DE102008042363A1

DE102008042363A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Fahrzeug-Differenzmoments

Info

Publication number: DE102008042363A1
Application number: DE102008042363A
Authority: DE
Inventors: Andreas Erban; Markus Henzler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: DE102008042363B4; EP2342108A1; CN102164790A; WO2010034543A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Erzeugung eines auf ein Fahrzeug wirkenden Differenzmoments wird durch Betätigen einer Radbremseinheit ein Differenzmoment zwischen zwei Fahrzeugrädern eingestellt und über ein weiteres Stellglied separat von der Radbremseinheit ein Differenzmoment erzeugt. Die Einstellung des gewünschten Differenzmoments erfolgt primär über das weitere Stellglied, wobei die Radbremseinheit ergänzend für den Fall zum Einsatz kommt, dass das Differenzmoment nicht über das weitere Stellglied einzustellen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines auf ein Fahrzeug wirkenden Differenzmoments nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2006 031 511 A1 ist ein Verfahren zum Stabilisieren eines Fahrzeugs in einer fahrdynamischen Grenzsituation bekannt, bei dem ein Fahrzeugregler durch automatisches Betätigen wenigstens einer Radbremse in den Fahrbetrieb eingreift. Um den Stabilisierungsvorgang schneller durchzuführen, wird an wenigstens einem Rad ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugt, das ein zusätzliches Giermoment bewirkt, welches die stabilisierende Wirkung des Bremseingriffs unterstützt. Neben der Stabilisierungswirkung kann situationsbezogen auch die Bremsverzögerung, welche durch Bremseingriff eintritt, durch das zusätzliche Antriebsmoment teilweise oder vollständig kompensiert werden.
Die Ansteuerung der Radbremsen erfolgt über ein Fahrzeugregelsystem wie beispielsweise ein ESP-System (elektronisches Stabilitätsprogramm) oder ein ABS (Anti-Blockiersystem). Bei dem Zusammenspiel von Bremsen der Räder einerseits und Aufbringen eines Antriebsmomentes andererseits ist darauf zu achten, dass die prinzipiell gegensinnigen Einflüsse von der Radbremse und von dem Antriebsmoment nicht zu Komforteinschränkungen führen. Zugleich sollen sich die stabilisierenden Wirkungen in bestmöglicher Weise ergänzen.
Außerdem ist darauf zu achten, dass die Verteilung von Antriebsmomenten auf die Fahrzeugräder sowie das Abbremsen einzelner Räder üblicherweise mit unterschiedlichen Fahrzeugregelsystemen durchgeführt wird, die im Fahrzeug aufeinander abzustimmen bzw. zu integrieren sind.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktion einer Fahrzeugregeleinrichtung, welche eine Radbremseinheit zum Aufbringen eines Differenzmomentes beaufschlagt, in möglichst effizienter Weise mit einem Stellglied zu kombinieren, welches separat von der Radbremseinheit ausgebildet ist und ebenfalls ein Differenzmoment auf das Fahrzeug erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von einem Fahrzeugregelsystem in einem Fahrzeug, bestehend aus einer Fahrzeugregeleinrichtung, welche mindestens eine Radbremseinheit umfasst, sowie einem weiteren Stellglied, über das separat von der Radbremseinheit ein auf das Fahrzeug wirkendes Differenzmoment zu erzeugen ist. Damit besteht die Möglichkeit, sowohl über die Fahrzeugregeleinrichtung und die Ansteuerung der Radbremseinheiten als auch über das weitere Stellglied jeweils ein Differenzmoment im Fahrzeug bereitzustellen.
Dem Differenzmoment kommen zwei wesentliche Aufgaben zu: Zum einen dient das Differenzmoment zur Erzeugung eines stabilisierenden Giermoments an mindestens einer Achse, beispielsweise zur Stabilisierung eines über/untersteuernden Fahrzeugs. Zum andern dient das Differenzmoment zur Traktionsunterstützung durch Erzeugung einer Sperrwirkung, indem ein Differenzbremsmoment (aktives Bremsen des durchdrehenden Rades) oder ein Differenzantriebsmoment an einer angetriebenen Achse zur Aufrechterhaltung der Traktion auf einseitig glatten Untergründen (μ_split) aufgebracht wird. Hierbei werden in der Regel im Traktionsfall im Anfahrbereich deutlich grössere Differenzmomente als beim Stabilisierungsfall des Fahrzeugs benötigt. Ein Diffenzmoment an zumindest einer angetriebenen Achse übt eine beabsichtigte Sperrwirkung im Fall von μ_split aus; das dabei entstehende Giermoment wird billigend in Kauf genommen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das gewünschte Differenzmoment primär über das weitere Stellglied erfolgt, welches unabhängig von der Betätigung der Radbremseinheit funktioniert. Die Radbremseinheit kommt nur für den Fall ergänzend zum Einsatz, dass das gewünschte Differenzmoment nur zum Teil oder gar nicht über das weitere Stellglied einzustellen ist.
Auf diese Weise wird eine Hierarchie bei der Einstellung des gewünschten Differenzmomentes festgelegt. Das Differenzmoment wird bevorzugt über das weitere Stellglied bereitgestellt, die Fahrzeugregeleinrichtung, welche eine Regeleinheit sowie die Radbremseinheiten umfasst, kommt nur ergänzend zum Einsatz. Diese hierarchische Struktur weist verschiedene Vorteile im Hinblick auf die Integration verschiedener Systeme und auch im Hinblick auf den Komfort auf. Es können zum einen unterschiedliche und separat voneinander ausgebildete Fahrzeugregeleinrichtungen und Stellglieder nach Art eines modular aufgebauten Systems miteinander kombiniert bzw. im Fahrzeug integriert werden. Diese Fahrzeugregeleinrichtungen bzw. Stellglieder können somit als einzelne Module unabhängig voneinander gefertigt werden und im Fahrzeug zu einem Gesamtsystem kombiniert werden. Der Fahrzeugregeleinrichtung, die die Radbremseinheit beaufschlagt, kommt hierbei eine sogenannte Watchdog- bzw. Überwachungsfunktion zu, da das Differenzmoment primär über das weitere Stellglied und nicht über die Radbremseinheiten erzeugt wird und die Radbremseinheiten nur für den Fall aktiviert werden, dass die Erzeugung des Differenzmoments allein über das weitere Stellglied nicht in hinreichender Weise sichergestellt ist. Das bedeutet für den Regelfall, dass das Differenzmoment ausschließlich über das weitere Stellglied erzeugt wird, was zu einer Komfortverbesserung beiträgt, da das weitere Stellglied üblicherweise ein Antriebsmoment gezielt auf eines oder auf mehrere Fahrzeugräder verteilt und somit keine im Prinzip gegenläufigen Momente auf die Fahrzeugräder wirken.
Die Integration der verschiedenen Systeme lässt sich auch in einfacher Weise bewerkstelligen, da beide Systeme momentenbasiert sind und auf der Basis der Momente gemeinsame Regelstrategien durchführbar sind. Beispielsweise wird eine Stellgröße eines Systems dem anderen System als Eingangsgröße zugeführt.
Grundsätzlich können verschiedene Typen von weiteren Stellgliedern gemeinsam mit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung zu einem Fahrzeugregelgesamtsystem integriert werden. Voraussetzung ist lediglich, dass das weitere Stellglied in der Lage ist, ein Differenzmoment im Fahrzeug zu erzeugen, wozu insbesondere aktiv einzustellende Stellglieder mit einer asymmetrischen Verteilung von Antriebsmomenten zählen. Hierunter fallen sogenannte Torque-Vectoring-Systeme, die ein aktives Kupplungsglied zur Antriebsmomentenverteilung zwischen den angetriebenen Rädern einer Achse bzw. zwischen angetriebenen Rädern unterschiedlicher Achsen umfassen. Darüber hinaus kommen auch elektromotorische Antriebe in Betracht, beispielsweise Radnabenmotoren, über die unterschiedlich hohe Antriebsmomente auf verschiedene Fahrzeugräder aufgebracht werden können. Derartige Elektromotoren sind vorzugsweise Bestandteil eines Hybridantriebs, zu dem neben den Elektromotoren auch ein Verbrennungsmotor zählt. Gegebenenfalls erfolgt der Antrieb des Fahrzeuges aber auch ausschließlich elektromotorisch. Eine weitere Möglichkeit, ein zusätzliches Differenzmoment über ein aktives Stellglied einzustellen, stellt beispielsweise eine Hinterradlenkung dar.
Das zusätzliche Stellglied kann entweder mit einer eigenen Reglereinheit versehen sein oder in die Regelstruktur der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung integriert werden. Im ersten Fall, also mit eigener Reglereinheit, ist das weitere Stellglied Bestandteil eines eigenen Fahrzeugregelsystems, welches mit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung zusammengeführt wird. Im zweiten Fall, also bei einem weiteren Stellglied ohne eigene Regiereinheit, können verhältnismäßig einfach aufgebaute Stellgliedsysteme verwendet werden, wobei die Regelung zur Einstellung des gewünschten Differenzmoments im weiteren Stellglied über die Reglerstruktur der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung durchgeführt wird.
Die genannte Struktur mit modular aufgebauter Fahrzeugregeleinrichtung und weiterem Stellglied, bei der das Differenzmoment bevorzugt über das weitere Stellglied eingesetzt wird, weist den Vorteil auf, dass bei einem Ausfall des weiteren Stellglieds das gewünschte Differenzmoment zumindest teilweise, vorzugsweise aber vollständig von der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung bereitgestellt werden kann, die aufgrund ihrer Überwachungsfunktion sofort eintritt, wenn das gewünschte Differenzmoment nicht oder nicht vollständig von dem weiteren Stellglied erzeugt werden kann. Man erhält auf diese Weise eine zusätzliche Sicherheit im Hinblick auf einen Systemausfall.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die tatsächlich realisierte Stellgröße des weiteren Stellgliedes als Arbeitspunkt für die Reglereinheit bereitgestellt wird, die der Radbremseinheit zugeordnet ist. Diese Vorgehensweise eignet sich insbesondere in der Ausführung des weiteren Stellgliedes als Bestandteil einer eigenständigen Fahrzeugregeleinrichtung, die mit einer eigenen Reglereinheit ausgestattet ist. Die die Radbremsen beaufschlagende Fahrzeugregeleinrichtung nutzt die tatsächlich realisierte Stellgröße als Arbeitspunkt, so dass die Regelung in der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung auf einem besseren Ausgangswert aufsetzen und damit schneller bzw. spontaner reagieren kann für den Fall, dass das gewünschte Differenzmoment nicht vollständig von dem weiteren Stellglied bereitgestellt werden kann. Sofern jedoch das weitere Stellglied das Differenzmoment vollständig einstellt, ist der Arbeitspunkt, auf dem die Reglereinheit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung aufsetzt, so bemessen, dass keine Regelabweichung entsteht und somit die Radbremsen auch nicht ergänzend in Funktion treten müssen, um das gewünschte Differenzmoment einzustellen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass ein von der Reglereinheit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung geliefertes Sollmoment dem weiteren Stellglied als Eingangsgröße zugeführt wird. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für weitere Stellglieder ohne eigene Reglereinheit, so dass die Regelung des weiteren Stellglieds von der Regiereinheit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung übernommen wird. Das weitere Stellglied wird somit in die Reglerstruktur der Fahrzeugregeleinrichtung eingebettet.
Die tatsächlich realisierte Stellgröße des weiteren Stellglieds wird der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung in jedem Fall zugeführt, also sowohl bei der Ausführung des Stellglieds ohne eigene Reglereinheit als auch in der Ausführung mit eigener Reglereinheit. Hierbei kann es aber zweckmäßig sein, vor dem Eingang in die Fahrzeugregeleinrichtung eine Begrenzung auf ein Stellgrößen-Maximum vorzunehmen, bei dem es sich um eine feste Größe handeln kann, gegebenenfalls aber auch um eine variable, von aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeugs und/oder des weiteren Stellglieds abhängige Größe, die beispielsweise von der Temperatur des Stellglieds abhängt. Hiermit wird sichergestellt, dass insbesondere bei einer Einbettung des weiteren Stellglieds in die Reglerstruktur der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung in dem weiteren Stellglied unter Beachtung von Randbedingungen und Sicherheitsvorschriften nur ein maximal mögliches Differenzmoment erzeugt wird. Sofern dies nicht ausreicht, um das gewünschte Differenzmoment im Fahrzeug einzustellen, tritt ergänzend die die Radbremsen beaufschlagende Fahrzeugregeleinrichtung in Kraft.
Weitere Begrenzungen können in der Fahrzeugregeleinrichtung vorgesehen sein, vorzugsweise im Anschluss an die dort vorhandene Reglereinheit. Das von der Reglereinheit gelieferte Sollmoment wird hierbei auf ein Sollmoment-Maximum begrenzt, welches vorzugsweise ebenfalls vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängt, beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Querbeschleunigung oder dem Reibwert zwischen den Rädern und der Fahrbahn. Auf diese Weise kann das Differenzmoment an den aktuellen Fahrzustand angepasst werden, wobei aus Sicherheitsgründen, beispielsweise bei sehr niedrigem Reibwert, eine Begrenzung durchgeführt werden kann.
Die Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung der Radbremse ist insbesondere ein ESP-Regelsystem (elektronisches Stabilitätsprogramm), über dessen Stellsignale die Radbremsen an Fahrzeugrädern gegenüberliegender Seiten beaufschlagt werden können. Grundsätzlich kommt aber auch ein sonstiger Fahrzeugregler in Betracht, beispielsweise eine Traktionskontrolle oder ein Anti-Blockiersystem.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug, das mit einer Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung von Radbremsen an den Fahrzeugrädern sowie mit einem Torque-Vectoring-System zur aktiven Verteilung von Antriebsmomenten auf unterschiedliche Fahrzeugräder ausgestattet ist,
2 ein Blockschaltdiagramm, das die Gesamtstruktur von der Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung der Radbremsen sowie dem Torque-Vectoring-System darstellt.
Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist Vorderräder 2 und 3 an einer Vorderachse 16 sowie Hinterräder 4 und 5 an einer Hinterachse 17 auf, wobei jedem Rad eine Radbremseinheit 6, 7, 8, 9 zugeordnet ist. Die Radbremseinheiten 6 bis 9 werden von Stellsignalen eines Regel- bzw. Steuergerätes 10 eingestellt, das beispielhaft Teil eines ESP-Regelsystems ist. Dem Regel- bzw. Steuergerät 10 werden Sensorsignale einer Sensorik 11 zugeführt, die sowohl eine Umfeldsensorik zur Detektierung des Fahrzeugumfeldes als auch eine Zustandssensorik zur Detektierung des aktuellen Fahrzeugzustandes enthalten kann. Die Umfeldsensorik umfasst beispielsweise Radarsensoren oder optische Sensoren, mit den Zustandssensoren können Fahrzeugstandsgrößen der Längs- und/oder Querdynamik wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugverzögerung, Querbeschleunigung oder Radschlupfwerte ermittelt werden.
Das Kraftfahrzeug 1 ist darüber hinaus mit einem vorderen und einem hinteren Torque-Vectoring-System 12 bzw. 13 ausgestattet, bei dem es sich um ein aktiv einstellbares Kupplungsstellglied handelt zur Verteilung von Antriebsmomenten zwischen einem linken und einem rechten angetriebenen Rad einer Achse. Jedem Torque-Vectoring-System 12 bzw. 13 ist eine Reglereinheit 14 bzw. 15 zugeordnet, wobei die Reglereinheiten 14 und 15 mit dem zentralen Regel- bzw. Steuergerät 10 kommunizieren. Die an unterschiedlichen Achsen wirkenden Torque-Vectoring-Systeme 12 und 13 können aber auch von einer gemeinsamen Reglereinheit eingestellt werden.
Im Ausführungsbeispiel ist jeder Achse 16, 17 des Kraftfahrzeugs 1 jeweils ein Torque-Vectoring-System 12 bzw. 13 zugeordnet, es handelt sich somit um ein Fahrzeug mit zwei angetriebenen Achsen. Grundsätzlich ist es aber auch im Rahmen der Erfindung ausreichend, lediglich an einer angetriebenen Achse ein Torque-Vectoring-System vorzusehen.
Darüber hinaus ist es für die Erfindung auch ausreichend bzw. möglich, kein Torque-Vectoring-System, sondern Radnabenmotoren in den Fahrzeugrädern vorzusehen, wobei die Radnabenmotoren gegenüberliegender Fahrzeugräder separat ansteuerbar sind, so dass auch auf diese Weise unterschiedliche Antriebsmomente an gegenüberliegende Fahrzeugräder aufgebracht werden können.
Sowohl über die Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung der Radbremse, die das Regel- bzw. Steuergerät 10 sowie die Radbremseinheiten 6 bis 9 umfasst, als auch über das Torque-Vectoring-System 12 bzw. 13 ist jeweils ein auf das Fahrzeug wirkendes Differenzmoment erzeugbar.
In 2 ist die Gesamtstruktur mit der Fahrzeugregeleinrichtung 20 zur Beaufschlagung der Radbremseinheiten 6 bis 9 und des Torque-Vectoring-Systems 12, 13 dargestellt. Die Fahrzeugregeleinrichtung 20 umfasst das Regel- bzw. Steuergerät 10, das am Ausgang als Regelgröße eine Regelabweichung Δv_Dif der Raddifferenzgeschwindigkeit v_Dif, die die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Rädern einer Achse angibt, und/oder eine Regelabweichung Δv_yaw der Gierrate v_yaw liefert. Die Regelgröße v_Dif bzw. v_yaw geht in eine Reglereinheit 21 der Fahrzeugregeleinrichtung 20 ein, die als Stellgröße ein Differenzmoment M_Dif liefert. Das Differenzmoment M_Dif stellt ein Sollmoment dar, das zunächst in einer nachfolgenden Begrenzungseinheit 22 auf ein Sollmoment-Maximum M_Dif,Lim begrenzt wird, das zweckmäßigerweise von den aktuellen Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs abhängt, beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Querbeschleunigung oder dem Reibwert zwischen den Rädern des Fahrzeuges und der Straße.
Im Anschluss an die Begrenzungseinheit 22 wird in einer Differenzstelle von dem gegebenenfalls auf das Sollmoment-Maximum M_Dif,Lim begrenzten Sollmoment M_Dif zur Ermittlung einer Regelabweichung ΔM_Dif das aktuelle, tatsächlich realisierte Differenzmoment M_Dif,Act als Stellgröße subtrahiert. Die Regelabweichung ΔM_Dif geht anschließend in eine ein dynamisches Modell des Torque-Vectoring-Systems 12, 13 enthaltende Einheit 23 ein, die die Aufgabe hat, eine eventuelle Phasendifferenz zwischen der Druckansteuerung in den Radbremseinheiten der Fahrzeugregeleinrichtung 20 und in dem Stellglied des Torque-Vectoring-Systems 12, 13 auszugleichen. Derartige Phasendifferenzen können aufgrund der schnelleren Reaktion der Radbremsen im Vergleich zum Stellglied des Torque-Vectoring-Systems auftreten. Mithilfe des dynamischen Modells in der Einheit 23 werden derartige Phasendifferenzen ausgeglichen.
Im Anschluss an die Einheit 23 fließt die dynamisierte Regelabweichung in eine weitere Begrenzungseinheit 24 ein, in der analog zur Begrenzungseinheit 22 eine Begrenzung vorzugsweise in Abhängigkeit der aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeuges wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird. Mit der Begrenzungseinheit 24 wird dem besonders sensiblen Ansprechen des dynamischen Fahrzeugverhaltens auf einen Eingriff über die Radbremsen Rechnung getragen.
Die Regelabweichung geht schließlich in den letzten Block der Fahrzeugregeleinrichtung ein, der die Radbremseinheiten 6 bis 9 enthält, über die der gewünschte Druck p_L bzw. p_R in den Radbremseinheiten an den Fahrzeugrädern unterschiedlicher Fahrzeugseiten eingestellt wird. Auf diese Weise ist es möglich, über die Fahrzeugregeleinrichtung 20 und die Beaufschlagung der Radbremseinheiten ein gewünschtes Differenzmoment im Fahrzeug zu generieren.
Das in 2 dargestellte Gesamtsystem enthält zusätzlich zu der Fahrzeugregeleinrichtung 20 auch das Torque-Vectoring-System 12, 13, über das ebenfalls ein Differenzmoment im Fahrzeug durch eine unterschiedliche Antriebsmomentenverteilung auf unterschiedliche Fahrzeugräder einstellbar ist. Im Zusammenwirken mit der Fahrzeugregeleinrichtung 20 kommen verschiedene, nachfolgend erläuterte Betriebsarten in Betracht.
Die verschiedenen Betriebsarten im Zusammenspiel von Fahrzeugregeleinrichtung 20 und Torque-Vectoring-System 12, 13 sind über Schalter S1 und S2 symbolisiert. Der Schalter S1 befindet sich zwischen dem Ausgang einer Begrenzungseinheit 26, die dem Torque-Vectoring-System 12, 13 zugeordnet ist, und der Reglereinheit 22, die Bestandteil der Fahrzeugregeleinrichtung 20 ist. Der Schalter S2 liegt in einem Rückführungsstrang zwischen dem Ausgang der der Reglereinheit 21 nachgeschalteten Begrenzungseinheit 22 und dem Eingang des Torque-Vectoring-Systems 12, 13, und zwar vor einer weiteren Begrenzungseinheit 25, die in diesem Rückführungszweig angeordnet ist. Die Schalter S1 und S2 stehen symbolisch für das Vorhandensein (geschlossener Schalter) bzw. Nichtvorhandensein (geöffneter Schalter) einer entsprechenden Verbindung zwischen den genannten Einheiten des Gesamtsystems.
In einer ersten Betriebsart ist der Schalter S1 geschlossen und der Schalter S2 geöffnet. Diese Betriebsart wird vorzugsweise für den Fall eingesetzt, dass das weitere Stellglied zum Erzeugen eines Differenzmomentes – im Ausführungsbeispiel das Torque-Vectoring-System – mit einer eigenen Reglereinheit versehen ist, über die das gewünschte Differenzmoment über das Torque-Vectoring-System einzustellen ist. In diesem Fall ist die Rückführungsschleife zwischen dem Ausgang der Reglereinheit 21 der Fahrzeugregeleinrichtung 20 und dem Eingang des Torque-Vectoring-Systems 12, 13 nicht zwingend erforderlich.
In der ersten Betriebsart mit geschlossenem Schalter S1 wird die tatsächlich im Torque-Vectoring-System 12, 13 realisierte Stellgröße M_Dif,Act, die in einer Begrenzungseinheit 26 gegebenenfalls auf ein Stellgrößen-Maximum M_Dif,Pot begrenzt wird, als Eingangsgröße der Reglereinheit 21 der Fahrzeugregeleinrichtung 20 zugeführt. Die tatsächlich realisierte Stellgröße M_Dif,Act, dient als Arbeitspunkt in der Reglereinheit 21 zur Ermittlung des Stellgrößen-Momentes M_Dif. Bei einer Reglereinheit 21 mit einem I-Anteil, beispielsweise einem PI-Regler, stellt die realisierte Stellgröße M_Dif,Act den Arbeitspunkt des Regelkreises den I-Anteil dar. Auf diesem Arbeitspunkt aufbauend ist ein besseres Ansprechverhalten des Reglers bzw. eine schnellere Einstellung des gewünschten Momentes durchführbar.
Zusätzlich wird die realisierte Stellgröße M_Dif,Act der Differenzstelle als Eingangsgröße zugeführt, und zwar auf der Ausgangsseite der Begrenzungseinheit 22, die sich an die Reglereinheit 21 anschließt. In der Differenzstelle wird, wie bereits oben beschrieben, die realisierte Stellgröße M_Dif,Act von der berechneten Stellgröße M_Dif subtrahiert, wodurch man die Regelabweichung ΔM_Dif erhält.
In einer zweiten Betriebsart ist der Schalter S1 geöffnet und der Schalter S2 geschlossen. Diese Betriebsart wird vorzugsweise für Stellglieder 12, 13 ohne eigene Regiereinheit eingesetzt. Bei geschlossenem Schalter S2 ist ein Rückführungszweig zur Rückführung des Sollmoments M_Dif als Eingangsgröße für das weitere Stellglied 12, 13 geschlossen. Im Rückführungszweig ist die Begrenzungseinheit 25 zur Begrenzung auf ein Maximum enthalten, die dem weiteren Stellglied 12, 13 zuzuführende Stellgröße als Solleingangsgröße ist mit M_Dif,Tar bezeichnet.
In den Begrenzungseinheiten 25 und 26, die sich im Rückführungszweig bzw. im Zweig des weiteren Stellgliedes befinden, erfolgt eine Begrenzung auf einen Maximalwert M_Dif,Pot, bei dem es sich um das über das weitere Stellglied 12, 13 maximal einstellbaren Moment handelt. M_Dif,Pot kann eine feste Größe sein, gegebenenfalls aber auch variabel, beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur im weiteren Stellglied.
In beiden Fällen, also sowohl bei geschlossenem Schalter S1 und geöffnetem Schalter S2 als auch bei geöffnetem Schalter S1 und geschlossenem Schalter S2, dient die Fahrzeugregeleinrichtung 20 als Sicherungsfunktion für den Fall, dass das gewünschte Differenzmoment nicht über das weitere Stellglied 12, 13 im Fahrzeug einstellbar ist. Nur in diesen Fällen erhält man eine Regelabweichung ΔM_Dif ungleich 0, die zu einer Beaufschlagung der Radbremseinheiten 6 bis 9 führt. Kann dagegen das gewünschte Differenzmoment vollständig von dem weiteren Stellglied 12, 13 eingestellt werden, so ist die in der Regeleinheit 21 gelieferte Stellgröße M_Dif identisch mit der tatsächlich realisierten Stellgröße M_Dif,Act aus dem weiteren Stellglied 12, 13, so dass auch die Regelabweichung ΔM_Dif zu null wird und die Radbremseinheiten 6 bis 9 nicht betätigt werden.
Die ergänzende Funktion der Fahrzeugregeleinrichtung 20 kommt auch für den Fall zum Tragen, dass das weitere Stellglied 12, 13 vollständig ausfällt. In diesem Fall wird das Differenzmoment komplett über die Beaufschlagung der Radbremseinheiten eingestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006031511 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines auf ein Fahrzeug wirkenden Differenzmoments, wobei durch Betätigen einer Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein Differenzmoment zwischen zwei Fahrzeugrädern (2, 3; 4, 5) einstellbar ist und über ein weiteres Stellglied (12, 13) separat von der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein Differenzmoment erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung eines gewünschten Differenzmoments primär über das weitere Stellglied (12, 13) und unabhängig von der Betätigung der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) erfolgt, wobei die Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ergänzend für den Fall zum Einsatz kommt, dass das gewünschte Differenzmoment nicht oder nur zum Teil über das weitere Stellglied (12, 13) einzustellen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die realisierte Stellgröße (M_Dif,Act) des weiteren Stellglieds (12, 13) den Arbeitspunkt einer der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) zugeordneten Reglereinheit (21) darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Reglereinheit (21) geliefertes Sollmoment (M_Dif) dem weiteren Stellglied (12, 13) als Solleingangsgröße (M_Dif,Tar) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Solleingangsgröße (M_Dif,Tar) auf ein Eingangsgrößen-Maximum (M_Dif,Pot) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall des weiteren Stellglieds (12, 13) das gewünschte Differenzmoment vollständig über eine Abbremsung der Fahrzeugräder (2, 3, 4, 5) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die realisierte Stellgröße (M_Dif,Act) des weiteren Stellglieds (12, 13) auf ein Stellgrößen-Maximum (M_Dif,Pot) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgrößen- bzw. das Eingangsgrößen-Maximum (M_Dif,Pot) von aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeugs und/oder des weiteren Stellglieds (12, 13) abhängt, beispielsweise von der Temperatur des Stellglieds.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Reglereinheit (21) gelieferte Sollmoment (M_Dif) auf ein Sollmoment-Maximum (M_Dif,Lim) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollmoment-Maximum (M_Dif,Lim) von aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeugs abhängt, beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Querbeschleunigung oder dem Reibwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz (ΔM_Dif) von dem von der Reglereinheit (21) gelieferten Sollmoment (M_Dif) und der realisierte Stellgröße (M_Dif,Act) des weiteren Stellglieds (12, 13) der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) als Stellgröße zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz (ΔM_Dif) in einem dynamischen Modell (23) des weiteren Stellglieds (12, 13) vor der Beaufschlagung der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) mit der Verstellbewegung des weiteren Stellglieds (12, 13) synchronisiert wird.
Fahrzeugregelsystem in einem Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Fahrzeugregeleinrichtung (20), die eine Reglereinheit (21) und eine Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) umfasst, wobei über die Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) eine Momentendifferenz zwischen zwei Fahrzeugrädern einstellbar ist, und mit mindestens einem weiteren Stellglied (12, 13), über das separat von der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein Differenzmoment erzeugbar ist.
Fahrzeugregelsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13) ein Achsdifferenzial mit integriertem Kupplungssystem zur Antriebsmomentenverteilung zwischen zwei Fahrzeugrädern (2, 3; 4, 5) ist.
Fahrzeugregelsystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13) mindestens einen Elektromotor zum Antrieb mindestens eines Fahrzeugrades (2, 3, 4, 5) umfasst.
Fahrzeugregelsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Fahrzeugräder (2, 3, 4, 5) mit jeweils einem elektrischen Radnabenmotor ausgestattet sind.
Fahrzeugregelsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugregeleinrichtung (20) zur Betätigung der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein ESP-Regelsystem (elektronisches Stabilitätsprogramm) ist.
Fahrzeugregelsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13) Teil einer weiteren Fahrzeugregeleinrichtung ist, die mit einer Reglereinheit ausgestattet ist.
Fahrzeugregelsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13) in die Reglerstruktur der ersten Fahrzeugregeleinrichtung (20) eingebettet ist, derart, dass ein von der Reglereinheit (21) der Fahrzeugregeleinrichtung (20) geliefertes Sollmoment (M_Dif,Tar) dem weiteren Stellglied (12, 13) als Eingangsgröße zuführbar ist.
Steuergerät enthaltend Mittel, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltet sind.