verbunden ist, um direkt eine Antriebskraft an die Antriebswelle abzugeben, wie in 13 dargestellt. Eine weitere mögliche Anwendung der Erfindung ist ein Hybridfahrzeug 310, das eine Maschine 311, die mit einer Antriebswelle verbunden ist, die über ein Getriebe 314 (beispielsweise ein stufenloses Getriebe oder ein Automatikgetriebe) mit Antriebsrädern 318a und 318b verkuppelt ist, und einen Motor 312 einschließt, der hinter der Maschine 311 angeordnet ist und über das Getriebe 314 direkt mit der Antriebswelle verbunden ist (oder einen Motor, der direkt mit der Antriebswelle verbunden ist) einschließt, wie in 14 dargestellt. Im Fall eines Rutschereignisses steuert die Momentsteuerung hauptsächlich den Motor, der mechanisch mit der Antriebswelle verbunden ist, da er gut auf das ausgegebenen Drehmoment anspricht. Die Steuerung dieses Motors kann mit einer Steuerung des anderen Motors oder mit einer Steuerung der Maschine verbunden werden.

Die oben beschriebene Ausführungsform betrifft eine Modifizierung einer Steuervorrichtung 20, die als Vorrichtung zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung dient, welche eine Änderung des Straßenoberflächen-Zustands bei fahrendem Fahrzeug schätzt. Eine weitere Modifizierung kann ein Verfahren zum Schätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung sein, das eine Änderung eines Straßenoberflächen-Zustands bei fahrendem Fahrzeug schätzt.

Die oben erörterte Ausführungsform und ihre modifizierten Beispiele sollen in allen Aspekten als erläuternd und nicht als beschränkend betrachtet werden. Es können andere Modifikationen, Variationen und Veränderungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang oder Gedanken der Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Technik der Erfindung wird mit Erfolg in der Kraftfahrzeugindustrien angewandt.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung, die in einem Kraftfahrzeug (10; 110; 210; 310) eingebaut ist und die eine Änderung des Oberflächen-Zustands einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, abschätzt, wobei die Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung umfaßt:

ein Drehwinkelbeschleunigungs-Meßmodul (22), das die Drehwinkelbeschleunigung (&agr;) einer Antriebswelle mißt, die mechanisch mit den Antriebsrädern (18a, 18b; 118a, 18b; 218a, 218b; 318a, 318b) des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und

ein Zustandsänderungs-Abschätzmodul (40), das die Änderung des Oberflächen-Zustands einer Straße entsprechend einer Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung abschätzt, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul einen abrupten Anstieg des Reibungskoeffizienten (&mgr;) auf der Straßenoberfläche abschätzt, wenn die Dauer der zeitlichen Veränderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung in einem gegenüber liegenden Peak (&agr;2), der unmittelbar nach einem ersten Peak (&agr;1) erfaßt wird, der nach einem Anstieg der Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorbestimmten Bezugswert (&agr;slip) erscheint, mit oder über einer vorbestimmten Rate kürzer ist als die Dauer der zeitlichen Änderung des ersten Peaks.
Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung, die in einem Kraftfahrzeug (10; 110; 210; 310) eingebaut ist und die eine Änderung des Oberflächen-Zustands einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, abschätzt, wobei die Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung umfaßt:

ein Drehwinkelbeschleunigungs-Meßmodul (22), das die Drehwinkelbeschleunigung (&agr;) einer Antriebswelle misst, die mechanisch mit den Antriebsrädern (18a, 18b; 118a, 18b; 218a, 218b; 318a, 318b) des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und

ein Zustandsänderungs-Abschätzmodul (40), das die Änderung des Oberflächen-Zustands einer Straße entsprechend einer Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung abschätzt, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund eines ersten Spitzenwerts (&agr;1), der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert (&agr;slip) erfaßt wird, und eines gegenüberliegenden zweiten Spitzenwerts (&agr;2), der unmittelbar nach dem ersten Spitzenwert erfaßt wird, abschätzt.
Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung nach Anspruch 2, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf eine Veränderung eines Absolutwerts des zweiten Spitzenwerts relativ zu einem Absolutwert des ersten Spitzenwerts mit oder über einer vorbestimmten Rate abschätzt. Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung nach Anspruch 3, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul einen abrupten Anstieg des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche abschätzt, wenn der Absolutwert des zweiten Spitzenwerts mit oder über einer vorbestimmten Rate größer als der Absolutwert des ersten Spitzenwerts ist. Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung nach Anspruch 2, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands aufgrund des zweiten Spitzenwerts der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung abschätzt, der nach einem Anstieg auf oder über einen vorbestimmten Bezugswert (k*&agr;1) erfaßt wird. Vorrichtung zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung nach Anspruch 5, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul einen abrupten Anstieg des Reibungskoeffizienten auf der Straßenoberfläche abschätzt, wenn ein Absolutwert des zweiten Spitzenwerts nicht unter einer vorbestimmten Höhe (&agr;ref) liegt. Kraftfahrzeug (10; 110; 210; 310), umfassend:

einen Motor (12; 112; 212; 312), der eine Leistung an eine Antriebswelle abgibt, die mechanisch mit Antriebsrädern (18a, 18b; 118a, 18b; 218a, 218b; 318a, 318b) des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist;

eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2; und

ein Antriebssteuermodul, das den Motor so antreibt und steuert, daß die Höhe des Moments, das gemäß einer Handlung des Fahrers und des Fahrzeug-Betriebszustands an die Antriebswelle abgegeben wird, geregelt wird, während es den Motor als Antwort auf die Abschätzung der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands durch das Zustandsänderungs-Abschätzmodul so antreibt und steuert, daß die Höhe des Moments, das an die Antriebswelle ausgegeben wird, über einen vorgegebenen Zeitraum beschränkt wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Antriebssteuermodul den Motor als Antwort auf die Abschätzung der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands durch das Zustandsänderungs-Abschätzmodul so antreibt und steuert, daß die Höhe des Moments, das an die Antriebswelle ausgegeben wird, auf einen Momentgrenzwert beschränkt wird, der gemäß einem Spitzenwert der Drehwinkelbeschleunigung gesetzt wird, der vom Drehwinkel-Beschleunigungsmodul gemessen wird. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf eine Veränderung der Dauer der zeitlichen Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung abschätzt, die mit oder über einer vorgegebenen Rate auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert steigt. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf die Veränderung eines Absolutwerts eines gegenüberliegenden zweiten Spitzenwerts, der unmittelbar nach einem ersten Spitzenwert erfaßt wird, relativ zum Absolutwert des ersten Spitzenwerts, der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert mit oder über einer vorgegebenen Rate erfaßt wird, abschätzt. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Zustandsänderungs-Abschätzmodul die Änderung des Straßenoberflächen-Zustands abschätzt, wenn der Absolutwert eines zweiten Spitzenwerts der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung, der nach einem Anstieg auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird, nicht unter einer vorgegebenen Höhe liegt. Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung, das eine Änderung des Zustands einer Straßenoberfläche, auf der ein Kraftfahrzeug (10; 110; 210; 310) fährt, abschätzt, wobei das Verfahrens zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung die folgenden Schritte einschließt:

(a) Messen der Drehwinkelbeschleunigung (&agr;) einer Antriebswelle, die mechanisch mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und

(b) Abschätzen der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf eine Veränderung der Dauer der zeitlichen Änderung der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung, die mit oder über einer vorgegebenen Rate auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert steigt.
Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung, das eine Änderung des Zustands einer Straßenoberfläche, auf der ein Kraftfahrzeug fährt, abschätzt, wobei das Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung die folgenden Schritte einschließt:

(a) Messen der Drehwinkelbeschleunigung einer Antriebswelle, die mechanisch mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und

(b) Abschätzen einer Änderung des Straßenoberflächen-Zustands als Antwort auf die Veränderung des absoluten Werts eines gegenüberliegenden Spitzenwerts (&agr;2), der unmittelbar nach einem ersten Spitzenwert (&agr;1) erfaßt wird, relativ zum Absolutwert des ersten Spitzenwerts, der nach einem Anstieg der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert mit oder über einer vorgegebenen Rate erfaßt wird.
Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung, das eine Änderung des Zustands einer Straßenoberfläche, auf der ein Kraftfahrzeug fährt, abschätzt, wobei das Verfahren zum Abschätzen einer Straßenoberflächen-Zustandsänderung die folgenden Schritte einschließt:

(a) Messen der Drehwinkelbeschleunigung einer Antriebswelle, die mechanisch mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verkuppelt ist; und

(b) Abschätzen der Änderung des Straßenoberflächen-Zustands, wenn der Absolutwert eines zweiten Spitzenwerts (&agr;2) der gemessenen Drehwinkelbeschleunigung, der nach einem Anstieg auf oder über einen vorgegebenen Bezugswert erfaßt wird, nicht unter einer vorgegebenen Höhe liegt.






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