DE102009007357B4

DE102009007357B4 - Verfahren zur Ansteuerung eines aktiven Fahrwerks eines zweiachsigen zweispurigen Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102009007357B4
Application number: DE102009007357.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Weber Ingo
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2029-02-05
Also published as: DE102009007357A1

Abstract

Verfahren zur Ansteuerung eines aktiven Fahrwerks eines zweiachsigen zweispurigen Kraftfahrzeugs, bei dem mittels geeigneter Aktuatoren sowohl an den Rädern der Hinterachse als auch an den Rädern der Vorderachse in Vertikalrichtung orientierte und einem Wanken des Fahrzeugs-Aufbaus entgegen gerichtete Kräfte in die Radaufhängung zwischen dem jeweiligen Rad und dem Aufbau einleitbar sind, wobei zusätzlich zum Ziel, den Wankwinkel zu begrenzen, in die Ansteuerung der Aktuatoren neben einer Vorsteuerung im Hinblick auf die Querdynamik des Fahrzeugs auch eine Regelung im Hinblick auf die Querdynamik eingeht, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich der einzelnen zu berücksichtigenden Randbedingungen eine Priorisierung vorgenommen wird, wobei solange, als das Stellpotential der Aktuatoren bei weitem noch nicht ausgeschöpft ist, die Begrenzung des, Wankwinkels des Fahrzeug-Aufbaus auf einen Grenz-Wankwinkel die höchste Priorität und die fahrdynamische Regelung der Querdynamik die zweithöchste Priorität' hat, während in denjenigen Fällen, in denen das Stellpotential zumindest eines Aktuators nahezu oder im wesentlichen ausgeschöpft ist, die Stabilisierung des Fahrzustandes und somit die Regelung der Querdynamik die höchste Priorität hat..

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines aktiven Fahrwerks eines zweiachsigen zweispurigen Kraftfahrzeugs, bei dem mittels geeigneter Aktuatoren sowohl an den Rädern der Hinterachse als auch an den Rädern der Vorderachse in Vertikalrichtung orientierte und einem Wanken des Fahrzeugs-Aufbaus entgegen gerichtete Kräfte in die Radaufhängung zwischen dem jeweiligen Rad und dem Aufbau einleitbar sind.
Zum Stand der Technik wird auf die EP 1 568 521 A2 , die US 2005 / 0 067 213 A1 , die DE 102 54 211 A1 und die DE 10 2004 017 385 A1 verwiesen. Die in heutigen zweispurigen Kraftfahrzeugen verbauten sog. Wankstabilisierungssysteme, die ein aktives Fahrwerk im Sinne des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs darstellen, regeln maßgeblich den Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs, so dass bei der Ansteuerung eines Wankstabilisierungssystems vorrangig dessen sog. Vertikaldynamik betrachtet wird. Dabei wird mit einem Einachs- oder Zweiachs-Wankstabilisierungssystem der Wankwinkel des Fahrzeug-Aufbaus verringert, so dass der Reisekomfort für die Fahrzeug-Insassen deutlich ansteigt. Hingegen wird auf die Querdynamik und/oder auf die Längsdynamik des Fahrzeugs in Verbindung mit der Ansteuerung eines Wankstabilisierungssystems nur sehr eingeschränkt geachtet, weshalb hier noch ein deutliches Verbesserungspotenzial vorhanden ist. Zumeist wird heutzutage durch die Komfortauslegung des bzw. der Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems das Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs beeinflusst.
Vorliegend wurde nun erkannt, dass bei herkömmlichen Wankstabilisierungssystemen die Möglichkeiten zur Beeinflussung der unter fahrdynamischen Gesichtspunkten besonders wichtigen Querdynamik des Fahrzeugs bislang nur eingeschränkt genutzt werden, um das Fahrzeugverhalten zu optimieren, d.h. bislang wird das Potenzial der besagten Aktuatoren eines solchen aktiven Fahrwerks noch nicht ausgeschöpft. Dies hat zur Folge, dass ein mit einem üblichen Wankstabilisierungssystem ausgestattetes Fahrzeug bspw. stark untersteuernd durch die Kurve fährt.
In diesem Sinne soll vorliegend eine Verbesserung aufgezeigt werden (= Aufgabe der Erfindung). Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Verfahren zur Ansteuerung eines aktiven Fahrwerks eines zweiachsigen zweispurigen Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Ziel, den Wankwinkel zu begrenzen, in die Ansteuerung der Aktuatoren neben einer Vorsteuerung im Hinblick auf die Querdynamik des Fahrzeugs auch eine Regelung im Hinblick auf die Querdynamik eingeht.
Ausgehend von der weiteren Erkenntnis, dass bei herkömmlichen Wankstabilisierungssystemen auch die Möglichkeiten zur Beeinflussung der Längsdynamik des Fahrzeugs nur eingeschränkt genutzt werden, so dass bspw. bei Beschleunigungsmanövern die Räder des Fahrzeugs früher durchdrehen als bei vollständiger Ausnutzung der Möglichkeiten eines aktiven Fahrwerks, können in besonders vorteilhafter Weise die Querdynamik und die Längsdynamik und die Vertikaldynamik gleichzeitig gezielt beeinflusst werden, wenn in die Ansteuerung der Aktuatoren zusätzlich eine Vorsteuerung sowie eine Regelung im Hinblick auf die Längsdynamik des Fahrzeugs eingeht. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der weiteren Unteransprüche.
Für die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden im Weiteren zunächst die theoretischen Grundlagen erläutert und dabei auch die hierbei (sowie in den beigefügten Figuren) verwendeten Begriffe und Formelzeichen definiert. So bezeichnet

ARS: ein Wankstabilisierungssystem = aktive Roll-Stabilisierung
VA: die Vorderachse des Fahrzeugs
HA: die Hinterachse des Fahrzeugs
FVA,ARS: die vom ARS in die Vorderachse eingeleitete Kraft
FHA,ARS: die vom ARS in die Hinterachse eingeleitete Kraft
cRoll: das Verhältnis der durch die Aktuatoren des ARS initiierten Wankmoment-Abstützung als Quotient der an der Vorderachse eingeleiteten Kraft und der Summe der an der Vorderachse und an der Hinterachse eingeleiteten Kraft nach folgender Gleichung:

c_{R o l l} = \frac{F_{V A R S}}{F_{V A R S} + F_{H A R}}

Wenn also das Wankstabilisierungssystem die durchgeführte Wankmomentabstützung ausschließlich an der Vorderachse des Fahrzeugs vornimmt, so beträgt der Wert von c_Roll = 1, während dann, wenn die gesamte Wankmomentabstützung ausschließlich an der Hinterachse erfolgt, der Wert von c_Roll = 0 beträgt. Wenn das Verhältnis der Abstützung zwischen Vorderachse und Hinterachse genau gleich ist, ergibt sich ein Wert von c_Roll = 0,5.
Hinsichtlich des Fahrkomforts im Fahrzeug gilt dabei, dass der Fahrzeug-Aufbau unabhängig vom Wert von c_Roll nahezu gleich gut stabilisiert wird, solange die Gesamtabstützung des ARS an der Vorderachse und an der Hinterachse in Summe konstant ist.
Besteht das aktive Fahrwerk bzw. Wankstabilisierungssystem (= ARS) aus dem Fachmann bekannten sog. aktiven Querstabilisatoren, die bekanntlich mittig geteilt sind und als Aktuator einen Stellmotor enthalten, mit welchem die beiden Stabilisator-Hälften gezielt gegeneinander tordierbar sind, so gilt dann mit den folgenden Bezeichnungen

MARS,ges: gesamtes von den Aktuatoren der VA und der HA eingeleitetes (Torsions-)Moment bzw. Wankabstütz-Moment
MARS,VA: vom Aktuator der VA eingeleitetes (Torsions-)Moment
MARS,HA: vom Aktuator der HA eingeleitetes (Torsions-)Moment

M_{A R S, g e s} = M_{A R S, V A} + M_{A R S, H A} = c o n s t .

Bei Umsetzung des nun hier vorgeschlagenen Verfahrens, auf welches an späterer Stelle detailliert eingegangen wird, sind neben diesen bekannten Grundlagen bei sämtlichen möglichen fahrdynamischen Eingriffen die von den Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems maximal stellbaren Kräfte oder Momente zu berücksichtigen. Weiter ist festzustellen, dass es unter gewissen Randbedingungen im Hinblick auf die Fahrdynamik durchaus sinnvoll sein kann, ein Wanken des Fahrzeug-Aufbaus bis zu einer gewissen Intensität bzw. bis zu einem gewissen Wankwinkel zuzulassen, wobei in Fahrzuständen, die weit von einem kritischen Fahrzustand entfernt sind, bei der Ansteuerung dieser ARS-Aktuatoren dem Komfort der Fahrzeug-Insassen und somit einem möglichst geringen Wankwinkel die höchste Präferenz zugeteilt werden kann.
Zur weiteren Erläuterung wird auf die beigefügten 1 und 2 verwiesen, die eine prinzipielle Aufsicht in Vertikalrichtung (1) sowie eine Ansicht in Horizontalrichtung von vorne (2), d.h. gegen Fahrtrichtung, auf ein zweispuriges zweiachsiges Fahrzeug mit einem aktiven Fahrwerk bzw. einem Wankstabilisierungssystem, welches entsprechende Momente bzw. Kräfte entsprechend dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs in das Fahrwerk einzuleiten vermag, zeigen. Dabei haben die weiteren Bezeichnungen die folgende Bedeutung:

Die tief gestellten Indizes „l“, „r“ bezeichnen die linke („l“) bzw. die rechte („r“) Fahrzeug-Seite, während die tief gestellten Indizes „v“ und „h“ auf die Vorderachse („v“) bzw. die Hinterachse („h“) hinweisen. Ferner werden ebenfalls als tief gestellte Indizes die Koordinaten x, y und z eines kartesischen Koordinatensystems verwendet, welches wie üblich in das Fahrzeug gelegt ist, d.h. die x-Koordinate weist in Fahrzeug-Längsrichtung, die y-Koordinate weist in Fahrzeug-Querrichtung und die z-Koordinate weist in Vertikalrichtung.

Im Detail bezeichnet ferner:

Rv,l: ein Fahrzeug-Rad, hier das vordere linke Rad,
S: den Schwerpunkt des Fahrzeug-Aufbaus
S*: die Projektion des Schwerpunkts in Vertikalrichtung auf die Fahrbahn
hs: die Höhe des Schwerpunkts S über der Fahrbahn
lh: den Abstand der Hinterachse vom Schwerpunkt S
lv: den Abstand der Vorderachse vom Schwerpunkt S
sw: die Spurweite = Abstand zwischen den beiden Radaufstandspunkten einer Achse
Fy: die Seitenkraft bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs entsprechend einer durch eingelenkten Vorderräder vorgegebenen Bahn
Fz: die Vertikalkraft, d.h. die Gewichtskraft des Fahrzeug-Aufbaus,
Fz,ARS: die von einem Aktuator des Wankstabilisierungssystems bzw. aktiven Fahrwerks in die Radaufhängung eines Rades in Vertikalrichtung eingeleitete Kraft
MArs: das von den Aktuatoren des durch geteilte Stabilisatoren gebildeten Wankstabilisierungssystems bzw. aktiven Fahrwerks in die Radaufhängung eingeleitete Moment
Mz: das auf das Fahrzeug einwirkende Giermoment (um die z-Achse)
MAnt: das auf ein Rad wirkende Antriebsmoment
rRad: Radius eines Rades, insbesondere eines angetriebenen Rades
a: die Beschleunigung des Fahrzeug-Aufbaus in der durch einen tief gestellten Index angegebene Richtung
Jz: das Rotations-Trägheitsmoment des Fahrzeugs um die Vertikalachse
µGes: den Reibwert zwischen Rad (bzw. Reifen) und Fahrbahn
µy: den Kraftschlussbeiwert bzw. die Reibwertnutzung in der durch einen tief gestellten Index angegebenen Richtung, hier in Querrichtung
φ: den Wankwinkel (um die y-Achse), wobei grundsätzlich wie üblich durch einen Punkt oberhalb dieses bzw. allgemein eines Symbols die erste Ableitung über der Zeit und somit die (hier: Winkel-)- Geschwindigkeit sowie durch zwei Punkte oberhalb dieses bzw. eines Symbols die zweite Ableitung über der Zeit und somit die (hier: Winkel-)-Beschleunigung dargestellt ist
ψ: den Gierwinkel (um die z-Achse)
β: den Schwimmwinkel des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt

Für die Fahrdynamik des Fahrzeugs bedeutend ist, mit welchem Übersetzungsfaktor ein durch ein Wankstabilisierungssystem, d.h. durch das ARS erzeugtes Gegen-Wankmoment die Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung des Fahrzeugs beeinflusst. Für die Ermittlung des Übersetzungsfaktors der Radlasten gelten gemäß 1, 2 bei Fahrt des Fahrzeugs durch eine Rechtskurve und Einleitung von Kräften bzw. eines Moments durch die ARS-Aktuatoren die folgenden Zusammenhänge:
Mit der Moment-Bilanz um den rechten Rad-Aufstandspunkt gilt: $- F_{y} \cdot h_{s} - F_{z, l} \cdot s_{w} + F_{z} \cdot \frac{s_{w}}{2} - F_{z, A R S} \cdot s_{w} = 0$
Die Radlast am kurveninneren Rad berechnet sich wie folgt: $F_{z, l} = F_{z} \cdot \frac{1}{2} - F_{y} \cdot \frac{h_{s}}{s_{w}} - F_{z, A R S}$
Für die Moment-Bilanz um den Punkt S* gilt: $- F_{y} \cdot h_{s} + F_{z, r} \cdot \frac{s_{w}}{2} - F_{z, l} \cdot \frac{s_{w}}{2} - 2 \cdot F_{z, A R S} \cdot \frac{s_{w}}{2} = 0$
Für die Querkraft in Abhängigkeit von der Radlastdifferenz gilt: $F_{y} = m \cdot a_{y} = \frac{s_{w}}{2 \cdot h_{s}} \cdot Δ F_{z} = \frac{s_{w}}{2 \cdot h_{s}} \cdot (Δ F_{z, V A} + Δ F_{z, H A})$
mit: $Δ F_{z} = F_{z, r} - F_{z, l} - 2 \cdot F_{z, A R S}$
und mit: $Δ F_{z} = ƒ (a_{y}, a_{x} u, A R S)$
Damit ergibt sich der Übersetzungsfaktor zu: $\frac{s_{w}}{2 \cdot h_{s}}$
Hinsichtlich der Querdynamik bzw. Gierdynamik des Fahrzeugs gelten folgende Zusammenhänge:
Für die Summe aller Querkräfte in y-Richtung gilt: $F_{y} = F_{y, l} + F_{y, r} = F_{y, V A} + F_{y, H A}$
Für Querkraft gilt in Abhängigkeit des relevanten Kraftschlussbeiwerts µ_y mit den Achslasten: $F_{y} = μ_{y} \cdot F_{z, g e s} = μ_{y} \cdot (F_{z, V A} + F_{z, H A})$
wobei µ_y = f(a_x, F_z,...), d.h. von diversen Größen abhängig ist. $F_{y, A c h s e} = μ_{y} \cdot (F_{z, l, A c h s e} + F_{z, r, A c h s e}) = μ_{y} \cdot F_{z,0, A c h s e}$
Je höher die Radlastdifferenz an der jeweiligen Achse ist, desto geringer ist bekanntlich die insgesamt übertragbare Querkraft an dieser Achse, und zwar aufgrund der dem Fachmann bekannten sog. Reifendegression. Vorliegend nun sei der Radlasteinfluss vereinfacht linear bzw. hyperbolisch dargestellt. (Bekanntlich wird bei Pacejka dieser Einfluss mit einem Polynom n-ter Ordnung abgebildet). Zum Verständnis der Zusammenhänge reicht vorliegend jedoch die folgende vereinfachte Darstellung aus: $F_{y, A c h s e} \approx \frac{1}{1 + \frac{Δ F_{z, A c h s e}}{F_{z,0, A c h s e}}} \cdot μ_{y} \cdot F_{z,0, A c h s e}$
Wenn zusätzlich eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs über dessen Räder umzusetzen ist, so verringern sich die an den Rädern der angetrieben bzw. abgebremsten Achse übertragbaren Kräfte. Dies ist auf Basis der dem Fachmann bekannten Reibwertellipse erklärbar, die besagt, dass bei gleichzeitigen Längskräften und Querkräften das jeweilige Übertragungspotential sinkt, gemäß folgendem Zusammenhang: $μ_{g e s} = \sqrt{(u_{x}^{2} + μ_{y}^{2})}$
Schließlich gilt für das Giermoment in Abhängigkeit der Querkräfte an der jeweiligen Achse die folgende Gleichung: $M_{z} = φ \cdot J_{z} = l_{v} \cdot F_{y, V A} - l_{h} \cdot F_{y, H A}$
Für das Giermoment in Abhängigkeit von den Radlastdifferenzen an der jeweiligen Achse gilt folgender Zusammenhang: $M_{z} = φ \cdot J_{z} \approx l_{v} \cdot \frac{1}{1 + \frac{Δ F_{z, V A}}{F_{z,0, V A}}} \cdot μ_{y} \cdot F_{z,0, V A} - l_{h} \cdot \frac{1}{1 + \frac{Δ F_{z, H A}}{F_{z,0, H A}}} \cdot μ_{y} \cdot F_{z,0, H A}$
Es ist festzustellen, dass das Giermoment durch eine Erhöhung oder Verringerung der Wankmoment-Abstützung des Fahrzeug-Aufbaus sowie durch eine Veränderung des an der Vorderachse und des an der Hinterachse abgestützten Wankmoment-Anteils, d.h. quasi durch eine Verlagerung der Wankmoment-Abstützung von vorne nach hinten und umgekehrt beeinflusst werden kann. Bei Übersteuern des Fahrzeugs, also einem zu großem Wert des Giermoments M_z kann die Radlastdifferenz an der Vorderachse (= ΔF_z,VA) erhöht werden, um hierdurch das Giermoment zu verringern. Alternativ kann die Radlastdifferenz an der Hinterachse (= ΔF_z,HA) erniedrigt werden, um die Querkraft an der Hinterachse zu erhöhen und somit das Fahrzeug zu stabilisieren.
Für die im weiteren erläuterten Einflüsse eines Wankstabilisierungssystems auf die Längsdynamik des Fahrzeugs wird auf die beigefügten 3, 4 verwiesen, die abermals eine prinzipielle Aufsicht in Vertikalrichtung (3) sowie nun eine Ansicht in Horizontalrichtung von der Seite und somit in Querrichtung (4) auf ein zweispuriges zweiachsiges Fahrzeug zeigen.
Dabei gelten hinsichtlich der Längsdynamik des Fahrzeugs und somit auch hinsichtlich der Traktion die folgenden Zusammenhänge: Bei einem Fahrzeug mit nur einer angetriebenen Achse sollte die Achslastdifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad der angetriebenen Achse möglichst gering sein, um die Übertragung der Antriebskräfte zu maximieren. Somit sollte bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb die Achslastdifferenz an der Vorderachse möglichst gering sein und bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb die Achslastdifferenz an der Hinterachse. $F_{x, A c h s e} \approx \frac{1}{1 + \frac{Δ F_{z, A c h s e}}{F_{z,0, A c h s e}}} \cdot μ_{x} \cdot F_{z,0, A c h s e}$
Bei einem allradgetriebenen Fahrzeug sollte die Radlastdifferenz an den Achsen möglichst gleichmäßig bzw. proportional zur Achslastverteilung und Antriebsmoment-Verteilung eingestellt werden. $F_{x} \approx \frac{1}{1 + \frac{Δ F_{z}}{F_{z,0}}} \cdot μ_{x} \cdot F_{z,0}$
Um eine maximale Traktion zu erreichen, sollte die Radlastdifferenz gegen Null gehen, d.h. ΔF_{z,angetriebene Achse} => 0, womit F_z,l = F_z,r ist.
Für die Kräftebilanz in Längsrichtung mit Unterscheidung rechts und links gilt: $F_{x} = m \cdot a_{x} = F_{x, l} + F_{x, r} = F_{z, l} \cdot μ_{l} + F_{z, r} \cdot μ_{r}$
Dann gilt mit F_x = µ_x · (F_z,VA + F_z,HA) der folgende Zusammenhang: $F_{x} \approx \frac{1}{1 + \frac{Δ F_{z, V A}}{F_{z,0, V A}}} \cdot μ_{x} \cdot F_{z,0, V A} + \frac{1}{1 + \frac{Δ F_{z, H a}}{F_{z,0, H A}}} \cdot μ_{x} \cdot F_{z,0, H A}$
mit $μ_{x} = ƒ (a_{y}, F_{z}, \dots)$
Wenn zusätzlich eine Querbeschleunigung vorliegt, so sinkt der Kraftschlussbeiwert in Längsrichtung aufgrund der dem Fachmann bekannten Reibwertellipse. Insbesondere bei hohen Querbeschleunigungen führt dies zu einem starken Traktionsverlust. Umgekehrt führen stark schlupfende Räder bei hoher Querdynamik zu einer instabilen Achse, da dann die abstützbare Querkraft an der angetriebenen Achse stark abnimmt.
Für die Bestimmung der Längskraft in Abhängigkeit des Antriebsmoments werden die folgenden Bilanzen gebildet:

Längskräftebilanz: F_x = F_x,VA + F_x,HA
Drallsatz am Rad J_Rad · φ_Rad = -F_x,HA · r_Rad + M_Ant

Damit gilt $F_{x, a n g e t r, A c h s e} = \frac{M_{A n t}}{r_{R a d}} - J_{R a d} \cdot φ_{R a d} \cdot \frac{1}{r_{R a d}}$
Für stationäre Vorgänge gilt: $F_{x, a n g e t r, A c h s e} = \frac{M_{A n t}}{r_{R a d}}$
Nach diesen grundlegenden Erläuterungen werden nun die für ein aktives Fahrwerk mit einem Wankstabilisierungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagenen Maßnahmen beschrieben, wobei zunächst selbstverständlich das Ziel besteht, den Wankwinkel des Fahrzeug-Aufbaus zu begrenzen bzw. falls möglich so gering als möglich zu halten.
Weiterhin trägt zur Ansteuerung der besagten Aktuatoren des Wankstabilisierungssystems eine Vorsteuerung hinsichtlich der Querdynamik des Fahrzeugs bei, wobei insbesondere die grundsätzliche Ausprägung des o.g. Faktors c_Roll festgelegt wird. Dabei kann in Abhängigkeit des grundsätzlichen Verhaltens des Fahrzeugs, d.h. abhängig davon, ob dieses eher zum Untersteuern oder zum Übersteuern neigt, die Grundauslegung der aktiven Wankstabilisierung dazu verwendet werden, um das querdynamische Fahrverhalten so zu beeinflussen, dass das Fahrzeug ein tendenziell neutrales bis leicht untersteuerndes Fahrverhalten aufweist. Durch die Wahl des Faktors c_Roll ist dies einfach möglich. Je größer der Anteil des an der Vorderachse abgestützten Wankmoments wird, desto mehr untersteuert das Fahrzeug. Je mehr hingegen eine Wankmomentabstützung an der Hinterachse erfolgt, desto mehr übersteuert das Fahrzeug. Bei einem neutralen Basisfahrwerk und einem Wert für c_Roll = 0,5 ist das Gesamtfahrverhalten tendenziell neutral.
Vorzugsweise wählt man in einem Bereich der Fahrzeug-Geschwindigkeit („v_Fzg“) von circa 100 km/h ein eher neutrales Fahrverhalten, während man bei höheren Fahr-Geschwindigkeiten ein eher untersteuerndes Fahrverhalten einstellt, um das Fahrzeug gut beherrschbar zu machen. Ein solcher oder anderer geeignet gewählter Zusammenhang, der als querdynamisches Referenzmodell bezeichnet werden kann und ein Sollverhalten des Fahrzeugs beschreibt, kann beispielsweise durch eine kennfeldbasierte Umsetzung realisiert sein. Die 5a, 5b stellen dies beispielhaft dar.
Zusätzlich zu dieser reinen Vorsteuerung hinsichtlich der Fahrzeug-Querdynamik geht im Hinblick auf diese Querdynamik nun auch eine Regelung mit Rückführung eines gemessenen Zustandes und eines daraufhin erfolgenden Soll-Ist-Abgleichs in die Ansteuerung der besagten Aktuatoren des Wankstabilisierungssystems ein, wobei es sich im wesentlichen um eine Gierratenregelung handelt, d.h. es wird bspw. die Ist-Gierrate des Fahrzeugs mit einer anhand eines geeigneten Modells ermittelten SollGierrate verglichen.
Wie bereits ausgeführt wurde, neigt das Fahrzeug umso mehr zum Untersteuern, je größer der Anteil des an der Vorderachse abgestützten Wankmoments ist. Beim Untersteuern des Fahrzeugs kann also durch Erhöhung des Anteils des Wankabstützmoments an der Hinterachse und durch eine Erniedrigung des Anteils des Abstützmoments an der Vorderachse ein tendenziell mehr übersteuerndes Fahrverhalten erzeugt werden. Dies rührt daher, dass durch diese Maßnahme die Radlastdifferenz an der Vorderachse verringert und an der Hinterachse erhöht wird. Dies führt zu einer Erhöhung der Querkraft an der Vorderachse und zu einer Erniedrigung der Querkraft an der Hinterachse
Je größer der Anteil des an der Hinterachse abgestützten Wankmoments ist, desto übersteuernder ist das Fahrzeug. Beim Übersteuern des Fahrzeugs kann also durch eine Erhöhung des Wankabstützmoments an der Vorderachse und/oder durch eine Erniedrigung des Abstützmoments an der Hinterachse ein tendenziell mehr untersteuerndes Fahrverhalten erreicht werden. Durch diese Maßnahme wird nämlich die Radlastdifferenz an der Vorderachse erhöht und an der Hinterachse erniedrigt, was die übertragbare Querkraft an der Vorderachse erniedrigt und an der Hinterachse erhöht.
Ein zugehöriger entsprechender Regelkreis ist in der beigefügten 6 dargestellt. Dabei wird zur Regelung ein Referenzmodell benötigt, welches das querdynamische Referenzverhalten beispielsweise in Form einer Sollgierrate und/oder eines Sollschwimmwinkels und/oder einer Sollschwimmwinkelgeschwindigkeit als vorzugsweise aus einem geeigneten Modell ermittelten Sollverhalten beschreibt, wobei kontinuierlich ein Vergleich mit dem realen Verhalten des Fahrzeugs, welches mit geeigneten Sensoren ermittelt werden kann, durchgeführt wird. Bei einer nennenswerten Abweichung des Ist-Verhaltens vom Soll-Verhalten greift ein Regler ein und steuert die ARS-Aktuatoren solchermaßen an, dass das Sollverhalten bestmöglich erreicht wird. Die Regelung kann hierbei auf einem PID-Regler oder auf einer Zustandsregelung oder ähnlichem basieren. Der Vorteil eines an beiden Achsen des Fahrzeugs wirksamen Wankstabilisierungssystems liegt hierbei in der in gewissen Grenzen voneinander unabhängigen Einstellmöglichkeit von Wankwinkel und Gierverhalten des Fahrzeugs, d.h. es kann gezielt ein Gierverhalten eingestellt werden, ohne dabei nennenswerte Beschränkungen hinsichtlich des sich einstellenden Wankwinkels zulassen zu müssen. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, dass bei hochdynamischen Fahrmanövern der hohe Gierratengradient durch den Wankwinkel und den Wankgradienten aktiv bekämpft werden kann. Hierbei wird wie beschrieben die Gierbeschleunigung sowie die Lenkwinkelgeschwindigkeit und ggf. weitere Größen zur Regelung herangezogen. Dies führt insbesondere in Kombination mit regelbaren aktiven Dämpfern bei bspw. einfachen und doppelten Fahrspurwechseln zu einer deutlichen Verbesserung des Fahrverhaltens und somit zu einer höheren Ausfahrtsgeschwindigkeit bei diesem Fahrmanöver. Auch bei einer Slalomfahrt kann hier ein Zuwachs an Fahrstabilität erreicht werden.
Weiterhin kann in die Ansteuerung der besagten Aktuatoren des Wankstabilisierungssystems eine Vorsteuerung hinsichtlich der Längsdynamik des Fahrzeugs eingehen. Mit Hilfe einer längsdynamischen Vorsteuerung - eine solche ist beispielhaft in 7 dargestellt - ist es möglich, das durch die Grundauslegung eines Fahrzeugs bzw. von dessen Fahrwerk festgelegte Beschleunigungsverhalten dieses Fahrzeugs zu beeinflussen. Hierbei muss beachtet werden, dass das angetriebene kurveninnere Rad möglichst nicht durchdrehen soll und das kurvenäußere Rad im Antriebsfall nie durchdrehen sollte, um ein möglichst stabiles Fahrzeugverhalten zu erreichen. Dies kann erreicht werden, indem die oben beschriebene rein querdynamische Vorsteuerung für den Antriebsfall solchermaßen modifiziert wird, dass eine möglichst gute Traktion erreicht wird. Für einen Heckantrieb bedeutet dies, dass die Radlastdifferenz an der Hinterachse möglichst gering gehalten werden muss, während bei angetriebener Vorderachse die Radlastdifferenz an dieser Vorderachse möglichst gering zu halten ist. Gleichzeitig sollte hierdurch die Querdynamik des Fahrzeugs so wenig als möglich negativ beeinflusst werden.
Mit den oben dargestellten Formeln ergibt sich bei einer Lage des Schwerpunkts S in der Mitte zwischen der Vorderachse und der Hinterachse sowie im stationären Antriebsfall folgender Zusammenhang für einachsgetriebene Fahrzeuge, wobei der Index „ki“ für das kurveninnere Rad und der Index „ka“ für das kurvenäußere Rad steht: $F_{x, k i} = μ \cdot F_{z, k i} = \frac{M_{A n t}}{2 \cdot r_{R a d}}$
$F_{z, k i} = \frac{1}{4} \cdot F_{z} - \frac{1}{2} \cdot F_{y} \cdot \frac{h_{s}}{s_{w}} - F_{z, A R S, k i}$
$F_{z, A R S, max, k i} = \frac{1}{4} \cdot F_{z} - \frac{1}{2} \cdot F_{y} \cdot \frac{h_{s}}{s_{w}} - \frac{M_{A n t}}{2 \cdot r_{R a d} \cdot μ}, mit F_{z} = m \cdot g und F_{y} = m \cdot a_{y},$
Für allradgetriebene Fahrzeuge gilt folgende Gleichung: $F_{z, A R S, m a x, k i, A l l r a d} = \frac{1}{4} \cdot F_{z} - \frac{1}{2} \cdot F_{y} \cdot \frac{h_{s}}{s_{w}} - \frac{M_{A n t}}{4 \cdot r_{R a d} \cdot μ}$
Wenn der Anteil des Wankstabilisierungssystems an der Radlastverlagerung größer als F_z,ARS,max gewählt wird, so dreht das kurveninnere Rad durch, was verhindert werden sollte, um ein möglichst gutes Fahrverhalten zu erreichen.
Für die kurvenäußere Seite des Fahrzeugs gilt folgender Zusammenhang: $F_{x, k a} = μ \cdot F_{z, k a} = \frac{M_{A n t}}{2 \cdot r_{R a d}}$
$F_{z, k a} = \frac{1}{4} \cdot F_{z} + \frac{1}{2} \cdot \frac{h_{s}}{s_{w}} + F_{z, A R S, k a}$
$F_{z, A R S, max, k a} = \frac{M_{A n t}}{2 \cdot r_{R a d} \cdot μ} - \frac{1}{4} \cdot F_{z} - \frac{1}{2} \cdot F_{y} \cdot \frac{h_{s}}{s_{w}}$
Gemäß einem solchen Ansatz kann ein längsdynamisches Referenzmodell, welches ein Sollverhalten für den Antriebsfall beschreibt, im Sinne einer Vorsteuerung (nach 7) gebildet sein. Alternativ zu einem derartigen Ansatz ist es möglich, einen kennfeldbasierten Ansatz (analog der weiter oben beschriebenen querdynamischen Vorsteuerung) zu wählen. Eine bevorzugte Eingangsgröße kann hierbei der vom Fahrer vorgegebene Lastwunsch an das Fahrzeug-Antriebsaggregat bzw. das von diesem abgegebene Antriebsmoment (bzw. ein Sollwert desselben) sein.
Zusätzlich zu einer solchen „längsdynamischen“ Vorsteuerung kann nun im Hinblick auf die Längsdynamik des Fahrzeugs auch eine Regelung bspw. gemäß 8 in die Ansteuerung der besagten Aktuatoren des Wankstabilisierungssystems eingehen, wobei es sich im wesentlichen um eine Traktionsregelung handelt.
Je höher eine Radlastdifferenz an einer angetrieben Achse ist, desto früher neigt ein Rad dieser Achse beim Beschleunigen zum Durchdrehen. Dies kann verhindert werden, indem die Radlastdifferenz an der jeweiligen Antriebsachse durch eine Reduktion des Wankabstützmoments verringert wird, wie vorhergehend beschrieben. Jedoch liegt hier eine starke Wechselwirkung mit der Querdynamik des Fahrzeugs vor. Sowie ein angetriebenes Rad des Fahrzeugs den vorgegebenen Schlupfbereich oder Beschleunigungsbereich überschreitet, wird nun erfindungsgemäß eine auf ein Wankstabilisierungssystem des Fahrzeugs einwirkende Regelung aktiviert, um dieses Rad wieder zu stabilisieren. Dies wirkt sich sowohl auf die Längsdynamik als auch auf die Querdynamik des Fahrzeugs positiv aus. Eine solche Regelungsfunktion ist der beigefügten 8 beispielhaft dargestellt. Dabei ist mit λ_Soll ein vorgegebener (maximaler) Sollschlupf bezeichnet, wobei weiterhin eine Sollbeschleunigung des Rades vorgegeben sein kann. Ein zugehöriger Regelkreis kann wie in Verbindung mit 6 erläutert aufgebaut sein, d.h. die Sollgrößen werden mit den entsprechenden gemessenen Ist-Größen verglichen und es wird angestrebt, eine festgestellte nennenswerte Ist-Soll-Abweichung zu minimieren.
Eine solche hier vorgeschlagene Regelungsfunktion, kann eine bei heutigen Fahrzeugen bereits weit verbreitete sog. Antriebsschlupfregelung unterstützten, so dass letztere erst später eingreifen und mit einem solchen Eingriff das vom Fahrzeug-Antriebsaggregat abgegebene Antriebsmoment reduzieren muss. Somit erhöht sich der befahrbare Grenzbereich des Fahrzeugs und dieses bleibt länger stabil. Insbesondere bei Fahrzeugen mit starker Durchdrehneigung am kurveninneren Antriebsrad kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine deutliche Verbesserung erzielt werden. Sollte tatsächlich einmal der Fall eintreten, dass die Haftung zwischen dem kurvenäußeren Antriebsrad und der Fahrbahn „abreißt“, so kann durch entsprechende umgekehrte Aktivierung des jeweiligen ARS-Aktuators die Radlastdifferenz an dieser angetriebenen Achse erhöht und somit das kurvenäußere Antriebsrad schneller stabilisiert werden.
Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann bei der Ansteuerung der Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems nach Patentanspruch 1 in einem querdynamischen Referenzmodell zusätzlich ein Fahrzeug-Sollverhalten bei Lastwechsel berücksichtigt werden. Bekanntlich neigt bei Lastwechseln ein frontgetriebenes Fahrzeug zum Untersteuern und ein heckgetriebenes Fahrzeug zum Übersteuern. Dieser unerwünschte Effekt kann nun nach entsprechender Erkennung eines Lastwechselvorgangs und bei einem frongetriebenen Fahrzeug durch eine entsprechend verstärkte Wankmoment-Abstützung an der Hinterachse bzw. bei einem heckgetriebenen Fahrzeug an der Vorderachse verhindert bzw. zumindest minimiert werden. Dabei kann grundsätzlich der gleiche Mechanismus wie bei der weiter oben beschriebenen querdynamischen Vorsteuerung verwendet werden, jedoch mit anderen Erkennungsalgorithmen und ggf. mit geeignet abgewandelten Sollverhalten. Was einen möglichen Erkennungsalgorithmus für das Auftreten eines Lastwechselfalls betrifft, so erfährt das Fahrzeug bei einem Lastwechsel eine Längsverzögerung, obwohl es nicht abgebremst wird. Mit Hilfe eines Störgrößenbeobachters ist dieser Zustand erkennbar und es kann aktiv eine entsprechende Vorsteuerung bezüglich der Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems durchgeführt werden noch ehe die beschriebene Gierratenregelung aktiv werden muss. Ein solcher Störgrö-ßenbeobachter kann hierfür bspw. das sog. Motorschleppmoment des Antriebsaggregats verfolgen.
Weiterhin kann bei der Ansteuerung der Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems in einem längsdynamischen Referenzmodell zusätzlich ein Sollverhalten bei sog. Teilbremsen des Fahrzeugs sowie der Übergang vom Teilbremsen zu einer Vollbremsung berücksichtigt werden. Beim Teilbremsen neigt ein Fahrzeug zum Übersteuern. Dies kann durch eine gezielte vorgesteuerte Veränderung des Verhältnisses des Wankabstützungsmoments an der Vorderachse zu demjenigen an der Hinterachse teilweise kompensiert werden. Die Übersteuer-Neigung wird dann nahezu neutral und somit wird das Fahrzeug besser beherrschbar. Vorzugsweise kann dies durch eine kennfeldbasierte Umsetzung analog 7 und der zugehörigen Erläuterung realisiert werden, wobei beim Teilbremsen stets eine verstärkte Abstützung an der Vorderachse erfolgen sollte, um das durch das Teilbremsen bedingte Übersteuern zu kompensieren und wieder ein neutrales bis leicht untersteuerndes Fahrverhalten zu erzeugen.
Bei einer Vollbremsung hingegen neigt ein Fahrzeug eher zum Untersteuern, da auf allen vier Rädern versucht wird, die bestmögliche Verzögerung zu erreichen. Gleichzeitig soll das Fahrzeug aber auch dem Sollkurs des Fahrers folgen. Dies kann entweder durch eine Reduktion des Schlupfes am jeweiligen Rad oder/und durch eine Veränderung des Abstützungsmoments bzw. der Radlastdifferenz an der jeweiligen Achse erreicht werden. Dies kann wiederum mit Hilfe der Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems eingestellt werden. Somit kann die Spurstabilität des Fahrzeugs erhöht und gleichzeitig der Bremsweg verkürzt werden.
Von besonderer Wichtigkeit kann hierbei die Erkennung des Übergangs vom Teilbremsen zu einer Vollbremsung sein, um die Verteilung der Wankmoment-Abstützung daraufhin geeignet anpassen zu können, denn bei einer Teilbremsung sollte die Wankmoment-Abstützung verstärkt an der Vorderachse erfolgen, während bei der Vollbremsung die Wankmoment-Abstützung verstärkt an der Hinterachse erfolgen sollte. Einstellbar ist dies grundsätzlich mittels einer oben beschriebenen längsdynamischen Vorsteuerung in einem ersten Schritt, an den sich die weiter oben beschriebene sog. Gierratenregelung in einem zweiten Schritt anschließen kann. Erkannt werden kann Teilbremsen bzw. Vollbremsen dabei bspw. durch Überwachung des Bremsdrucks und der Schlupfe der Räder des Fahrzeugs. So kann, solange sich kein Rad in einer Regelung (= Bremsdruck-Regelung) eines gängigen Antiblockiersystems („ABS“) befindet und ein bestimmter Mindestbremsdruck anliegt, mit zunehmendem vom Fahrer vorgegebenen Bremsruck das Wankmoment durch das Wankstabilisierungssystem zunehmend verstärkt an der Vorderachse abgestützt werden. Sobald jedoch ein einziges Rad den vorgegebenen Sollschlupf des Antiblockiersystems überschreitet, kann bezüglich der Wankmomentabstützung zunehmend die Standardverteilung zwischen Vorderachse und Hinterachse eingestellt werden. Wenn an zwei oder drei Rädern des Fahrzeugs eine Bremsdruckregelung durch das Antiblockiersystem vorgenommen wird, so kann eine neutrale Verteilung des Wankabstützmomentes vorgenommen werden, während dann, wenn an sämtlichen Rädern eine Bremsdruck-Regelung (durch das ABS) vorgenommen wird, das Wankmoment verstärkt an der Hinterachse abgestützt wird. Eine entsprechende Umsetzung einer Vorsteuerung kann bspw. kennfeldbasiert oder mit einer Fuzzy-Logik erfolgen. Gleichzeitig sollte das absolute Bremsdruckniveau betrachtet werden, um diese Abfragen zu festigen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiterhin das Spurwechselverhalten des Fahrzeugs geeignet beeinflusst werden und eine Unterstützung bei Ausweichmanövern erfolgen, wobei in Kombination mit zumindest semiaktiven Schwingungsdämpfern in der Radaufhängung eine weitere Verbesserung dieses gewünschten Verhaltens erzielt werden kann. Üblicherweise tritt bei einem doppelten Spurwechsel (in einem üblichen Spurwechsel-Parcours) beim Einlenken am Fahrzeug zunächst ein Untersteuern auf und in der Mittelgasse sowie in der Endgasse (dieses Parcours) ein Übersteuern. Dieses übliche Verhalten kann nun wie oben beschrieben durch die Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems in gewünschter Weise beeinflusst werden. Bei einem Ausweichmanöver kann ebenfalls das anfängliche Untersteuern und das eventuell nachher auftretende Übersteuern bekämpft werden. Durch eine ggf. zusätzlich mögliche Ansteuerung von zumindest semiaktiven Schwingungsdämpfern der Radaufhängung kann die Aufbau-Bewegung noch weiter beruhigt werden, so dass die Fahrdynamikeigenschaften noch weiter verbessert werden können.
Weiterhin ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine deutliche Verbesserung des Fahrverhaltens bei einer Wasserdurchfahrt in der Kurve erzielbar. Bei einer Wasserdurchfahrt in der Kurve ist das Fahrzeug zunächst stark untersteuernd und danach, sobald die Vorderräder wieder auf Hochreibwert kommen, übersteuernd. Anhand des Gierverhaltens des Fahrzeugs kann dieses Verhalten erkannt werden, wonach durch entsprechende Erniedrigung bzw. Erhöhung des Abstützmoments an der Vorderachse dieses Verhalten entschärft werden kann. Dabei werden die gleichen Mechanismen wie oben beschrieben benutzt.
Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann bei der Ansteuerung der Aktuatoren zusätzlich ein dem Fachmann bekannter sog. µ-Split-Zustand berücksichtigt werden, und zwar derart, dass bei Auftreten eines solchen Zustands gezielt eine Verschränkung des Fahrzeugs eingestellt wird. Beim Beschleunigen auf µ-Split mit einem heckgetriebenen oder einem frontgetriebenen Fahrzeug kann nämlich durch aktive Verschränkung des Fahrzeugs mit Hilfe der Aktuatoren eines Wankstabilisierungssystems, im Rahmen derer der Wankmoment-Anteil an der Vorderachse bspw. die Radlast des linken Rades erhöht, während der Wankmoment-Anteil an der Hinterachse die Radlast des rechten Rades erhöht (bzw. umgekehrt), die Radlast am angetriebenen Hochreibwertrad erhöht werden und somit die Fahrzeugbeschleunigung des Fahrzeugs verbessert werden. Bei einem allradgetriebenen Fahrzeug und beim Bremsen ist der Effekt eher gering, jedoch kann im Beschleunigungsfall durch eine solche Verschränkung die Radlast auf dem Hochreibwert wirkungsvoll temporär erhöht und somit der Vortrieb gesteigert werden.
Schließlich ist vorgesehen, dass hinsichtlich der einzelnen zu berücksichtigenden Randbedingungen eine Priorisierung vorgenommen wird. Damit nämlich eine Verteilung der Abstützung des Wankmoments zwischen der Vorderachse und der Hinterachse eines Fahrzeugs mit einem Wankstabilisierungssystem bestmöglich durchgeführt werden kann, ist eine Priorisierung, d.h. eine Wichtigkeits-Einstufung der verschiedenen Ziele, die mit der Einleitung eines Wankabstütz-Moments erreicht werden sollen, bei der Einstellung der der jeweiligen Achse zugeordneten Anteile des Wankabstützmomnets hilfreich. Im Rahmen einer solchen Priorisierung ist beispielsweise bzw. insbesondere zu entscheiden, ob die längsdynamischen oder die querdynamischen Ziele stärker zu berücksichtigen sind. Diese Entscheidung ist jedoch stark von der jeweiligen Fahrsituation abhängig. Zudem sollten die Komfortziele und alle anderen genannten Ziele mit in die Priorisierung eingehen, um auch diese/deren Aspekte mit zu berücksichtigen. In diesem Sinne können die folgenden Prioritäten und Abhängigkeiten beachtet werden:

Grundsätzlich gilt, dass der Spielraum zur gleichzeitigen Beeinflussung der Querdynamik sowie der Längsdynamik neben der Vertikaldynamik umso größer ist, je leistungsstärker die Aktuatoren des Wankstabilisierungssystems ausgelegt sind. Das oberste Ziel einer Wankstabilisierung sollte die Reduktion des Wankwinkels des Fahrzeugs-Aufbaus sein bzw. eine Erhöhung des Aufbaukomforts. Eine Wankstabilisierung kann prinzipbedingt erst bei einer gewissen Querbeschleunigung, also bei Kurvenfahrt, aktiv werden. Die einzige Ausnahme hierzu stellt die weiter oben beschriebene Verschränkung dar.

Solange also jeder Aktuator noch eine Kraft in das Fahrwerk einleiten kann und sich nicht in seiner Stellbegrenzung befindet, d.h. noch Stellpotential besitzt, kann gleichzeitig zur Wankstabilisierung und somit zur Beeinflussung der Vertikaldynamik die Querdynamik des Fahrzeugs beeinflusst werden, ohne dass hierdurch der Aufbaukomfort verschlechtert wird. Durch fortlaufende Überwachung bzw. Berechnung und/oder Messung der aktuellen Wankabstützung kann durch einen Vergleich mit der durch die Aktuatoren maximal erzeugbare Wankabstützung kann das verbleibende Potential der Aktuatoren zu jedem Zeitpunkt oder Zustand ermittelt werden.
Je höher die Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist und je schneller dieses eine Kurve befährt, desto stärker muss der Fahrzeug-Aufbau von den Aktuatoren des Wankstabilisierungssystems abgestützt werden und desto geringer ist der verbleibende Spielraum zur gleichzeitigen Beeinflussung der Querdynamik, ohne dabei Komforteinbußen hinnehmen zu müssen. Dies ist dadurch verursacht, dass das Stellpotential der Aktuatoren in dieser Situation schon stark ausgeschöpft ist und somit bspw. der genannte Wert von c_Roll nur noch in sehr engen Grenzen variiert werden kann. Jedoch kann es in fahrdynamisch kritischen Situationen durchaus Sinn machen, eine aus Komfortgründen vorgegebene Einwankgrenze zu überschreiten, um wieder einen stabilen Fahrzustand herzustellen.
Grundsätzlich kann jedoch bei einem Wankstabilisierungssystem mit Aktuatoren an der Vorderachse und an der Hinterachse des Fahrzeugs durch eine Veränderung des Wertes von c_Roll bzw. durch vermehrte Abstützung an der Vorderachse oder Hinterachse bei gleichzeitig konstantem Gesamt-Abstützmoment das nach dem Komfort in der Priorität nächste bzw. zweite Ziel verfolgt werden, nämlich die Querdynamik des Fahrzeugs zu verbessern.
Der weiter oben beschriebenen Lastwechselbeeinflussung, welche quasi auch eine Querdynamikbeeinflussung darstellt, kann die nächste, d.h. dritthöchste Priorität zugeordnet werden. In einem solchen instationären Fall hat die Fahrstabilität des Fahrzeugs eine hohe Wichtigkeit und steht neben dem Aufbaukomfort und der Querdynamik im Vordergrund. Gleiches gilt für die µ-Split-Situationen beim Bremsen und Beschleunigen des Fahrzeugs. Da hierbei praktisch nur sehr geringe Querbeschleunigungen auftreten, kann dann die Priorität der Querdynamik herabgesetzt werden.
Bei Traktionsanforderungen oder Bremsanforderungen besteht das vierte Ziel in der Verbesserung der Längsdynamik. Bei sehr hohen Querbeschleunigungen ist das Längsdynamikpotenzial stark eingeschränkt, während bei kleinen bis mittleren Querbeschleunigungen das Potenzial deutlich höher ist. Ursächlich hierfür ist der bereits geschilderte und dem Fachmann bekannte Zusammenhang über die Reibwertellipse. Mit Heckantrieb darf das Fahrzeug dabei nicht zu sehr untersteuernd werden und mit einem Frontantrieb nicht zu sehr übersteuernd. In der Regel hat hier die Querdynamik den klaren Vorrang, allerdings kann es in speziellen Situationen sinnvoll sein, hier Ausnahmen zu berücksichtigen. Wenn die Antriebsachse eine geringe Achslast aufweist, kann hier die Durchdrehneigung des kurveninneren Antriebsrades stark verringert werden, wobei hier die Priorität der Querdynamik durchaus reduziert werden kann. Dies kann durch geeignete Applikation im Fahrzeug eingestellt werden, wobei zusätzlich darauf zu achten ist, dass der Fahrzeug-Aufbau nicht zu stark ins Wanken kommt, was durch die strikte gleichzeitige Beachtung der vorgegebenen Einwankgrenzen gewährleistet werden kann.
Schließlich sind noch Sondersituationen zu nennen, wie bspw. ein Offroad-Einsatz, bei welchem bzw. welchen bspw. eine möglicherweise vorgesehene Beschränkung der Verschränkung des Fahrzeugs aufgehoben werden kann. Letzteres kann bei geteilten Querstabilisatoren mit darin vorgesehenen Aktuatoren zur Wankstabilisierung dadurch erfolgen, dass diese Querstabilisatoren vollständig kraftlos geschaltet werden können, jedoch ist solchen Sondersituationen die geringste Priorität zuzuordnen. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Ausführungen gestaltet sein bzw. praktiziert werden kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Grundsätzlich kann demnach mit einem Wankstabilisierungssystem, welches die Einleitung eines Wankabstützmoments sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse des zweispurigen Fahrzeugs ermöglicht, durch gezielte Aufteilung des einem Wanken des Fahrzeug-Aufbaus entgegen gerichteten Wankabstützmoments zwischen der Vorderachse und der Hinterachse die Fahrdynamik bzw. Fahrstabilität des Fahrzeugs in gewünschter Weise beeinflusst werden, und zwar sowohl durch gezielte Vorsteuerung als auch durch eine sich daran anschließende Regelung hinsichtlich der Ansteuerung der Aktuatoren des Wankstabilisierungssystems.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines aktiven Fahrwerks eines zweiachsigen zweispurigen Kraftfahrzeugs, bei dem mittels geeigneter Aktuatoren sowohl an den Rädern der Hinterachse als auch an den Rädern der Vorderachse in Vertikalrichtung orientierte und einem Wanken des Fahrzeugs-Aufbaus entgegen gerichtete Kräfte in die Radaufhängung zwischen dem jeweiligen Rad und dem Aufbau einleitbar sind, wobei zusätzlich zum Ziel, den Wankwinkel zu begrenzen, in die Ansteuerung der Aktuatoren neben einer Vorsteuerung im Hinblick auf die Querdynamik des Fahrzeugs auch eine Regelung im Hinblick auf die Querdynamik eingeht, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich der einzelnen zu berücksichtigenden Randbedingungen eine Priorisierung vorgenommen wird, wobei solange, als das Stellpotential der Aktuatoren bei weitem noch nicht ausgeschöpft ist, die Begrenzung des, Wankwinkels des Fahrzeug-Aufbaus auf einen Grenz-Wankwinkel die höchste Priorität und die fahrdynamische Regelung der Querdynamik die zweithöchste Priorität' hat, während in denjenigen Fällen, in denen das Stellpotential zumindest eines Aktuators nahezu oder im wesentlichen ausgeschöpft ist, die Stabilisierung des Fahrzustandes und somit die Regelung der Querdynamik die höchste Priorität hat..
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung der Aktuatoren in einem querdynamischen Referenzmodell zusätzlich ein Sollverhalten bei Lastwechsel berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ansteuerung der Aktuatoren zusätzlich eine Vorsteuerung sowie eine Regelung im Hinblick auf die Längsdynamik des Fahrzeugs eingeht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung der Aktuatoren in einem längsdynamischen Referenzmodell zusätzlich ein Sollverhalten bei Teilbremsen und der Übergang zu einer Vollbremsung berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung der Aktuatoren zusätzlich ein sog. µ-Split-Zustand berücksichtigt wird, derart dass eine Verschränkung des Fahrzeugs eingestellt wird.