DE102006031063A1 - Control system for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Steuerungsmodul (12) liefert an ein aktives Differentialgetriebe (9) ein Signal für die Aufforderung, das Antriebsdrehmoment zu übertragen, um die Steuerung der Gierstabilität eines Fahrzeuges (1) zu erleichtern. Das Modul (12) vergleicht eine berechnete Sollgiergeschwindigkeit mit der aktuell gemessenen Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges, um zur Steuerung des Differentialgetriebes (9) ein Signal für die Aufforderung, das Antriebsdrehmoment zu übertragen, zu erzeugen. Die Sollgiergeschwindigkeit wird anhand eines geschätzten Wertes für die Reifenreibung berechnet.A control module (12) provides an active differential gearbox (9) with a request to transmit drive torque to facilitate control of the yaw stability of a vehicle (1). The module (12) compares a calculated target yaw rate with the currently measured yaw rate of the vehicle to generate a command to transmit the drive torque to control the differential gear (9). The target yaw rate is calculated from an estimated value for the tire friction.
Description
Diese Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug und insbesondere eine Steuerung der Gierstabilität für ein mit einem „aktiven" Differentialgetriebe ausgestattetes Kraftfahrzeug.These The invention relates to a control system for a vehicle, and more particularly a control of yaw stability for a with an "active" differential gear equipped motor vehicle.
Serienmäßige offene Differentialgetriebe wurden entwickelt, um unterschiedliche Drehzahlen der angetriebenen Räder bei Kurvenfahrt zu ermöglichen und gleichzeitig das gleiche Antriebsdrehmoment auf jedes Rad zu übertragen. Wird jedoch ein aktives Differentialgetriebe verwendet, so kann das Antriebsdrehmoment des Rades, das am Schnellsten dreht, wirksam auf das langsamer drehende übertragen werden. Daraus ergibt sich eine Gierbewegung, die dazu genutzt werden kann, das Fahrzeug zu stabilisieren.Standard open Differential gears have been developed to withstand different speeds of rotation driven wheels to allow for cornering and simultaneously transmit the same drive torque to each wheel. However, if an active differential gear is used, then the drive torque of the wheel that rotates the fastest, effective transferred to the slower rotating become. This results in a yawing motion that is used for this purpose can stabilize the vehicle.
Bei schwierigen Manövern wie z.B. beim Spurwechsel mit hoher Geschwindigkeit, wenn die Aufstandskräfte der Reifen, die benötigt werden, um das Fahrzeug auf einer gewünschten Bahn zu halten, die verfügbaren Aufstandskräfte übersteigen, hat der Fahrer erheblich mehr Mühe, das Fahrzeug in der gewünschten Spur zu halten. Unter diesen Umständen wird der durchschnittliche Fahrer nicht in der Lage sein, den an ihn gestellten Anforderungen zu genügen. Daher tendiert die Fahrzeugspur dazu, in jedem Augenblick weiter von der gewünschten Spur abzuweichen. Im Sinne von Fahrdynamikuntersuchungen ist das Fahrzeug unter dieser Bedingung instabil.at difficult maneuvers such as. when changing lanes at high speed, when the uprising of the Tires that needed be to keep the vehicle on a desired orbit that available Exceed riot, the driver has a lot more trouble the vehicle in the desired To keep track. In these circumstances, the average Driver will not be able to meet the demands placed on him to suffice. Therefore, the vehicle lane tends to continue at any moment from the desired To deviate track. In the sense of vehicle dynamics investigations that is Vehicle unstable under this condition.
Dynamische Instabilitäten des Fahrzeugs äußern sich auf zweierlei Weise: Die erste wird als Untersteuerung bezeichnet. In dieser Situation sind die Kräfte der Vorderreifen des Fahrzeugs saturiert und der Fahrer ist nicht in der Lage, das Fahrzeug in die gewünschte Richtung zu lenken. Die zweite wird als Übersteuerung bezeichnet. Dies geschieht, wenn die Kräfte der Hinterreifen des Fahrzeugs saturiert sind, und der Fahrer manchmal gegenlenken muss, um das Fahrzeug zu stabilisieren.dynamic instabilities of the vehicle express themselves in two ways: The first is called understeer. In this situation are the forces the front tire of the vehicle is saturated and the driver is not able to steer the vehicle in the desired direction. The second is considered overdrive designated. This happens when the forces of the rear tires of the vehicle are saturated, and the driver sometimes has to counteract this Stabilize vehicle.
Gier- und Seitendynamik des Fahrzeugs sind in hohem Maße nichtlinear und hängen stark von der Reifenreibung, der Längsgeschwindigkeit und von seitlichen Beschleunigungen ab. Die meisten Versuche, Steuerungen bereitzustellen, verwenden eine große Anzahl an Einstellparametern, sodass deren Ausführung mühsam ist.Greed- and side dynamics of the vehicle are highly nonlinear and depend heavily from the tire friction, the longitudinal speed and from lateral accelerations. Most attempts to control provide a large number of setting parameters, so that their execution laborious is.
Ein herkömmliches Steuerungssystem zur Steuerung der Gierdynamik eines Fahrzeugs wurde in der vorläufigen Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 5-262156 offenbart.One conventional Control system for controlling the yaw dynamics of a vehicle was in the provisional publication Japanese Patent No. 5-262156.
Das herkömmliche System umfasst einen Verstellmechanismus zur Einstellung der Antriebskraftverteilung, welches eine von einem Motor eines Kraftfahrzeugs ausgegebene Antriebskraft auf die linken und rechten Fahrzeugräder verteilt und die Verteilung des Drehmoments zwischen den linken und den rechten Fahrzeugrädern einstellt, einen Giergeschwindigkeitssensor, der eine momentane Giergeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges erfasst, ein Mittel zur arithmetischen Berechnung einer Sollgiergeschwindigkeit, welches eine Sollgiergeschwindigkeit aufgrund von eingegebenen Daten, und zwar einem Lenkwinkelsignal von einem Lenkwinkelsensor und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, arithmetisch berechnet, und ein Steuerungsmittel zur Steuerung des Betriebs des Verstellmechanismus zur Einstellung der Antriebskraftverteilung. Das Steuerungsmittel ist derart gebaut, dass es einen auf den Verstellmechanismus zur Einstellung der Antriebskraftverteilung aufgebrachten gesteuerten hydraulischen Druck einstellt und dabei gleichzeitig eine Regelung vornimmt, so dass die Istgiergeschwindigkeit der Sollgiergeschwindigkeit angenähert wird.The conventional System comprises an adjustment mechanism for adjusting the drive force distribution, which is a driving force output from an engine of a motor vehicle distributed to the left and right vehicle wheels and the distribution of the torque between the left and right vehicle wheels, a yaw rate sensor having a current yaw rate of the motor vehicle, a means for arithmetic calculation a target yaw rate, which is a target yaw rate due to input data, namely a steering angle signal from a steering angle sensor and a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor, calculated arithmetically, and a control means for controlling the operation of the adjustment mechanism for adjusting the drive force distribution. The control means is built in such a way that it has an adjustment mechanism for the Adjustment of driving force distribution applied controlled adjusts hydraulic pressure while controlling a so that the actual yaw rate of the target yaw rate approximated becomes.
In der modernsten Fahrzeugtechnik besteht das Bestreben, neue aktive Systeme zu entwickeln, in denen hoch leistungsfähige elektromechanische Stellglieder durch schwache Steuerungssignale angetrieben werden, um bestimmte Fahrzeugkenndaten zu beeinflussen. Die Vorteile dieser aktiven Systeme sind die On-line-Veränderung der Bedienungsmerkmale, die Steigerung der Fahrzeugleistung und -stabilität, das Reduzieren der Drehkräfte des Fahrzeugs und das Reduzieren der Fahrzeugentwicklungskosten.In The most modern vehicle technology is the desire to create new active To develop systems in which high-performance electromechanical actuators be driven by weak control signals to certain Influence vehicle characteristics. The advantages of these active systems are the online change operating characteristics, increasing vehicle performance and stability, reducing the rotational forces of the vehicle and reducing vehicle development costs.
Nach
einem ersten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung aus einem
Steuerungssystem zur Steuerung einer Vorrichtung zur Übertragung
des Antriebsdrehmoments, die so ausgestaltet ist, dass sie ein Drehmoment
auf mehrere angetriebene Räder
eines Fahrzeugs verteilt, wobei das Steuerungssystem folgendes umfasst;
Mittel
zur Schätzung
eines Wertes für
die Reibung zwischen einem angetriebenen Rad des Fahrzeugs und dem
Boden,
Mittel zur Berechnung einer Sollgiergeschwindigkeit anhand
des geschätzten
Reibwertes,
und
Mittel zum Vergleichen der berechneten
Sollgiergeschwindigkeit mit einer gemessenen Giergeschwindigkeit
zur Erzeugung eines Signals für
die Aufforderung, das Antriebsdrehmoment zu übertragen, zur Steuerung der
Vorrichtung zur Übertragung
des Antriebsdrehmoments.In a first aspect, the present invention is a control system for controlling a drive torque transmission device configured to distribute torque to a plurality of driven wheels of a vehicle, the control system comprising;
Means for estimating a value of the friction between a driven wheel of the vehicle and the ground,
Means for calculating a desired yaw rate based on the estimated coefficient of friction,
and
Means for comparing the calculated target yaw rate with a measured yaw rate to generate a request signal to transmit the drive torque, for controlling the drive torque transmission device.
Nach
einem zweiten Aspekt besteht die vorliegende Erfindung aus einem
Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Übertragung des Antriebsdrehmoments,
die so ausgestaltet ist, dass ein Drehmoment auf mehrere angetriebene
Räder eines Fahrzeugs
verteilt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst;
Schätzen eines
Wertes für
die Reibung zwischen einem angetriebenen Rad des Fahrzeugs und dem
Boden,
Berechnen einer Sollgiergeschwindigkeit anhand des geschätzten Reibwertes,
und,
Vergleichen
der berechneten Sollgiergeschwindigkeit mit einer gemessenen Giergeschwindigkeit
zur Erzeugung eines Signals für
die Aufforderung, das Antriebsdrehmoment zu übertragen, zur Steuerung der Vorrichtung
zur Übertragung
des Antriebsdrehmoments.In a second aspect, the present invention consists of a method for controlling tion of a device for transmitting the driving torque, which is configured so that a torque is distributed to a plurality of driven wheels of a vehicle, the method comprising the following steps;
Estimating a value for the friction between a driven wheel of the vehicle and the ground,
Calculating a desired yaw rate based on the estimated coefficient of friction,
and,
Comparing the calculated target yaw rate with a measured yaw rate to generate a request signal to transmit the drive torque to control the drive torque transmission device.
Nach einem dritten Aspekt besteht die Erfindung aus einem Fahrzeug, in das ein Steuerungssystem nach dem ersten Aspekt eingebaut ist.To In a third aspect, the invention consists of a vehicle, in a control system according to the first aspect is installed.
Die Erfindung ist anwendbar auf jedes beliebige Fahrzeug mit einem aktiven Differentialgetriebe, in welchem eine Reibungskupplung eingebaut sein kann. Die Kupplung kann beispielsweise durch einen Elektromotor oder durch hydraulische oder elektromagnetische Mittel angesteuert werden.The The invention is applicable to any vehicle having an active one Differential gear, in which a friction clutch installed can be. The coupling can for example by an electric motor or driven by hydraulic or electromagnetic means become.
Ein derartiges aktives Differentialgetriebe überträgt ein Drehmoment von einem schnelleren Rad auf ein langsameres. Daher kann bei Kurvenfahrt zum Beispiel eine Untersteuerung dann durchgeführt werden, wenn die gemessene Giergeschwindigkeit eine zu stabilisierende Übersteuerungssituation angibt, d.h., wenn das innere Rad durch Aufbringen eines Sperrmoments beschleunigt wird.One Such active differential transmits torque from one faster wheel on a slower. Therefore, when cornering For example, an under control may be performed when the measured Yaw rate indicates an oversteer situation to be stabilized, that is, when the inner wheel accelerates by applying a locking torque becomes.
Der Reibwert wird vorzugsweise anhand von Daten geschätzt, die von mindestens einem Sensor stammen, welcher Daten bezüglich mindestens eines Fahrparameters des Fahrzeugs liefert, wobei dieser mindestens eine Sensor an Bord des Fahrzeugs montiert ist.Of the Frictional value is preferably estimated from data that come from at least one sensor, which data with respect to at least a driving parameter of the vehicle delivers, this at least a sensor is mounted on board the vehicle.
Die Sollgiergeschwindigkeit wird vorzugsweise anhand von zusätzlichen Signalen von einem oder mehreren im Fahrzeug mitgeführten Sensoren berechnet, welche Daten bezüglich eines bzw. mehrerer Fahrparameter des Fahrzeugs liefern. In einem Beispiel liefern derartige Sensoren Daten bezüglich des Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit.The Sollgiergeschwindigkeit is preferably based on additional Calculates signals from one or more sensors carried in the vehicle, which data regarding Deliver one or more driving parameters of the vehicle. In an example Such sensors provide data regarding the steering angle and the Vehicle speed.
Die Vergleichsmittel können auch so ausgestaltet sein, dass sie zwischen einem Übersteuerungszustand und einem Untersteuerungszustand unterscheiden können und nur dann ein positives Signal ausgeben, wenn Übersteuerung erfasst worden ist, und bei Erfassen eines Untersteuerungszustandes ein negatives Signal ausgeben.The Comparative agents can also be designed so that they are between an overdrive condition and an understeer state and only then a positive one Output signal when overdrive has been detected and upon detection of an understeer condition output a negative signal.
Die Vergleichsmittel sind ferner bevorzugt dafür ausgebildet, zu erkennen, ob das Fahrzeug eine Rechtskurve oder eine Linkskurve durchfährt.The Comparative means are also preferably designed to recognize whether the vehicle makes a right turn or a left turn.
Wahlweise kann das Steuerungssystem ferner Mittel umfassen, mit welchen das Signal für die Aufforderung, das Antriebsdrehmoment zu übertragen, korrigiert werden kann, um die begrenzte Ansprechzeit der Vorrichtung zur Übertragung des Antriebs zu kompensieren.Optional the control system may further comprise means by which the Signal for the request to transmit the drive torque, be corrected can be used to transfer the limited response time of the device of the drive to compensate.
Im Folgenden werden nun einige erfindungsgemäße Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:in the Next, some embodiments of the present invention will be described with reference to FIG the drawings are described in which:
und
and
Mit
Bezug auf
Das
Differentialgetriebe
Der
Betrieb des Kupplungspakets
Das
Fahrzeug umfasst ferner einen Vorderraddrehzahlsensor
Ein
Ausgang aus dem Raddrehzahlsensor
Ein
Sensor
Das
Fahrzeug umfasst ferner ein Lenkrad
Im
Folgenden wird der Betrieb des Steuerungsmoduls
Das
Steuerungsmodul
Anhand
der von den im Fahrzeug mitgeführten
Sensoren gelieferten Daten berechnet die Vorrichtung zum Schätzen der
Reibung
Die
Vorrichtung zum Schätzen
der Reibung
Anhand
der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
Die
berechnete Giergeschwindigkeit wird in den Rückführregler
Beim
Vergleichen der beiden an seinen Eingängen anliegenden Giergeschwindigkeitswerte
erfasst der Rückführregler,
ob ein Übersteuerungszustand
vorliegt. Ist dies der Fall, so wird von dem Rückführregler
Im
Folgenden wird nun der Betrieb einer zweiten Ausführungsform
eines Steuerungssystems mit Bezug auf
Das
Steuerungsmodul
Die
Vorrichtung zum Schätzen
der Reibung
Die
zusätzlichen
Bauteile, die die Regelung mit Störgrößenaufschaltung
Anhand
des berechneten Wertes für
die Sollgiergeschwindigkeit und von Daten aus einem gespeicherten
Modell der Fahrzeugparameter berechnet die Regelung mit Störgrößenaufschaltung
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20130920 |