DE10146724B4 - Feststellung einer Radabhebung bei einem Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Überwachung eines Versagens eines Rollwinkelsensors bei einem Kraftfahrzeug (10) mit mehreren Rädern (12) mit den Schritten:
Feststellung von vermutlichem Versagen des Rollwinkelsensors anhand von Messdaten mehrerer Sensoren des Kraftfahrzeugs;
Messung einer ersten Raddrehzahl eines im Verdacht des Abhebens stehenden Rades (12);
danach Änderung des Drehmomentes des im Verdacht des Abhebens stehenden Rades (12) von einem ersten Drehmoment auf ein zweites Drehmoment;
Änderung des Drehmomentes vom zweiten Drehmoment zum ersten Drehmoment;
Messung einer zweiten Raddrehzahl des im Verdacht des Abhebens stehenden Rades (12);
Bestimmung einer Änderung der Raddrehzahl als Funktion der ersten Raddrehzahl und der zweiten Raddrehzahl;
Bestätigung des Versagens des Rollwinkelsensors, wenn die Änderung der Raddrehzahl größer als ein vorgegebener Wert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Versagens eines Rollwinkelsensors bei einem Kraftfahrzeug mit mehreren Rädern, eine Anordnung zur Feststellung des Abhebens eines Rades in einem Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Radabhebung eines Fahrzeuges.
  • Dynamik-Regelungssysteme für Kraftfahrzeuge werden seit kurzem bei verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt. Bei derartigen Dynamik-Regelungssystemen wird typischerweise eine Gierbewegung (yaw) des Kraftfahrzeugs durch Regelung der Bremsstärke an verschiedenen Rädern des Fahrzeuges kontrolliert. Durch Regelung der Bremsstärke an jedem Rad bzw. jeder Ecke des Kraftfahrzeugs kann die Beibehaltung einer gewünschten Richtung des Fahrzeuges gewährleistet werden.
  • Typischerweise werden Rollbewegungen (roll) des Fahrzeugs bei den bekannten Dynamik-Regelungssystemen jedoch nicht berücksichtigt. Insbesondere für Fahrzeuge mit hohem Profil wäre es indes wünschenswert, die Überschlagscharakteristiken des Fahrzeugs zu kontrollieren, um die Fahrzeuglage in Bezug auf die Straße aufrechtzuerhalten. D. h., es ist wünschenswert, einen ständigen Kontakt der vier Räder des Kraftfahrzeugs mit der Straße zu gewährleisten.
  • Eine Fahrzeugüberschlagskontrolle geht gegenüber einer Neigungskontrolle (tilt control) (bzw. einer Kontrolle das Körperrollens) von unterscheidbaren dynamischen Charakteristiken aus. Die Neigungskontrolle hält den Körper auf einer Ebene oder nahezu auf einer Ebene parallel zur Straßenoberfläche. Die Überschlagskontrolle dient dazu, die Fahrzeugräder auf der Straßenoberfläche zu halten.
  • Bei derartigen Systemen werden typischerweise Positionssensoren verwendet, um die relative Distanz zwischen dem Fahrzeugkörper und der Fahrzeugaufhängung zu messen. Ein Nachteil derartiger Systeme besteht darin, dass der Abstand von dem Fahrzeugkörper zur Straße abgeleitet werden muss.
  • Die nächstkommende DE 198 02 041 A1 beschreibt ein Verfahren zur Stabilisierung und zur Verhinderung des Umkippens eines Kraftfahrzeugs. Um ein mögliches Abheben eines Rades zu detektieren, werden kurzzeitig Bremsmomente und/oder Antriebsmomente auf die zu prüfenden Räder ausgeübt, und die resultierende Änderung der Raddrehzahl wird gemessen. Falls die Änderung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird dies als Hinweis auf das Abheben eines Rades von der Straßenoberfläche betrachtet. Das Regelungssystem kann dann mit geeigneten Maßnahmen reagieren.
  • Die DE 21 33 547 C2 beschreibt eine Bremskraftregelung, bei welcher das Abheben der Hinterräder durch die Überprüfung, ob nach Aufheben eines Bremsmomentes eine Wiederbeschleunigung der Hinterräder eintritt oder nicht, festgestellt wird.
  • Die DE 196 02 879 C1 betrifft ein Fahrdynamik-Regelungsverfahren zur Erhöhung der Kippstabilität eines Fahrzeugs, wobei mögliches Abheben eines Rades aus einer Überwachung der Querbeschleunigung bestimmt wird, wobei jedoch keine Überwachung einer Möglichkeit des Radabhebens als Funktion des Rollwinkels, des Lenkradwinkels und des Straßenneigungswinkels erfolgt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Versagen eines Rollwinkelsensors bzw. das Abheben eines Rades in einem Kraftfahrzeug mit höherer Sicherheit bzw. in kürzerer Zeit zu bestimmen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch die Anordnung bzw. das Verfahren gemäß Anspruch 3 bzw. 4 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine teilweise Schnittansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Feststellung einer Radabhebung,
  • 2 ein Flussdiagramm einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Feststellung einer Radabhebung,
  • 3A ein Diagramm des Druckes über der Zeit bei einer Anordnung zur Feststellung einer Radabhebung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, und
  • 3B ein Diagramm der Raddrehzahl über der Zeit bei einer Anordnung zur Feststellung einer Radabhebung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung wird in Bezug auf eine Anordnung zur Feststellung einer Radabhebung bei einem Kraftfahrzeug beschrieben. Wie ohne weiteres ersichtlich, kann die vorliegende Erfindung auch in einem Überschlag-Schutzsystem für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
  • In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit mehreren Rädern 12 dargestellt, von denen zwei als über die Fahrbahnebene 14 angehoben dargestellt sind. Das Fahrzeug 10 weist ein Roll-Regelungssystem 16 auf. Das Roll-Regelungssystem 16 dient dazu, einem Abheben der Räder 12 von der Fahrbahnebene 14 entgegen zu wirken, wie nachstehend näher beschrieben wird. Das Roll-Regelungssystem 16 enthält einen Roll-Regler 18, welcher vorzugsweise auf einem Mikroprozessor basiert. Der Roll-Regler 18 kann Teil eines Regelungssystems für die dynamische Stabilität des Kraftfahrzeugs 10 sein. Der Roll-Regler 18 ist an eine Drehmoment-Regelungseinrichtung 20 gekoppelt, welche verwendet wird, um das Drehmoment der Räder 12 zu kontrollieren. Obwohl die Drehmoment-Regelungseinrichtung 20 separat dargestellt ist, kann diese auch im Roll-Regler 18 enthalten sein, welcher seinerseits in einem Regelungssystem für die dynamische Stabilität enthalten sein kann. Die Drehmoment-Regelungseinrichtung 20 kann in Verbindung mit dem elektronischen Motorregler, mit einem Kraftantrieb-Eingriffsmechanismus (driveline engagement mechanism) oder einem Bremssystem, oder mit einer Kombination dieser Systeme interagieren, um das Drehmoment an einem oder an sämtlichen Rädern 12 zu kontrollieren. Der Drehmoment-Regler 20 und der Roll-Regler 18 können mit Raddrehzahlsensoren 22 gekoppelt sein, welche an jedem der Räder angeordnet sind. Die Raddrehzahlsensoren 22 versorgen den Roll-Regler 18 mit einem Signal, das die Drehzahl des individuellen Rades anzeigt, an dem der Sensor befestigt ist. Verschiedene Typen von Raddrehzahlsensoren einschließlich Zahnrad-Systemen sind dem Fachmann in diesem Zusammenhang geläufig.
  • Andere Sensoren 24 können an das Roll-Regelungssystem 16 gekoppelt sein. Z. B. können Rollwinkelsensoren, Lenkradwinkelsensoren, Gier-Winkelsensoren und andere Sensoren eingebunden sein. Die anderen Sensoren 24 können, wie nachstehend beschrieben wird, zur Identifikation eines Zustandes verwendet werden, welcher die Möglichkeit einer Radabhebung beinhaltet. Ein derartiger Zustand kann eine weitere Aktion durch das Roll-Regelungssystem 16 veranlassen, um die Radabhebung zu verifizieren.
  • Im folgenden Beispiel wird die Anwendung bzw. Applikation eines Bremsdruckes eingesetzt, um eine Änderung des Drehmomentes zu bewirken. Es können jedoch auch andere Verfahren, wie die Applikation eines Motordrehmoments, eingesetzt werden, um das Drehmoment an einem Rad zu ändern. Weitere Beispiele für die Anwendung eines Drehmomentes an einem Rad können ein hydraulisches oder elektrisches Bremsdrehmoment, Änderungen im Motordrehmoment oder einen Eingriff des Kraftantrieb-Drehmomentes durch Verwendung eines elektronisch geregelten Verteilergetriebes, eines Differentials, eines Getriebes oder einer Kupplung umfassen. Die vorliegende Erfindung kann weiterhin eingesetzt werden, um festzustellen, ob ein Sensor im Roll-Regelungssystem 16 versagt hat. D. h., wenn von einem bestimmten Sensor ein Rollen vermutet wird, jedoch alle anderen Bedingungen oder Sensoren das Gegenteil anzeigen, kann der Sensor möglicherweise defekt sein. Ferner kann – wie ohne weiteres ersichtlich – anstelle der in diesem Zusammenhang beschriebenen Verwendung der Drehzahl auch die Radbeschleunigung anstelle der Drehzahl verwendet werden.
  • Wenn im Schritt 30 von 2 das Versagen eines Roll-Sensors (ROLL_FAIL_SUSPECTED) vermutet oder im Schritt 32 eine Radabhebung durch das Roll-Regelungssystem 16 vermutet wird, initiiert der Block 34 das Verfahren zur Bestimmung der Radabhebung. Im Schritt 36 wird ein Drehmoment auf das Rad gegeben, welches im Verdacht steht, abgehoben zu haben, und die Raddrehzahl des in Verdacht stehenden Rades wird gespeichert. Im Schritt 38 wird das Drehmoment durch Anwendung eines Drehmoment-Testimpulses auf das in Verdacht stehende Rad erhöht. Das Drehmoment wird ausgeübt, bis eine Drehmomentschwelle (TORQUE_MAX) erreicht ist. Wenn die durch BUILD_COUNTER gezählte Zeit größer als eine vorgegebene Zeit ist (Schritt 44), wird Schritt 46 ausgeführt, in welchem das Drehmoment zurückgenommen und die Raddrehzahl bei Beginn der Rücknahme des Drehmomentes gespeichert wird. Wenn in Schritt 44 der Zähler nicht größer als die vorgegebene Haltezeit ist, wird der Zähler in Schritt 48 erhöht. Nach Schritt 48 wird die Änderung in der Raddrehzahl mit einer vorgegebenen Änderung der Raddrehzahl verglichen. Wenn in Schritt 50 die Änderung der Raddrehzahl nicht größer als eine vorgegebene Drehzahl ist, werden die Schritte 38 bis 44 erneut ausgeführt. Wenn die Änderung der Raddrehzahl größer als eine vorgegebene Drehzahl ist, deutet dies auf ein abgehobenes Rad hin. In diesem Falle wird Schritt 52 ausgeführt, in welchem ein Zustandsflag (WHEEL_LIFT_STATUS) für die Radabhebung gesetzt wird. Nach Schritt 52 wird Schritt 54 ausgeführt, in welchem BUILD_COUNTER zurückgesetzt wird.
  • Wenn, zurückkommend auf Schritt 40, das Drehmoment nicht größer als die Drehmomentschwelle ist, dann wird Schritt 50 ausgeführt.
  • Nachdem, zurückkommend auf Schritt 46, die Raddrehzahl nach der Rücknahme des Drehmomentes aufgezeichnet wurde, wird Schritt 56 ausgeführt. In Schritt 56 wird das Drehmoment zurückgenommen. Nach Schritt 56 wird Schritt 58 umgesetzt, in welchem die Änderung der Raddrehzahl mit einem Wiederbeschleunigungs-Schwellwert verglichen wird. Dieser Wiederbeschleunigungs-Schwellwert ist ein vorgegebener Wert, der einer Änderung der Raddrehzahl entspricht, die erreicht werden sollte, falls der Bodenkontakt wiederhergestellt werden sollte. Die Änderung der Raddrehzahl wird von der Zeit an bestimmt, zu der das Drehmoment zurückgenommen wurde. Falls die Änderung der Raddrehzahl größer als ein Wiederbeschleunigungs-Schwellwert ist, oder falls der Status der Radabhebung aus Schritt 52 Null ist, wird ein Bodenkontakt des Rades angenommen. In diesem Falle kann in Schritt 60 das Traktionsniveau (traction level) berechnet werden. Wenn die Raddrehzahl nicht über den Wiederbeschleunigungs-Schwellwert hinaus ansteigt, dann wird beginnend mit Schritt 70 der Radabhebungs-Status bestätigt.
  • Wenn, zurückkommend auf Schritt 58, die Raddrehzahl geringer als der Wiederbeschleunigungs-Schwellwert ist, vergleicht Schritt 62 den DUMP_COUNTER mit einer vorgegebenen Entladezeit (dump time). Wenn die vorgegebene Entladezeit größer als DUMP_COUNTER ist, dann wird in Schritt 64 DUMP_COUNTER erhöht und die Schritte 56 und 58 werden erneut ausgeführt. Wenn DUMP_COUNTER größer als die vorgegebene Entladezeit ist, dann wird in Schritt 66 das Flag (WHEEL_LIFT_STATUS) für den Status der Radabhebung gesetzt, und DUMP_COUNTER wird in Schritt 68 zurückgesetzt. Nach Schritt 68 wird der Vorgang erneut begonnen und kehrt zu Schritt 36 zurück.
  • In Schritt 60 wird das Traktionsniveau berechnet. Nach Schritt 60 wird die Plausibilität eines Sensorversagens festgestellt. Falls zum Beispiel das Verfahren vom oberen Block 30 basierend auf dem Verdacht eines Sensorversagens initiiert wurde und keine Radabhebung festgestellt wurde, wird ein Sensorversagen (SENSOR_PLAUSIBILITY_FAILURE) in Schritt 72 angezeigt. Unabhängig davon, ob ein Sensorversagen durch Block 70 angezeigt wird oder nicht, werden der BUILD_COUNTER und der DUMP_COUNTER in Block 74 gelöscht, und der Radabhebungs-Status wird in Block 76 gelöscht. Das Ende der Routine tritt in Block 78 ein.
  • Wie ersichtlich ist, kann auf die genannte Weise die Ausübung eines Drehmoments verwendet werden, um zuerst festzustellen, ob ein in Verdacht stehendes Rad vom Boden abgehoben hat. Zur Bestätigung können die Wegnahme des Drehmomentes und die resultierende Änderung der Raddrehzahl verwendet werden, um die anfängliche Feststellung zu bestätigen. Vorteilhafterweise kann die Anordnung in eine Anordnung zur Kontrolle der dynamischen Stabilität eines Kraftfahrzeugs implementiert werden, ohne dass zusätzliche Sensoren erforderlich wären. Wenn ein Überschlag festgestellt wird, dann kann der Überschlag durch Anwendung der Bremsen oder durch Erzeugung einer Lenkungskorrektur korrigiert werden.
  • In 3A sind verschiedene Linien 90, 92, 94 während der Aufbauzeit (build time) dargestellt, um die Änderungen im Druck des Bremssystems aufgrund von Verschleiß und anderen Effekten der Bremsen zu illustrieren. Die Linien 90, 92, 94 haben geringe Auswirkungen auf den Gesamtbetrieb des Systems. Die Schwellwerte und Parameter werden auf diese Weise so ausgewählt, dass das System robust gegenüber Verschleiß und Systemvariationen ist. Der maximale Druck Pmax wird erreicht und für eine Haltezeit (wie vorstehend in Schritt 42 ausgeführt) aufrechterhalten, bis dieser zurückgenommen wird.
  • In 3B ist eine Darstellung der Raddrehzahl zu verschiedenen Zeiten gezeigt. Die Raddrehzahl eines belasteten Rades wird durch die Linie 96 dargestellt, welche größer als die durch die Linie 98 dargestellte Raddrehzahl eines abgehobenen Rades ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Überwachung eines Versagens eines Rollwinkelsensors bei einem Kraftfahrzeug (10) mit mehreren Rädern (12) mit den Schritten: Feststellung von vermutlichem Versagen des Rollwinkelsensors anhand von Messdaten mehrerer Sensoren des Kraftfahrzeugs; Messung einer ersten Raddrehzahl eines im Verdacht des Abhebens stehenden Rades (12); danach Änderung des Drehmomentes des im Verdacht des Abhebens stehenden Rades (12) von einem ersten Drehmoment auf ein zweites Drehmoment; Änderung des Drehmomentes vom zweiten Drehmoment zum ersten Drehmoment; Messung einer zweiten Raddrehzahl des im Verdacht des Abhebens stehenden Rades (12); Bestimmung einer Änderung der Raddrehzahl als Funktion der ersten Raddrehzahl und der zweiten Raddrehzahl; Bestätigung des Versagens des Rollwinkelsensors, wenn die Änderung der Raddrehzahl größer als ein vorgegebener Wert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt der Berechnung eines Traktionsniveaus, wenn die Änderung der Raddrehzahl größer als ein vorgegebener Wert ist.
  3. Anordnung zur Feststellung des Abhebens eines Rades (12) in einem Kraftfahrzeug (10), mit: einem an das Rad (12) gekoppelten Drehzahlsensor (22), der ein Raddrehzahlsignal erzeugt; einer an das Rad (12) gekoppelten Drehmoment-Regelungseinrichtung (20) zur Änderung des Drehmomentes am Rad, und einem an die genannte Drehmoment-Regelungseinrichtung (20) und den Raddrehzahlsensor gekoppelten Rollregler (18), wobei der Rollregler (18) ein Abheben feststellt durch eine Änderung des Drehmomentes des Rades (12) durch Ausübung eines Drehmomentes auf das Rad (12) durch Anwendung eines Bremsmomentes oder eines Motordrehmomentes; Erhöhung des Drehmomentes; Feststellung der Änderung der Raddrehzahl seit Anwendung des Drehmomentes; Vergleichen der Änderung der Raddrehzahl mit einer vorgegebenen Drehzahl; Anzeige einer Radabhebung und Aufhebung des Drehmomentes, wenn die Änderung der Raddrehzahl größer als die vorgegebene Drehzahl ist; Halten des Drehmomentes für eine vorgegebene Zeit, wenn das Drehmoment eine maximale Drehmomentschwelle erreicht, bevor die Änderung der Raddrehzahl die vorgegebene Drehzahl erreicht; Fortsetzung der Beobachtung der Änderung der Raddrehzahl während einer Haltedauer; Bestimmung einer zweiten Änderung der Raddrehzahl; Vergleichen der zweiten Änderung der Raddrehzahl mit der vorgegebenen Drehzahl; und Anzeige einer Radabhebung, wenn die zweite Änderung der Raddrehzahl die vorgegebene Drehzahl während der Haltedauer überschreitet.
  4. Verfahren zur Bestimmung der Radabhebung eines Fahrzeuges (10), mit den Schritten: Ausübung eines Drehmomentes auf ein Rad (12) durch Anwendung eines Bremsmomentes oder eines Motordrehmomentes; Erhöhung des Drehmomentes; Feststellung der Änderung der Raddrehzahl des Rades (12) seit Anwendung des Drehmomentes; Vergleichen der Änderung der Raddrehzahl mit einer vorgegebenen Drehzahl; Anzeige einer Radabhebung und Aufhebung des Drehmomentes, wenn die Änderung der Raddrehzahl größer als die vorgegebene Drehzahl ist; Halten des Drehmomentes für eine vorgegebene Zeit, wenn das Drehmoment eine maximale Drehmomentschwelle erreicht, bevor die Änderung der Raddrehzahl die vorgegebene Drehzahl erreicht; Fortsetzung der Beobachtung der Änderung der Raddrehzahl während einer Haltedauer; Bestimmung einer zweiten Änderung der Raddrehzahl; Vergleichen der zweiten Änderung der Raddrehzahl mit der vorgegebenen Drehzahl; und Anzeige einer Radabhebung, wenn die zweite Änderung der Raddrehzahl den Schwellenwert während der Haltedauer überschreitet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte: Rücknahme des Drehmomentes; Bestimmung einer Raddrehzahländerung; Anzeige eines Bodenkontaktes des Rades (12), wenn die Raddrehzahländerung größer als ein Wiederbeschleunigungs-Schwellenwert ist; Bestätigung der Anzeige einer Radabhebung, wenn die Raddrehzahländerung geringer als der Schwellenwert ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, gekennzeichnet durch den Schritt der Korrektur des Abhebens durch Anwendung der Bremsen.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch den Schritt der Korrektur des Abhebens durch Anwendung einer Lenkungskorrektur.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den Schritt der Berechnung eines Traktionsniveaus.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch den Schritt der kontinuierlichen Überwachung der Raddrehzahländerung auf einen plötzlichen Anstieg zur Erkennung eines Bodenkontaktes, wenn eine Radabhebung detektiert wurde.
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