Abstract
Traction control for vehicles with wheel individual drives is a challenging task, since the wheel slips are unknown when each wheel transfers a torque. This contribution presents an approach which deals with this problem especially for electrical vehicles, where the drive torques can be changed very fast in comparison to vehicles with combustion engines. The algorithm is based on two filters. The first filter is an adaptive Kalman filter which is used to detect fast changes in the stability conditions of the wheels. The filter also delivers a valuation for the torque to which the drive torque has to be reduced to get the wheel stable again. The second filter estimates the wheel slip. It is based on a simplified expression of the slip dynamics in combination with a special reset strategy for low slip situations. This filter allows detection of slow changes in the stability conditions. All filters are wheel individual and use only standard sensor information. No tire model is needed for the filters to work. A simple reflexive traction controller, which is based on a state machine, computes the drive torques in dependence on the stability criteria based on the filter outputs.
Zusammenfassung
Für Fahrzeuge mit radindividuellen Antrieben ist eine Traktionskontrolle besonders schwer zu realisieren, da die Schlupfwerte der Räder prinzipiell unbekannt sind, wenn jedes Rad einzeln angetrieben wird. In diesem Beitrag wird ein Ansatz für dieses Problem präsentiert. Dieser ist speziell für elektrische Fahrzeuge, bei denen die Antriebsmomente im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sehr schnell geändert werden können, geeignet. Der Algorithmus basiert auf zwei Filtern. Das erste Filter ist ein adaptives Kalmanfilter, welches dazu verwendet wird, schnelle Änderungen der Radstabilitätsbedingungen zu erkennen. Zusätzlich liefert dieses Filter einen Schätzwert für das Drehmoment, auf welches das Antriebsmoment reduziert werden muss, damit ein Rad wieder stabil wird. Mit dem zweiten Filter wird der Radschlupf geschätzt. Es basiert auf einem vereinfachten Ausdruck für die Schlupfdynamik in Kombination mit einer speziellen Strategie zur Reinitialisierung für Situationen mit geringem Schlupf. Dieses Filter erlaubt die Erkennung von langsamen Veränderungen der Stabilitätsbedingungen eines Rades. Alle Filter sind radindividuell und verwenden nur die Standardsensorik. Es werden keine Reifenmodelle für die Filter verwendet. Eine einfache, regelbasierte Traktionsregelung, welche auf einem Zustandsautomaten basiert, berechnet die Antriebsmomente in Abhängigkeit gewisser Stabilitätskriterien. Diese Kriterien basieren auf den Ausgangssignalen der Filter.
About the authors
Peter Speth is a researcher at the Institute of Measurement, Control, and Microtechnology at Ulm University, working towards his Ph.D degree in the field of traction control of AWD vehicles.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, 89081 Ulm, Germany
Andreas Hummler was a Student at Ulm University. He worked on his master thesis in the field of traction control at the Institute of Measurement, Control, and Microtechnology.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, 89081 Ulm, Germany
Dr.-Ing. Michael Buchholz is a Group Leader and Lecturer (“Akademischer Oberrat”) at the Institute of Measurement, Control, and Microtechnology at Ulm University. His main research Interests comprise system identification and diagnosis, electric mobility, and mechatronical systems.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, 89081 Ulm, Germany, phone: +49-(0)731-50-26334, fax: +49-(0)731-50-12-26334
Prof. Dr.-Ing. Klaus Dietmayer is director of the Institute of Measurement, Control, and Microtechnology at Ulm University and head of driveU. His main research interests are information fusion, classification methods, stochastic filters and tracking, signal processing, and dynamical modeling.
Universität Ulm, Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik, Albert-Einstein-Allee 41, 89081 Ulm, Germany, phone: +49-(0)731-50-26302, fax: +49-(0)731-50-12-26302
©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston
