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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der
DE 198 44 467 A1 bekannt. Das vorbekannte Verfahren betrifft ein Traktionsregelverfahren, bei dem das Ist-Schlupfverhältnis jedes Antriebsrades und mit Soll-Schlupfverhältnis zusammenfällt auf Grundlage eines berechneten Soll-Traktionsmoments. Ein Driftzustand des Fahrzeugs wird bei dem vorbekannten Verfahren vermieden.
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Ein solches Verfahren ist auch aus der
DE 101 30 659 A1 bekannt. Nach der
DE 101 30 659 ermitteln bekannte Fahrdynamik-Regelvorrichtungen einen Istwert und einen Sollwert für die Gierrate des Kraftfahrzeugs sowie einen Istwert für einen Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs. Die Gierrate ist bekanntlich die Winkelgeschwindigkeit, mit der sich das Kraftfahrzeug um seine Hochachse dreht. Der Schwimmwinkel ist der Winkel zwischen der Längsrichtung des Fahrzeugs und der Bewegungsrichtung seines Schwerpunktes.
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Nach der
DE 101 30 659 A1 sehen bekannte Fahrdynamik-Regelvorrichtungen zur Stabilisierung des Kraftfahrzeugs beim Durchfahren einer Kurve eine Regelung der Gierrate und eine Begrenzung des Schwimmwinkels auf einen Wert von ungefähr 8° vor. Wird dieser Wert im Fahrbetrieb erreicht, bremsen die bekannten Fahrdynamik-Regelvorrichtungen das Kraftfahrzeug herunter, so dass das Kraftfahrzeug bei einer kritischen Kurvenfahrt stabilisiert wird und nicht schleudert. Dieses an sich erwünschte Verhalten hat nach der
DE 101 30 659 A1 aber den Nachteil, dass Kurven nicht so schnell durchfahren werden können, wie es ein erfahrener Fahrer bei Zulassung größerer Schwimmwinkel prinzipiell könnte. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang auf den Rallyesport, bei dem Kurven bei genügend großem Schwimmwinkel im Drift umfahren werden.
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Um dem Fahrer schnellere Kurvenfahrten zu erlauben, schlägt die
DE 101 30 659 A1 einen aktivierbaren Betriebsmodus der Fahrdynamik-Regelvorrichtung vor, in dem größere Schwimmwinkel nicht nur zugelassen, sondern aktiv geregelt werden. Unter anderem wird fahrerunabhängig an den Antriebsrädern ein Antriebsschlupf erzeugt, durch den sich ein merklicher Schwimmwinkel einstellt. Dadurch soll eine zusätzliche, zum Mittelpunkt der zu durchfahrenden Kurve gerichtete Kraftkomponente erzeugt werden. Gleichzeitig wird über eine fahrerunabhängige Lenkbeeinflussung so gegengelenkt, dass sich der Wunschkurs einstellt. Die Regeleingriffe erfolgen nur dann, wenn der Fahrer das Kraftfahrzeug im fahrdynamischen Grenzbereich betreibt, wobei der Grenzbereich durch Überschreitung von Schwellenwerten für die Querbeschleunigung und/oder für Radschlupfwerte erkennt wird.
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Bei dem aus der
DE 101 30 659 A1 bekannten Verfahren wird dem Fahrer die Kontrolle über das Kraftfahrzeug weitgehend entzogen, indem dort ein vorbestimmter Schwimmwinkel in einem geschlossenen Regelkreis durch Bremseingriffe, Motoreingriffe und Lenkeingriffe geregelt wird. Die Istwerte für den Schwimmwinkel werden in Abhängigkeit von einem Lenkradwinkel gebildet.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens und eines Steuergeräts, die es einem Fahrer jeweils einerseits erlauben, Kurven mit größeren Schwimmwinkeln, also im Drift, zu durchfahren und die dem Fahrer die Fahrzeugbeherrschung beim Driften erleichtern, ohne ihm die Kontrolle so weitgehend zu entziehen, wie es beim Gegenstand der
DE 101 30 659 A1 der Fall ist. Dabei soll der Fahrer insbesondere so unterstützt werden, dass er ein zu weitgehendes Eindrehen des Kraftfahrzeugs leichter vermeiden kann.
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Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst, die jeweils eine Ermittlung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und eine in Abhängigkeit von der Schwimmwinkelgeschwindigkeit erfolgende Bildung von Radsollschlupfwerten des Kraftfahrzeugs vorsehen.
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Die Ermittlung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und die Bildung der Radsollschlupfwerte in Abhängigkeit von der Schwimmwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs basiert auf der Erkenntnis, dass es gerade schnelle Änderungen des Schwimmwinkels sind, die dem Fahrer ein kontrolliertes Driften erschweren. Ein kontrolliertes Driften zeichnet sich durch einen sich allenfalls langsam ändernden Schwimmwinkel aus. Große Werte der Schwimmwinkelgeschwindigkeit treten vor allem auf, wenn der Drift instabil wird und in ein unerwünschtes und unkontrolliertes Drehen und/oder Schleuderns des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn übergeht.
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Die Erfindung erlaubt in diesem Zusammenhang, dass die Radschlupfsollwerte bei zunehmender Schwimmwinkelgeschwindigkeit und damit bei zunehmender Gefahr eines unerwünschten Drehens und/oder Schleuderns des Kraftfahrzeugs automatisch reduziert werden. Dadurch wird der Istschlupf an den Antriebsrädern reduziert und die Seitenführungskraft der Antriebsräder erhöht. Die Seitenführungskraft wird also gerade dann erhöht, wenn sich die Schwimmwinkelgeschwindigkeit vergrößert. Dadurch wird ein übermäßiges Drehen des Kraftfahrzeugs bei einem Driften gedämpft. Andererseits erlaubt die Erfindung bei kleinen Schwimmwinkelgeschwindigkeiten große Radschlupfsollwerte.
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Die Erfindung erlaubt damit insbesondere auch große Schwimmwinkel und damit ein vom Fahrer kontrolliertes Driften. Erst wenn sich der Schwimmwinkel vergleichsweise schnell ändert, was für den Fahrer nur schwer beherrschbar ist, greift die Erfindung ein und dämpft den Anstieg der Schwimmwinkelgeschwindigkeit durch eine Verringerung der Radschlupfsollwerte und eine dadurch ausgelöste Erhöhung der Seitenführungskräfte.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrstabilitätsmanagement-System;
- 2 typische Kraftschluss-Schlupfkurven;
- 3 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Form einer Funktionsblockdarstellung; und
- 4 eine Kombination verschiedener Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels der 3.
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Im Einzelnen zeigt die 1 ein Kraftfahrzeug 10 mit zwei Vorderrädern 12, 14 und zwei Hinterrädern 16, 18. Die x-Richtung eines Fahrzeug-eigenen Koordinatensystems ist zur Längsachse des Fahrzeugs 10 parallel; eine Querachse des Fahrzeugs 10 liegt in y-Richtung und eine Hochachse des Fahrzeugs 10 liegt in z-Richtung. In der Ausgestaltung, die in der 1 dargestellt ist, werden die Hinterräder 16, 18 von einem Antriebsmotor 20 über ein Getriebe 22 und Wellen 24, 26 angetrieben. Der Antriebsmotor 20 wird von einem Motormanagement-Steuergerät 28 gesteuert. Bei einem Verbrennungsmotor als Antriebsmotor 20 erfolgt die Steuerung durch Stellsignale S_L und/oder S_K und/oder S_Z, wobei das Stellsignal S_L die Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor steuert, das Stellsignal S_K die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor steuert und das Stellsignal S_Z den Zündwinkel des Verbrennungsmotors steuert. Bei alternativen oder ergänzenden Antriebsmotoren, beispielsweise einem Elektromotor, gibt das Motormanagement-Steuergerät 28 eine entsprechend angepasste Stellgröße aus. Jede dieser Stellgrößen beeinflusst das vom Antriebsmotor 20 generierte Drehmoment und damit auch das letztlich an den Hinterrädern 16, 18 des Kraftfahrzeugs 10 wirksame Antriebsmoment.
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Das Motormanagement-Steuergerät 28 bildet die Stellgrößen in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch FW, der eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer repräsentiert, und in Abhängigkeit von einem Stabilitätsmanagementsollwert SMW, der von einem Stabilitätsmanagementsystem des Kraftfahrzeugs 10 erzeugt wird. Der Fahrerwunsch FW wird durch einen Fahrerwunschgeber 30 erfasst. In einer Ausgestaltung erfasst der Fahrerwunschgeber 30 die Stellung eines Fahrpedals. Der Stabilitätsmanagementsollwert SMW entspricht ebenfalls einer Drehmomentanforderung und wird von einem Stabilitätsmanagement-Steuergerät 32 gebildet.
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Zur Bildung des Stabilitätsmanagementsollwerts SMW verarbeitet das Stabilitätsmanagement-Steuergerät 32 Raddrehzahlsignale n1, n2, n3, n4 von Raddrehzahlsensoren 34, 36, 38, 40, eine Gierrate GR, die von einem Gierratensensor 42 erfasst wird, eine Querbeschleunigung a_y, die von einem Querbeschleunigungssensor 44 erfasst wird, den Fahrerwunsch FW und einen Lenkwinkel LW, der von einem Lenkwunschgeber 46 erfasst wird. Der Lenkwunschgeber 46 erfasst in der dargestellten Ausgestaltung die Winkelstellung eines Lenkrades 48, die in der dargestellten Ausgestaltung über eine Lenksäule 50, ein Lenkgetriebe 52 und ein Lenkgestänge 54 auf die Vorderräder 12, 14 übertragen wird. Der Lenkwunschgeber 46 kann auch an anderer Stelle der Fahrzeuglenkung angeordnet sein.
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Ein Steuermittel 56 dient zur Beeinflussung der Arbeitsweise des Stabilitätsmanagement-Steuergeräts 32 durch ein Driftwunschsignal DW, das einen Driftwunsch des Fahrers repräsentiert. In einer Ausgestaltung ist das Steuermittel 56 ein Schalter oder eine Anordnung von Schaltern, mit denen sich verschiedene Arbeitsmodi wie Normalbetrieb, sportlicher Betrieb oder Betrieb auf abgesperrter Rennstrecke auswählen lassen.
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Im Übrigen ist das Steuergerät 32 dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine seiner Ausgestaltungen durchzuführen. Unter einer Durchführung wird dabei die Steuerung des Verfahrensablaufs verstanden.
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2 zeigt typische Kraftschluss-Schlupfkurven 58 und 60, wobei die Kurve 58 den Reibbeiwert in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 10 über dem Schlupf S eines angetriebenen Hinterrades 16, 18 und die Kurve 60 den Reibbeiwert in Querrichtung des Kraftfahrzeugs 10 über dem Schlupf S eines angetriebenen Hinterrades 16, 18 angibt. Der Kraftschluss ist bekanntlich proportional zum Reibbeiwert mue. Die gestrichelte Linie 62 trennt einen linken, stabilen Bereich von einem rechten, instabilen Bereich. Im stabilen Bereich nimmt der Reibbeiwert mue in Längsrichtung gemäß der Kurve 58 bei zunehmendem Radschlupf S zu. Im instabilen Bereich nimmt der Reibbeiwert mue in Längsrichtung gemäß der Kurve 58 bei zunehmendem Radschlupf S ab. Die meisten Beschleunigungsvorgänge erfolgen bei kleinen Schlupfwerten im stabilen Bereich der Kurve 58. Erhöht sich der Schlupf, erhöht sich dadurch auch der nutzbare Kraftschluss. Mit zunehmendem Schlupf wird beim Überschreiten des Maximums der Kurve 58 der instabile Bereich erreicht. Eine weitere Erhöhung des Schlupfes führt dann zu einer Verringerung des Kraftschlusses, so dass die Antriebsräder 16, 18 durchdrehen und die Seitenführungskräfte gemäß der Kurve 60 abnehmen.
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Beim Durchfahren einer Kurve würde ein herkömmliches Stabilitätsmanagement-Steuergerät, wie es bereits vielfach in Serie verwendet wird, in diesem Fall das Antriebsmoment des Antriebsmotors 20 durch eine Ausgabe eines verringerten Sollwertes SMW an das Motormanagement-Steuergerät 28. verringern. Dadurch würde der Antriebsschlupf S auf zulässige Werte verringert und die Seitenführungskraft würde entsprechend erhöht werden. Dadurch würde das Kraftfahrzeug 10 bei einer Kurvenfahrt so stabilisiert, dass es dem Lenkwinkel ohne Driften, dafür aber mit verringerter Geschwindigkeit, folgt.
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3 veranschaulicht die Bildung des Stabilitätsmanagement-Drehmomentsollwerts SMW im Rahmen einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Dabei wird die Bildung des Stabilitätsmanagement-Drehmomentsollwerts SMW durch Funktionsblöcke repräsentiert, die Hardware-Strukturen im Steuergerät 32 und/oder Software-Module des im Steuergerät 32 ablaufenden Programms entsprechen. Die 3 offenbart damit sowohl Verfahrens- als auch Vorrichtungsaspekte der vorliegenden Erfindung. Die 3 zeigt insbesondere die Bildung einer Drehmomentanforderung SMW durch das Stabilitätsmanagement-Steuergerät 32.
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Die erfindungsgemäße Bildung der Radsollschlupfwerte RS_SW in Abhängigkeit von einer Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt des Kraftfahrzeugs 10 erfolgt dabei in einem Radschlupf-Sollwertgeber 64, dem Werte der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt zugeführt werden und der davon abhängige Radschlupfsollwerte RS_SW ausgibt. Die Radschlupfsollwerte RS_SW werden in einer bevorzugten Ausgestaltung durch einen Kennlinienzugriff gebildet. Die Kennlinie ist bevorzugt so ausgestaltet, dass die Radschlupfsollwerte RS_SW bei kleinen Werten der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt größer sind als bei großen Werten der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt.
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Große Werte der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt treten vor allem bei einem unerwünschten Drehen des Kraftfahrzeugs auf. Die Erfindung bewirkt in diesem Zusammenhang, dass die Radschlupfsollwerte bei zunehmender Schwimmwinkelgeschwindigkeit und damit bei zunehmender Gefahr eines unerwünschten Drehens des Kraftfahrzeugs reduziert werden.
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Die Radschlupfsollwerte RS_SW werden in einem Antriebsschlupfregler 66 zu entsprechenden Solldrehmomenten SMW umgeformt. Kleine Radschlupfsollwerte RS_SW führen dann zu einer Begrenzung des Antriebsmoments des Antriebsmotors 20 durch eine Ausgabe entsprechender Stellgrößen S_K, S_L, S_Z durch das Motormanagement-Steuergerät 28. Dadurch wird der Istschlupf an den Antriebsrädern 16, 18 reduziert und die Seitenführungskraft der Antriebsräder 16, 18 erhöht.
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Die Seitenführungskraft wird also gerade dann erhöht, wenn sich die Schwimmwinkelgeschwindigkeit vergrößert. Dadurch wird ein übermäßiges Drehen des Kraftfahrzeugs bei einem Driften gedämpft. Andererseits erlaubt die Erfindung bei kleinen Schwimmwinkelgeschwindigkeiten große Radschlupfsollwerte. Die Erfindung erlaubt damit insbesondere auch große Schwimmwinkel und damit ein vom Fahrer kontrolliertes Driften. Erst wenn sich der Schwimmwinkel vergleichsweise schnell ändert, was für den Fahrer nur schwer beherrschbar ist, greift die Erfindung ein und dämpft den Anstieg der Schwimmwinkelgeschwindigkeit durch eine Verringerung der Radschlupfsollwerte, eine entsprechende Verringerung des Antriebsmoments des Antriebsmotors 20, eine daraus resultierende Verringerung des Istschlupfes in Längsrichtung und eine damit einhergehende Erhöhung der Seitenführungskraft der Hinterräder 16, 18.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass Werte der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit vx in Längsrichtung x des Kraftfahrzeugs 19, seiner Gierrate GR und seiner Querbeschleunigung a_y und unabhängig vom Lenkwinkel LW gebildet werden. Diese Bildung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt in Abhängigkeit von den Signalen weniger Sensoren ist ausreichend genau und schnell durchführbar und wird in der 3 durch den Block 68 repräsentiert.
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Die 4 zeigt eine Kombination verschiedener Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels der 3. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in sämtlichen Figuren jeweils gleiche Elemente.
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Die Bildung der Radsollschlupfwerte RS_SW erfolgt in Abhängigkeit von der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt des Kraftfahrzeugs 10 in dem Radschlupf-Sollwertgeber 64. Die Radschlupfsollwerte RS_SW werden in dem Antriebsschlupfregler 66 zu entsprechenden Solldrehmomenten SMW umgeformt. Die Bildung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt wird auch in der 4 durch den Block 68 repräsentiert.
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Bevorzugt ist auch, dass die Bildung der Radschlupfsollwerte in Abhängigkeit von der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt nur dann durchgeführt wird, wenn das Stabilitätsmanagement-Steuergerät 32 einen Driftzustand des Kraftfahrzeugs 10 erkannt hat. Die Erkennung erfolgt beim Gegenstand der 4 durch den Block 70, der dazu den Lenkwinkel LW und die Gierrate GR und/oder die Querbeschleunigung a_y und/oder ein sonstiges, im Steuergerät 32 gebildetes Übersteuersignal auswertet. Ein Driftzustand wird in einer Ausgestaltung dann erkannt, wenn sich der Lenkwinkel entgegengesetzt zur Gierrate verändert, was ein Gegenlenken des Fahrers bei einem beginnenden Drift anzeigt. Alternativ oder ergänzend wird ein Driftzustand erkannt, wenn das Übersteuersignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und/oder wenn der Lenkwinkel der Querbeschleunigung a_y entgegengesetzt gerichtet ist und die Querbeschleunigung a_y einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Wenn ein Driftzustand erkannt wird, wird der Schalter 72 vom Block 70 in die dargestellte Schaltstellung gebracht. In dieser Schaltstellung wird ein Basiswert BW2 eines Radschlupfsollwertes RS_SW aus einem Kennlinienblock 76 ausgelesen, der mit der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt adressiert wird. Die Kennlinie ist auch hier bevorzugt so ausgestaltet, dass die Radschlupfsollwerte RS_SW bei kleinen Werten der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt größer sind als bei großen Werten der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt.
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Solange das Steuergerät 32 noch keinen Driftzustand erkannt hat, wird zunächst ein konstanter Basiswert BW1 eines Radschlupfsollwerts RS_SW aus einem Block 74 ausgegeben. Das hat den Vorteil, dass die Antriebsschlupfregelfunktion, die auch ein Durchdrehen der angetriebenen Hinterräder 16, 18 bei einer Geradeausfahrt verhindern soll, nicht durch die Betätigung des Steuermittels 56 beeinträchtigt wird.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die alternativ vom Block 74 oder Block 76 bereitgestellten Basiswerte BW1, BW2 von Radschlupfsollwerten vor einer Übergabe an den Antriebsschlupfregler 66 durch Werte des Fahrerwunsches FW und/oder durch Reibbeiwerte mue zwischen den Antriebsrädern 16, 18 und der Fahrbahn und/oder durch Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit vx ergänzend beeinflusst werden.
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Die Beeinflussung durch den Fahrerwunsch FW erfolgt dabei bevorzugt durch eine additive Verknüpfung 77 des Basiswertes BW1 oder des Basiswertes BW2 mit einem Korrekturwert KW_FW, der durch einen Block 78 bereitgestellt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Bildung des Korrekturwerts KW_FW durch einen Kennlinienzugriff. Bevorzugt ist die Kennlinie nicht-linear, so dass der Block 78 bei großen Werten des Fahrerwunsches FW überproportional große Korrekturwerte KW_FW ausgibt. Dadurch wird dem Fahrer die Einleitung und Kontrolle des Driftens über die Fahrpedalstellung erleichtert, da große Radschlupfwerte bei großer Drehmomentanforderung die Seitenführungskräfte verringern und damit ein Leistungs-Übersteuern erlauben.
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Bevorzugt ist auch, dass der Basiswert BW1, BW2 oder das Ergebnis BW1+KW_FW, BW2+KW_FW der Verknüpfung von Basiswert BW1, BW2 und Korrekturwert KW_FW multiplikativ mit einem Korrekturwert KW_mue in Abhängigkeit von dem Reibbeiwert mue durch Zugriff auf einen Kennlinienblock 80 und/oder mit einem Korrekturwert KW_vx durch Zugriff auf einen Kennlinienblock 82 in vorbestimmbarer Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit vx beeinflusst wird. Dabei ist die Abhängigkeit jeweils so ausgestaltet, dass bei größeren Reibbeiwerten größere Radschlupfwerte erlaubt sind. Die Beeinflussung erfolgt in der dargestellten Ausgestaltung mit Hilfe einer multiplikativen Verknüpfung 79.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Basiswert BW2 bei kleinen Schwimmwinkeln beta angehoben wird, um den Driftzustand leichter einleiten zu können. Dabei wird der Schwimmwinkel beta bevorzugt durch eine Integration der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt ermittelt. Die Integration erlaubt eine hinreichend genaue Ermittlung des Schwimmwinkels beta auch im nichtlinearen Bereich. Alternativ könnte der Schwimmwinkel auch durch zusätzliche Sensorik, zum Beispiel durch zwei GPS-Sensoren oder durch eine aufwändige Berechnung in einem Echtzeit-Fahrzeug-Simulationsmodell bereitgestellt werden. Die hier bevorzugte Ermittlung durch eine Integration der Schwimmwinkelgeschwindigkeit vermeidet diese vergleichsweise aufwändigen und teuren Alternativen. Allerdings bewirkt die Integration, dass auch Ungenauigkeiten in der Schwimmwinkelgeschwindigkeit d(beta)/dt aufsummiert werden. Der Wert für den Schwimmwinkel steht daher nur für kurze Zeit als zuverlässiger Wert zur Verfügung.
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Die Berechnung des Schwimmwinkels beta erfolgt im Block 84 und wird zu dem Zeitpunkt des Erkennens des Driftzustandes, also zeitgleich mit einer Betätigung des Schalters 72, gestartet. Mit dem auf diese Weise gebildeten Schwimmwinkel wird eine Kennlinie 86 adressiert, die einen Offset f(beta) ausgibt. In der additiven Verknüpfung 88 wird f(beta) mit dem Basiswert BW2 additiv verknüpft. Dadurch wird der Radsollschlupf für kleine Schwimmwinkel beta angehoben, was die Einleitung des Driftzustandes erleichtert. Nach einer vorbestimmbaren Zahl von Sekunden, nach der die Integration aus den genannten Gründen zu ungenau wird, erfolgt ein allmähliches Verringern der Anhebung bevorzugt bis auf den Wert Null, so dass bei größeren Schwimmwinkeln keine Anhebung des Basiswerts BW2 mehr erfolgt.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Funktionsblockstruktur der 4 neben dem beschriebenen Zweig weitere Zweige 92, 100 aufweist, von denen jeweils einer alternativ zu dem beschriebenen Zweig für die Bildung eines Stabilitätsmanagementsollwerts SMW des Stabilitätsmanagement-Steuergeräts 32 verwendet wird.
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Dabei entspricht der Zweig 92 einer Motorschleppmomentregelung bei erkanntem Driftzustand. In diesem Fall wird der Schalter 94 geschlossen und das Drehmoment des Antriebsmotors 20 durch Ausgabe eines vorbestimmten Werts unteren Grenzwerts SMW_u aus einem Speicher 96 beschränkt, um ein weiteres Eindrehen des Kraftfahrzeugs 10 zu begrenzen, wenn der Fahrer kein Drehmoment mehr anfordert. Ein typischer Wert von SMW_u liegt in der Größenordnung von - 5 NM.
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In der Ausgestaltung, die in der 4 dargestellt ist, schaltet der Fahrer durch Betätigen des Steuermittels 56 die Bildung der Radsollschlupfwerte an den Antriebsrädern 16, 18 durch den Radschlupf-Sollwertgeber 64 ein. Der Schalter 98 befindet sich dann in der dargestellten Stellung. Das Steuermittel 56 ist bevorzugt so ausgestaltet, dass es dem Fahrer nicht nur eine Aktivierung, sondern auch eine Deaktivierung der Schlupfsollwertbildung durch den Radschlupf-Sollwertgeber 64 erlaubt.
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Nach einem Start des Antriebsmotors 20 schaltet das Steuermittel 56 den Schalter 98 automatisch in die alternative, in der 4 nicht dargestellte Schaltstellung um, so dass die Bildung der Radschlupfsollwerte als Default-Maßnahme durch den Zweig 100 erfolgt.
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Der Zweig 100 entspricht dabei dem Stand der Technik, wie er zum Beispiel häufig in Serie verwendet wird. Dort werden die Radsollschlupfwerte RS_SW und damit auch die resultierenden Drehmomentanforderungen durch Stabilitätsmanagementsollwerte SMW auf der Basis eines Gier-Sollmomentes und eines Sollschwimmwinkels als zu regelnden Zustandsgrößen gebildet.
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Im Zweig 100 erfolgt die Bildung der Radschlupfsollwerte RS_SW durch einen bekannten Fahrdynamikregler 102 in Abhängigkeit von dem Signal LW des Lenkwunschgebers 46, vom Signal FW des Fahrerwunschgebers 30 (oder einer ein bestimmtes Drehmoment anfordernden Funktion des Steuergeräts 28 des Antriebsmotors 20). Zusätzlich geht in die Bildung der Radschlupf-Sollwerte RS_SW die Haftreibungszahl mue und die Fahrzeuggeschwindigkeit vx ein, die aus den Signalen der Raddrehzahlsensoren 34, 36, 38, 40, des Gierraten-Sensors 42 und des Querbeschleunigungssensors 44 geschätzt werden. Zur Bestimmung der Radschlupfsollwerte bestimmt der Fahrdynamikregler 102 dabei zunächst Sollwerte und Istwerte des Schwimmwinkels und der Gierrate.
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Dazu weist der bekannte Fahrdynamikregler 102 einen regelungstechnischen Beobachter auf, unter dem hier ein Echtzeit-Fahrzeug-Simulationsmodell verstanden wird. Das Echtzeit-Fahrzeug-Simulationsmodell ist als Programm realisiert, das im Fahrdynamikregler 102 abläuft und dabei unter anderem Istwerte des Schwimmwinkels aus Signalen eines Gierratensensors, eines Querbeschleunigungssensors, eines Lenkwinkelsensors und aus Werten einer Fahrzeuglängsgeschwindigkeit berechnet, die von einer untergeordneten Brems- und Antriebsschlupfreglerstruktur im Steuergerät unter anderem aus Signalen von Raddrehzahlsensoren ermittelt wird.
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Aus den Abweichungen der Istwerte von den Sollwerten wird das Giermoment berechnet, das benötigt wird, um die Istwerte des Schwimmwinkels und der Gierrate an ihre Sollgrößen anzugleichen. Zur physikalischen Realisierung dieses Gier-Sollmoments ermittelt der bekannte Fahrdynamikregler 102 die erforderlichen Radsollschlupfwerte RS_SW an den Antriebsrädern 16, 18 und übergibt diese Radsollschlupfwerte RS_SW über den Schalter 98 an den Antriebsschlupfregler 66, der aus den Radschlupfsollwerten RS_SW eine Drehmomentanforderung SMW für das Motorsteuergerät 28 bildet.
