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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
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Aus
DE 102 35 377 A1 ist
ein gattungsgemäßes Verfahren
bekannt. Dort wird durch Beeinflussung einer elektronischen Längssperre
das Fahrverhalten eines allradgetriebenen Fahrzeugs situationsabhängig geändert. Ein
Längssperrenregler
führt zur Realisierung
der elektronischen Längssperre
fahrerunabhängig
symmetrische Bremseingriffe an den Rädern der Vorderachse oder der
Hinterachse durch. Hierdurch kann ein untersteuerndes, ein übersteuerndes
oder ein neutrales Fahrverhalten erzielt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren
den Gegebenheiten eines allradgetriebenen Fahrzeugs verbessert anzupassen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruches
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß erfolgt
der fahrerunabhängige
Bremseingriff derart, dass im Falle der Erkennung einer Längsbeschleunigung
des allradgetriebenen Fahrzeugs ein Radbremsdruck in den Radbremseinrichtungen
einer Achse aufgebaut wird. Hierdurch kann bei einer Längsbeschleunigung
in der Anfahrphase des Fahrzeugs (üblicherweise aus dem Stillstand
heraus) oder während
einer Geradeausfahrt verhindert werden, dass die Räder einer Achse (z.B.
die Räder
der Hinterachse bei entlasteter Hinterachse) durchdrehen. Das Verhindern
des Durchdrehens der Räder
einer Achse (z.B. Hinterachse) bewirkt dann eine verstärkte Momentenverteilung des
Antriebsmoments des Fahrzeugmotors auf eine andere Achse (z.B. Vorderachse).
Die Ansteuerung der Radbremseinrichtungen erfolgt fahrerunabhängig vorzugsweise
elektronisch, so dass eine kostengünstige elektronische Längssperrfunktion
realisiert ist. Auf diese Weise kann auf herkömmliche Längssperren in Form von verschleißbehafteten
mechanischen Kupplungen kostensparend verzichtet werden.
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Mit „erkannter
Längsbeschleunigung" ist vorzugsweise
die Erkennung einer vom Fahrer beabsichtigten Längsbeschleunigung gemeint.
Alternativ kann mit „erkannter
Längsbeschleunigung" eine bereits erfolgende
Längsbeschleunigung
sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist mit der erkannten Längsbeschleunigung
eine Beschleunigung gemeint, die größer oder mindestens so groß ist wie
ein vordefinierter Beschleunigungs-Grenzwert. Bei einer erkannten
Längsbeschleunigung
unterhalb dieses Grenzwertes wird dann keine Veränderung des Radbremsdruckes
in den Bremseinrichtungen einer Fahrzeugachse aktiviert.
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Zur
Erkennung der Längsbeschleunigung des
allradgetriebenen Fahrzeugs wird vorzugsweise mindestens eine Beschleunigungs-Zustandsgröße ausgewertet,
beispielsweise eine das Motordrehmoment des Fahrzeugs oder eine
die Betätigungscharakteristik
des Fahrpedals (z.B. Pedalposition, -geschwindigkeit, Beschleunigung)
repräsentierende Größe.
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Vorzugsweise
besteht der Bremseingriff bzw. die Bremsdruckveränderung in einem fahrerunabhängigen Aufbau
von Radbremsdruck in den Radbremseinrichtungen einer Fahrzeugachse
(Ansprüche
2 und 3). Beispielsweise wird das Antriebsmoment zu einem Drittel
auf eine Vorderachse und zu zwei Dritteln auf eine Hinterachse des
allradgetriebenen Fahrzeugs verteilt.
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Bei
einer entlasteten Hinterachse oder bei einer Steigung mit geringem
Fahrbahn-Reibwert besteht herkömmlich
die Gefahr des Durchdrehens der Hinterachs-Räder. Dies kann fahrerunterstützend verhindert
werden, indem an den Bremseinrichtungen der Hinterachse Bremsdruck
aufgebaut wird.
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Gemäß Anspruch
3 erfolgt der Aufbau von Bremsdruck an den Radbremseinrichtungen
einer Achse vorteilhaft in Abhängigkeit
einer Differenzgeschwindigkeit, die als Differenz zwischen einer
für die Räder der
Hinterachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße und einer
für die
Räder der
Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße ermittelt
wird. Dies unterstützt
insbesondere eine variable Kraft- bzw. Momentenaufteilung auf die
einzelnen Achsen des Fahrzeugs bei einem Beschleunigungswunsch des
Fahrers bei Geradeausfahrt, um die Gefahr eines Durchdrehens z.B.
der Hinterräder
zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann ein Aufbau-Schwellenwert (z.B.
0,5 m/s) mit der aktuellen Differenzgeschwindigkeit verglichen werden.
Weiterhin kann die aktuelle Differenzgeschwindigkeit mit einem Abbau-Schwellenwert
(z.B. 0,3 m/s) verglichen werden, um bei Erreichen bzw. Unterschreiten
dieses Schwellenwertes den z.B. an den Bremseinrichtungen der Hinterachse
aufgebauten Bremsdruck wieder abzubauen (Anspruch 5). Somit läuft der
fahrerunabhängie
Auf- und Abbau von Bremsdruck an den Bremseinrichtungen einer Fahrzeugachse
definiert nach Art einer Hysterese ab.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird durch den fahrerunabhängigen
Bremseingriff Radbremsdruck abgebaut (Anspruch 4). Dieser Bremseingriff
kann den Abbau von Bremsdruck betreffen, der im Falle der Erkennung
einer Längsbeschleunigung
bereits aufgebaut worden war (Ansprüche 2, 3). Alternativ handelt
es sich um Radbremsdruck, der aufgrund einer Erkennung einer beabsichtigten
oder erfolgenden Längsbeschleunigung
des Fahrzeugs abgebaut werden soll. Diese Alternative ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn im Ausgangszustand vor der Erkennung einer
Längsbeschleunigung
Radbremsdruck in die Bremseinrichtungen der einzelnen Achsen bereits
eingespeist ist (z.B Anfahrassistent bei stehendem Fahrzeug am Hang).
In diesem Fall braucht bei einer erkannten Längsbeschleunigungsabsicht nur
der Bremsdruck an den Rädern
einer Achse (z.B. Vorderachse) abgebaut werden. Der Bremsdruck an
der anderen Achse (z.B. Hinterachse) bleibt dann zunächst im
Sinne eines technisch einfachen Verfahrensablaufes zum Verhindern
eines Durchdrehens der Räder
dieser Achse aufrechterhalten.
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Die
Ansprüche
5 bis 7 betreffen bevorzugte Kriterien, Grenzwerte, Schwellenwerte
oder dergleichen zur Auslösung
des Abbaus von Radbremsdruck an den Bremseinrichtungen einer Achse.
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Die
Ansprüche
8 bis 11 unterstützen
eine kontrollierte und definierte Änderung des Radbremsdruckes.
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Die
Maßnahme
nach Anspruch 10 ermöglicht
es, dass in die Radbremseinrichtungen auch nur so viel Bremsdruck
eingespeist wird, wie für
ein Verhindern des Durchdrehens der abzubremsenden Räder der
betreffenden Achse tatsächlich
erforderlich ist. Dies verhindert eine unnötige Beanspruchung und Verschleiß der Bremsanlage.
Vorzugsweise ist der maximal einzuspeisende Bremsdruck abhängig von
dem auf die betreffende Achse übertragenen
Antriebsmoment oder von einem der betreffenden Achse zugeordneten
Bremsenreibwert (sogenannter cp-Wert
in Nm/bar).
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Vorzugsweise
ist der Verlauf der Kennlinie der Bremsdruckveränderung von mindestens einem zu
berücksichtigenden
Kriterium abhängig
(Anspruch 12). Dies erlaubt eine variable, situationsabhängige Momentenverteilung
des Antriebsmoments des Motors auf die Räder verschiedener Fahrzeugachsen
in der Anfahrphase des Fahrzeugs. Hierdurch ist eine bedarfsgerechte
Längssperrfunktion
aktivierbar und deaktivierbar. Die variable Momentenverteilung mittels
der veränderbaren
Kennlinie des Bremsdruckaufbaus ermöglicht außerdem ein dynamischeres Anfahren
des Fahrzeugs aus dem Stillstand heraus.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
ist der Verlauf der Kennlinie des Bremsdruckeingriffes in Abhängigkeit
mindestens eines aktuellen Betriebs- oder Fahrzustandes und/oder
mindestens eines aktuellen Zustandes der Fahrzeugumgebung veränderbar
(Ansprüche
13 bis 16). Zur Aktivierung und Steuerung der Längssperrfunktion wird insbesondere
mindestens einer der folgenden Zustände berücksichtigt: Beladungszustand
des Fahrzeugs, Betätigung/Nichtbetätigung des
Fahrpedals, Position des Fahrpedals, zeitliche Änderung des Pedalweges, Reibwert
der Fahrbahn, Steigung bzw. Neigung der Fahrbahn.
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Die
Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Form eines Flussdiagrammes,
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2 die
Darstellung mehrerer Kennlinien des zu verändernden Radbremsdruckes an
den Radbremseinrichtungen einer Achse des Fahrzeugs.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird in einem Initialisierungsschritt 20 gestartet, worauf
in einem ersten Hauptschritt 1 verschiedene, den aktuellen
Fahr- oder Betriebszustand des Fahrzeugs charakterisierende Zustandsgrößen ermittelt
werden. Derartige Zustandsgrößen sind
z.B. das aktuelle Motordrehmoment M_Mot und die Pedalgröße S_Ped, die
eine aktuelle Bewegung oder Position oder zeitliche Änderung
der Position des Fahrpedals beschreibt.
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In
einem zweiten Hauptschritt 2 werden die vorgenannten Zustandsgrößen und/oder
andere Zustandsgrößen ausgewertet.
Auf der Basis dieses Auswertungsergebnisses wird entschieden, ob
eine vom Fahrer beabsichtigte Längsbeschleunigung
a_F des Fahrzeugs vorliegt, die mindestens einem vordefinierten Beschleunigungs-Grenzwert
a_gr entspricht. Wird eine derartige Längsbeschleunigung a_F erkannt,
so wird mit einem dritten Hauptschritt 3 fortgefahren.
Anderenfalls kehrt das Verfahren zum ersten Hauptschritt 1 zurück.
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Im
dritten Hauptschritt 3 wird überprüft, ob sich das Fahrzeug bei
erkanntem Fahrerwunsch nach einer Längsbeschleunigung a_F im Stillstand befindet.
Mit Stillstand ist vorzugsweise eine Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v_F = 0
oder eine Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
unterhalb eines niedrigen Grenzwertes gemeint. Wird kein Stillstand
registriert, befindet sich das Fahrzeug also in einem gewöhnlichen
Geradeausfahrbetrieb, geht das Verfahren zu einem sechsten Hauptschritt 6 über.
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Um
zu überprüfen, ob
ein fahrerunabhängiger
Bremseingriff zum Aufbau von Radbremsdruck an den Radbremseinrichtungen
der Hinterachse ausgelöst
werden soll, wird im sechsten Hauptschritt 6 die Differenzgeschwindigkeit Δv ermittelt.
Sie ergibt sich als Differenz zwischen einer für die Räder der Hinterachse charakteristischen
Geschwindigkeitsgröße v_HA
und einer für
die Räder
der Vorderachse charakteristischen Geschwindigkeitsgröße v_VA.
Die Geschwindigkeitsgröße v_HA
wird als Absolutwert der halbierten Summe aus der aktuellen Geschwindigkeit
des rechten und des linken Hinterrades ermittelt. Die Geschwindigkeitsgröße v_VA
wird als Absolutwert der halbierten Summe aus der aktuellen Geschwindigkeit
des rechten und des linken Vorderrades ermittelt.
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In
einem siebten Hauptschritt 7 wird die ermittelte aktuelle
Differenzgeschwindigkeit Δv
mit einem Aufbauschwellenwert Δv_auf
verglichen. Bei Erreichen oder Überschreiten
dieses Aufbauschwellenwertes Δv
wird in einem achten Hauptschritt 8 mit dem Aufbau von
Radbremsdruck p_HA in den Radbremseinrichtungen der Hinterachse
begonnen. Anderenfalls kehrt das Verfahren zum Hauptschritt 1 zurück.
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Wird
im dritten Hauptschritt 3 ein Stillstand registriert, geht
das Verfahren zu einem vierten Hauptschritt 4 über. Dort
wird geprüft,
ob sich das Fahrzeug an einem Hang, Berg oder dergleichen befindet
und das Fahrzeug aufgrund eines aktivierten Berg-Anfahrassistenten
durch Bremseingriffe an den Radbremseinrichtungen sowohl der Hinterachse
als auch der Vorderachse an diesem Hang gehalten wird. Ist dies
der Fall, so wird ein Steigungskriterium Steig Krit als erfüllt bewertet.
Zum Verhindern eines Durchdrehens der Räder der Hinterachse muss dann dort
kein Bremsdruck mehr aufgebaut werden. Vielmehr wird in diesem Fall
zunächst
an den Radbremseinrichtungen der Vorderachse Radbremsdruck p_VA
abgebaut (fünfter
Hauptschritt 5). Danach wird zu einem noch zu erläuternden
neunten Hauptschritt 9 übergegangen.
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Ist
im vierten Hauptschritt 4 das überprüfte Steigungskriterium Steig_Krit
als nicht erfüllt
bewertet worden, ist ein fahrerunabhängiger Bremseingriff zum Aufbau
von Radbremsdruck p_HA an den Radbremseinrichtungen der Hinterachse
vorgesehen. Zu diesem Zweck geht das Verfahren auf den achten Hauptschritt 8 über.
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Der
Aufbau des Radbremsdruckes p_HA und/oder der maximale einzuspeisende
Radbremsdruck p_max an den Radbremseinrichtungen der Hinterachse
kann unterschiedlich, insbesondere zeitlich unterschiedlich, sein.
Auf diese Weise sind unterschiedliche Kennlinien für den Aufbau
des Radbremsdruckes p_HA denkbar. Beispielsweise ist der aufzubauende
Radbremsdruck p_HA von mindestens einer Zustandsgröße abhängig. Als
Zustandsgröße können z.B.
mindestens eine der folgenden Größen und/oder
andere Größen berücksichtigt
werden: die oben genannte Pedalgröße S_Ped, ein Drehmoment der
Hinterachse M_HA, ein der Hinterachse zugeordneter sogenannter Bremsenreibwert (cp-Wert),
eine Beladungsmasse des Fahrzeugs m_Bel, der Reibwert μ der Fahrbahn.
Diese unterschiedlich möglichen
Kennlinien sind im Verfahrensblock 30 symbolisch als von
mindestens einer Zustandsgröße abhängige Funktion
f dargestellt.
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In 2 ist
eine Kennlinie K1 (mit durchgezogener Linie) für den aufzubauenden Bremsdruck p_HA
in den Radbremseinrichtungen der Hinterräder des Fahrzeugs dargestellt.
Bis zum Erreichen des maximalen Druckwertes p_max weist die Kennlinie K1
eine ansteigende zeitabhängige
Rampenfunktion SR1 auf. Sie entspricht z.B. einem Druckanstieg von 15
bar/s (bar pro Sekunde). Eine weitere Kennlinie K2 (mit gestrichelter
Linie) weist demgegenüber
einen langsameren Druckanstieg SR2 auf. Unterschiedliche Kennlinien
können
auch unterschiedlich große
maximale Radbremsdrücke
p_max aufweisen.
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Während des
Aufbaus des Radbremsdruckes p_HA wird in dem neunten Hauptschritt 9 geprüft und entschieden,
ob der aufgebaute Druck p_HA wieder abgebaut werden soll (neunter
Hauptschritt 9). Für
diese Entscheidung sind unterschiedliche abzuprüfende Kriterien denkbar. Im
neunten Hauptschritt 9 wird geprüft, ob die Längsgeschwindigkeit
v_F des Fahrzeugs einen Mindestwert v_min erreicht hat oder überschreitet.
Ist dies der Fall, wird der aufgebaute Bremsdruck p_HA wieder abgebaut (siehe
zehnter Hauptschritt 10). Anderenfalls wird der Bremsdruck
p_HA entsprechend der vorgegebenen Kennlinie weiter aufgebaut.
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Alternativ
zu der überprüften Längsgeschwindigkeit
v_F sind andere physikalische Größen für die Entscheidung
denkbar, ob Radbremsdruck p_HA an den Bremseinrichtungen der Hinterachse weiter
aufgebaut bzw. bei p_max aufrechterhalten oder abgebaut werden soll.
Beispielhaft sind in 1 dargestellt:
Eine Motordrehzahl
n_Mot, die mit einem definierten Drehzahl-Grenzwert n_Mot_gr verglichen wird (alternativer
neunter Hauptschritt 9a) oder
die Differenzgeschwindigkeit Δv, die mit
einem definierten Abbauschwellenwert Δv_ab verglichen wird (weiterer
alternativer neunter Hauptschritt 9b). Dieser Abbauschwellenwert Δv_ab ist
sinnvollerweise kleiner als der obige Aufbauschwellenwert Δv_auf.
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Auch
eine Kombination mehrerer zu überprüfender Kriterien
ist möglich
für die
Entscheidung, ob Bremsdruck p_HA weiter aufgebaut bzw. aufrechterhalten
oder abgebaut werden soll.
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Der
Abbau des Radbremsdruckes p_HA gemäß zehntem Hauptschritt 10 ist
in 2 beispielhaft an der Kennlinie K1 als abfallende
Rampenfunktion FR1 dargestellt. Dieser Abbau erfolgt, sobald die Längsgeschwindigkeit
v_F des Fahrzeugs den definierten Mindestwert v_min erreicht oder überschreitet
(siehe neunter Hauptschritt 9).
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Auch
ein vorzeitiger abrupter Abbau des Radbremsdruckes p_HA ist denkbar,
z.B. wenn die Gefahr besteht, dass bei aufgebautem Bremsdruck p_HA
die Motordrehzahl unterhalb einer für den Motorbetrieb erforderliche
Mindestdrehzahl absinkt. Ein vorzeitiger abrupter Abbau des Radbremsdruckes p_HA
ist beispielhaft an einer abfallenden Flanke der kennlinie K3 dargestellt.
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Es
sei erwähnt,
dass die fahrerunabhängigen
Bremseingriffe derart erfolgen, dass in den Radbremseinrichtungen
sämtlicher
Räder derselben Achse
(z.B. Vorderachse oder Hinterachse) ein gleicher oder im wesentlichen
gleicher Radbremsdruck aufgebaut bzw. abgebaut wird.