DE102009046156A1

DE102009046156A1 - Verfahren zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs sowie entsprechende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102009046156A1
Application number: DE200910046156
Authority: DE
Inventors: Silke Buettner; Roman Sankin; Alexander Habenicht; Michael Knoop; Sergiy Antonov; Oliver Wagner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-05
Also published as: WO2011051035A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs (18), insbesondere Kraftfahrzeugs, wobei mindestens eine zwischen einem Fahrzeugaufbau (20) und einem Rad (19) des Fahrzeugs (18) vorgesehene Radaufhängung (21) einen verstellbaren Dämpfer (2, 3, 4, 5) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass zunächst anhand eines PI-Reglers (31) eine Dämpfersollkraft und anschließend aufgrund der Dämpfersollkraft eine Dämpfereinstellung bestimmt wird, wobei der PI-Regler (31) als Eingangsgröße lediglich die Dämpfergeschwindigkeit aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Fahrwerkregelung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, wobei mindestens eine zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Rad des Fahrzeugs vorgesehene Radaufhängung einen verstellbaren Dämpfer aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Fahrwerkregelung.
Stand der Technik
Verfahren zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs beziehungsweise Kraftfahrzeugs sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 4112004 C2 ein Verfahren zur Ansteuerung eines in seiner Dämpfungscharakteristik wenigstens zweistufig verstellbaren Dämpfers eines Kraftfahrzeugs. Der Dämpfer weist ein verstellbares Ventil auf, mittels welchem seine Dämpfungscharakteristik verstellt werden kann. Die zur Optimierung der Eigenschaften des Kraftfahrzeugs zu tätigenden Umschaltungen des Dämpfers zwischen verschiedenen Dämpfungscharakteristiken hängen davon ab, ob der Dämpfer druck- oder zugbelastet ist, sich also in der Druck- oder in der Zugstufe befindet. Die Härte des Dämpfers, d. h. der Dämpfungsgrad, wird dabei so eingestellt, dass die Bewegung des Fahrzeugsaufbaus abgedämpft wird. Weiter beschreibt die DE 10 2009 027 939.3 ein Verfahren zur Fahrwerkregelung sowie eine entsprechende Vorrichtung. Generell ist dort ein Verstelldämpfersystem beschrieben, welches einen Teil der Regelung zentral und einen anderen Teil lokal in Steuergeräten, die dem Dämpfer zugeordnet sind, durchführt.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zur Fahrwerkregelung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen weist den Vorteil auf, dass bei der Bestimmung der Dämpfereinstellung lediglich dämpferlokale Größen herangezogen werden. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zunächst anhand eines PI-Reglers eine Dämpfersollkraft und anschließend aufgrund der Dämpfersollkraft eine Dämpfereinstellung bestimmt wird, wobei der PI-Regler als Eingangsgröße lediglich die Dämpfergeschwindigkeit aufweist. Dabei ist es das Ziel, zusätzliche Sensoren – die nicht dem Dämpfer zugeordnet sind – zu vermeiden. Auf diese Weise kann das Verfahren äußerst kostengünstig umgesetzt werden. Insbesondere soll eine Messung der Rad- und/oder Aufbaubewegung entfallen. Dennoch soll das Verfahren in der Lage sein, den Dämpfer derart anzusteuern beziehungsweise zu verstellen, dass die Bewegung des Fahrzeugaufbaus gedämpft wird. Dabei soll auch eine lokale Schätzung der Bewegung des Fahrzeugaufbaus vermieden werden, da eine solche mit großen Unsicherheiten behaftet ist. Bei dem Verfahren wird zunächst die Dämpfersollkraft bestimmt, wozu der PI-Regler zum Einsatz kommt. Die Dämpfersollkraft entspricht einer idealen Dämpferkraft, mit welcher die Bewegung des Fahrzeugaufbaus und/oder des Rads aufgrund eines dämpferbezogenen Einflusses (beispielsweise einer Anregung durch einen Untergrund des Fahrzeugs) gedämpft oder sogar verhindert werden kann.
Die Dämpfersollkraft ist das Ergebnis einer Regelung, welche mittels des Reglers umgesetzt wird. Der PI-Regler setzt sich aus einem proportionalen Teil (P-Anteil) und einem integrierenden Teil (I-Anteil) zusammen. Beide sind als stetige Regler ausgeführt. Der P-Anteil bewirkt ausschließlich eine proportionale Verstärkung eines Eingangsignals des Reglers. Mit dem I-Anteil wird dagegen eine zeitliche Integration erreicht. Der P-Anteil und der I-Anteil können zueinander gewichtet vorgesehen sein. Zu diesem Zweck weist der PI-Regler wählbare beziehungsweise einstellbare Parameter auf. Ist die Dämpfersollkraft bekannt, wird aus ihr anschließend die Dämpfereinstellung bestimmt. Die Dämpfereinstellung (welche auch als Dämpferhärte bezeichnet werden kann) ist der Wert, welcher üblicherweise schlussendlich an dem Dämpfer eingestellt wird. Die Dämpfereinstellung, welche hier aufgrund der Dämpfergeschwindigkeit bestimmt wird, kann jedoch mit einer Dämpfereinstellung, die anhand globaler Größen, insbesondere Bewegungsgrößen des Fahrzeugsaufbaus, bestimmt wird, modifiziert beziehungsweise mit dieser zusammengeführt werden. Bei der Bestimmung der Dämpfereinstellung ist insbesondere zu beachten, dass die mittels des Dämpfers erreichbare Dämpferkraft beziehungsweise Dämpferistkraft hauptsächlich von der Dämpfergeschwindigkeit abhängt. Zur Bestimmung der Dämpfereinstellung wird also sowohl die Dämpfersollkraft als auch die Dämpfergeschwindigkeit benötigt. Bei der Bestimmung der Dämpfersollkraft ist zu beachten, dass der PI-Regler als einzige dämpferbezogene Eingangsgröße die Dämpfergeschwindigkeit aufweist. Jedoch kann dem PI-Regler selbstverständlich ein Zeitsignal und einstellbare Parameter (insbesondere zur Gewichtung der P- und I-Anteile) zugeführt werden. Außer der Dämpfergeschwindigkeit wird jedoch kein weiterer, zeitlich veränderbarer dämpferbezogener Wert dem PI-Regler zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise ist es möglich, die auf den Fahrzeugaufbau wirkende Federkraft so weit wie möglich zu eliminieren. Dies gilt selbstredend lediglich für einen transienten Anteil dieser Federkraft.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das der PI-Regler gemäß dem Regelungsgesetz F_D,soll = –c ∫ v_Ddt + dv_D arbeitet, wobei F_D,soll die Dämpfersollkraft, v_D die Dämpfergeschwindigkeit, t die Zeit und c sowie d Parameter sind. Die Dämpfergeschwindigkeit v_D ist dabei die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Rad des Fahrzeugs, folgt also der Beziehung v_D = z ._W – z ..
Das Regelungsgesetz kann aus den Gleichungen des sogenannten Viertelfahrzeugmodells hergeleitet werden. Die Bewegungsdifferenzialgleichung für den Fahrzeugaufbau lautet
Dabei ist m_B die Masse des gesamten Fahrzeugaufbaus, z die Auslenkung des Fahrzeugaufbaus in Bezug auf einen Untergrund des Fahrzeugs, z_W eine Auslenkung des Rads in Bezug auf den Untergrund, c ein Parameter, welcher eine Federung zwischen Fahrzeugaufbau und Rad beschreibt und F_D,soll die bereits bekannte Dämpfersollkraft. Ziel ist es nun, eine Dämpfersollkraft herzuleiten, welche die Wirkung einer Federung (beispielsweise Radfeder) auf den Fahrzeugaufbau kompensiert. Wird die Dämpfersollkraft F_D,soll = c(z – z_W) verwendet, dann bleibt zunächst der Fahrzeugaufbau in Ruhe, unabhängig von Störanregungen, welche auf das Rad einwirken, beispielsweise aufgrund von Unebenheiten des Untergrunds (Fahrbahnunebenheiten). In diesem Fall ergibt sich nämlich, bei Einsetzen von F_D,soll,
Dabei bleibt allerdings das Rad des Fahrzeugs ungedämpft. Dies zeigt sich für die Bewegungsdifferenzialgleichung des Rads, welche mit m_Wz .._W = c(z – z_W) – F_D,soll – c_W(z_W – z_S) angegeben werden kann. Hier entspricht m_W der Masse des Rads, c_W einer Federkonstante beziehungsweise einem Federparameter des Rads in Bezug zu dem Untergrund des Fahrzeugs. Letztere wird durch eine Federwirkung beispielsweise einer Gummibereifung des Rads erzeugt. Wird die vorstehend angeführte Gleichung für F_D,soll eingesetzt, ergibt sich m_Wz .._W = ^.c(z – z_W) – F_D,soll – c_W(z_W – z_S) = c(z – z_W) – c(z – z_W) – c_W(z_W – z_S) = –c_W(z_W – z_S).
Es wird deutlich, dass das Rad nicht gedämpft wird. Um zusätzlich eine Dämpfung des Rads herbeizuführen, wird dem Ausdruck für F_D,soll ein weiterer Dämpfungsterm der Gleichung für die Dämpfersollkraft hinzugefügt. Der Ausdruck lautet nunmehr F_D,soll = c(z – z_W) – d(z . – z ._W).
Dieses Bildungsgesetz für die Dämpfersollkraft wird mittels des PI-Reglers umgesetzt, welcher mit der Dämpfergeschwindigkeit v_D gespeist wird. Daraus ergibt sich das vorstehend angeführte Regelungsgesetz. Der Wert des Parameters c ergibt sich aus der Federung, d. h. der verbauten Radfeder. Der Dämpfungsparameter d ist ein Applikationsparameter. Vorzugsweise wird sie so gering als möglich gewählt, allerdings unter Beachtung einer hinreichenden Dämpfung der Bewegung des Rads.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpfereinstellung aus einem Kennfeld und/oder anhand mindestens einer Dämpferkennlinie des Dämpfers bestimmt wird. Mit dem Kennfeld beziehungsweise der Dämpferkennlinie kann die Dämpfersollkraft in Abhängigkeit von der Dämpfergeschwindigkeit einer Dämpfereinstellung zugeordnet werden. Üblicherweise liegt das Kennfeld beziehungsweise die Dämpferkennlinie in der Form F_D = f(v_D, Dämpfereinstellung) vor. Das bedeutet, dass in Kenntnis der Dämpfgeschwindigkeit und der Dämpfereinstellung die Dämpferkraft bestimmt werden kann. Folglich kann jedoch auch durch Inversion des Kennfelds die Dämpfereinstellung bestimmt werden, welche notwendig ist, um bei einer vorliegenden Dämpfergeschwindigkeit die gewünschte Dämpfersollkraft zu erreichen. Die Dämpfereinstellung ergibt sich somit aus dem Ausdruck f^–1(v_D, F_D,soll). Im Normalfall wird sich das Kennfeld aus mindestens einer, vorzugsweise jedoch mehreren Dämpferkennlinien zusammensetzen. Die Dämpfereinstellung liegt üblicherweise in einem Wertebereich von [0,1]. Dabei entspricht zum Beispiel eine Dämpfereinstellung von 0 einem maximal weichen Dämpfer und eine Dämpfereinstellung von 1 einem maximal harten Dämpfer.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpfersollkraft mit einem Minimalwert und/oder einem Maximalwert begrenzt wird. Die ideale Dämpferkraft beziehungsweise Dämpfersollkraft wird üblicherweise nicht erreichbar sein, da das Kraftangebot des Dämpfers von der Dämpfergeschwindigkeit abhängt, während die Dämpfersollkraft von der Auslenkung des Dämpfers dominiert wird. Daher soll die Dämpfersollkraft auf einen Wertebereich begrenzt werden, welcher mittels des Dämpfers bei gegebener Dämpfergeschwindigkeit erreichbar ist. Dieser Bereich wird durch den Minimalwert und/oder den Maximalwert eingefasst. Idealerweise wird das Begrenzen der Dämpfersollkraft während des Bestimmens der Dämpfereinstellung aus dem Kennfeld und/oder der Dämpferkennlinie durchgeführt. Der Minimalwert und/oder der Maximalwert werden in diesem Fall durch eine Minimalkennlinie beziehungsweise eine Maximalkennlinie in Abhängigkeit der Dämpfergeschwindigkeit repräsentiert. Liegt die Dämpfersollkraft unterhalb der Minimalkennlinie und/oder der Maximalkennlinie, so wird sie auf die jeweilige Kennlinie begrenzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpfergeschwindigkeit aus einer Dämpferistkraft und/oder einer Druckdifferenz, insbesondere unter Beachtung der Dämpferkennlinie, berechnet wird. Es wird also zunächst die Dämpferistkraft und/oder die Druckdifferenz bestimmt. Die Druckdifferenz liegt an dem Dämpfer vor. Beispielsweise werden mehrere Drücke des Dämpfers bestimmt, wobei es vorteilhaft ist, den Druck in der Druckstufe und den Druck in der Zugstufe des Dämpfers zu bestimmen. Die Dämpfergeschwindigkeit – d. h. die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Rad des Fahrzeugs beziehungsweise einem Dämpferkolben und einem Dämpferrohr – kann (analog zu der vorstehend beschriebenen Bestimmung der Dämpfereinstellung) mittels Inversion der Dämpferkennlinie aus der Dämpferkraft geschätzt werden. Alternativ kann der Differenzdruck, beispielsweise des Drucks der Druckstufe und des Drucks der Zugstufe, verwendet werden, wobei die Dämpferkennlinie herangezogen wird. Diese Dämpferkennlinie wird in Abhängigkeit der aktuellen Dämpfereinstellung gewählt. Auch eine Kombination der genannten Berechnungsansätze ist möglich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpferistkraft und/oder die Druckdifferenz aus mindestens einem Dämpferdruck, insbesondere einem Druck in einer oberen Kammer des Dämpfers und einem Druck in einer unteren Kammer des Dämpfers, bestimmt werden. Es sind also Mittel vorgesehen, um den Dämpferdruck sowohl in der Zugstufe als auch in der Druckstufe zu bestimmen. Dabei entspricht der Druck in der oberen Kammer dem Druck der Zugstufe und der Druck in der unteren Kammer dem Druck der Druckstufe.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine weitere Dämpfereinstellung anhand der Amplitude der Dämpferistkraft bestimmt wird. Die Bestimmung der weiteren Dämpfereinstellung basiert auf der Erkenntnis, dass große Werte der Dämpferistkraft in Situationen mit starker vertikaldynamischer Anregung auftreten, beispielsweise bei Überfahren eines Bordsteins oder einer Schwelle. In derartigen Situationen ist es sinnvoll, an dem Dämpfer eine Dämpfereinstellung einzustellen, mit welcher ein Verhärten des Dämpfers erreicht wird. Auf diese Weise kann die durch die Anregung aufgetretene Schwingungsenergie möglichst rasch abgebaut werden. Zu diesem Zweck ist ein kraftgesteuerter Algorithmus vorgesehen. Das bedeutet, dass die weitere Dämpfereinstellung aufgrund der Dämpferistkraft bestimmt wird. Dabei wird insbesondere die Amplitude der Dämpferistkraft herangezogen. Nach dem Bestimmen der Amplitude der Dämpferistkraft wird mittels mindestens einer Dämpferkennlinie die weitere Dämpfereinstellung bestimmt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpfereinstellung und die weitere Dämpfereinstellung zu dämpferbezogenen Gesamtdämpfereinstellung zusammengefasst werden. Bei der Durchführung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass entweder die Dämpfereinstellung oder die weitere Dämpfereinstellung an dem Dämpfer eingestellt werden. Vorteilhafterweise werden die Dämpfereinstellungen und die weitere Dämpfereinstellung jedoch zu einer einzigen Größe, nämlich der Gesamtdämpfereinstellung, zusammengefasst. Diese wird üblicherweise schlussendlich an dem Dämpfer eingestellt. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Gesamtdämpfereinstellung, welche dämpferbezogen ist, mit einer Dämpfereinstellung modifiziert beziehungsweise zusammengefasst wird, welche aufgrund globaler Größen, wie beispielsweise einer Bewegung des Fahrzeugsaufbaus, bestimmt wird. Durch das Zusammenfassen der Dämpfereinstellung und der weiteren Dämpfereinstellung kann insbesondere ein stetiger Übergang zwischen der Dämpfereinstellung und der weiteren Dämpfereinstellung erzielt werden, womit der Komfort für einen Fahrer des Fahrzeugs erhöht wird. Zum Zusammenfassen wird ein Arbitrierer verwendet. Dieser kann beispielsweise gemäß einem Maximalwert-Algorithmus arbeiten, womit sich der Ausdruck DmpReq = max(DmpReq1, DmpReq2) ergibt oder gemäß einem Summen-Produkt-Algorithmus, woraus der Ansatz DmpReq = DmpReq1 + DmpReq2 – DmpReq1·DmpReq2 resultiert. Dabei steht die DmpReq1 für die Dämpfereinstellung und DmpReq2 für die weitere Dämpfereinstellung. DmpReq ist die Gesamtdämpfereinstellung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dämpfereinstellung und/oder die weitere Dämpfereinstellung und/oder die dämpferlokale Gesamtdämpfereinstellung jeweils für eine Druckstufe und/oder oder eine Zugstufe des Dämpfers bestimmt werden. Jede der genannten Einstellungen liegt also jeweils für die Druckstufe beziehungsweise die Zugstufe vor. Für die Dämpfereinstellung können sich dabei auch unterschiedliche Werte für Druck- und Zugstufe ergeben. Insbesondere bei der Bestimmung der weiteren Dämpfereinstellung anhand der Amplitude der Dämpferistkraft können für die Druckstufe und die Zugstufe unterschiedliche Kennlinien eingesetzt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs, insbesondere zur Umsetzung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einer zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Rad des Fahrzeugs vorgesehenen Radaufhängung, die einen verstellbaren Dämpfer aufweist. Die Vorrichtung ist dabei dazu vorgesehen, zunächst anhand eines PI-Reglers eine Dämpfersollkraft und anschließend aufgrund der Dämpfersollkraft eine Dämpfereinstellung zu bestimmen, wobei der PI-Regler als Eingangsgröße lediglich die Dämpfergeschwindigkeit aufweist. Die Vorrichtung kann beliebig gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein. Mit der Vorrichtung kann eine Verminderung von Bewegungen des Fahrzeugaufbaus und/oder des Rads erzielt beziehungsweise die entsprechende Dämpfereinstellung bestimmt werden, ohne dass Größen, welche die Bewegung des Fahrzeugaufbaus repräsentieren (wie beispielsweise die Fahrzeugaufbaubeschleunigung) gemessen werden müssen. Durch den Entfall der Sensoren kann die Vorrichtung äußerst kostengünstig umgesetzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung beziehungsweise eines Verfahrens zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs,
2 eine schematische Darstellung eines als Viertelfahrzeugmodell bekanntem Modells,
3 eine Reglerstruktur eines PI-Reglers, welcher zur Bestimmung einer Dämpfersollkraft herangezogen wird,
4 ein Kennfeld eines Dämpfers,
5 eine Funktionsstruktur für einen Teil des Verfahrens,
6 ein Diagramm, in welchem eine Dämpferistkraft einer Dämpfereinstellung zugeordnet ist, und
7 eine Funktionsstruktur eines Arbitrierers zum Zusammenfassen der Dämpfereinstellung und einer weiteren Dämpfereinstellung.
Die 1 zeigt eine Systemstruktur 1, wie sie beispielsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann. Vorgesehen sind vier Dämpfer 2, 3, 4 und 5, wobei jeder Dämpfer 2 bis 5 einem Rad eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, zugeordnet ist. Die Dämpfer 2 bis 5 sind zwischen dem Rad und einem Fahrzeugaufbau vorgesehen, sind also Bestandteil einer Radaufhängung (nicht dargestellt). Jeder Dämpfer 2 bis 5 ist als Verstelldämpfer ausgeführt und verfügt über Drucksensoren 6, einen Mikroprozessor 7, zwei Endstufen 8, mittels welchem jeweils ein Ventilantrieb 9 und über diesen ein Ventil 10 betätigt werden kann. Jeder der Drucksensoren 6, der Endstufen 8, der Ventilantriebe 9 und der Ventile 10 sind jeweils einer Zug- und einer Druckstufe eines der Dämpfer 2 bis 5 zugeordnet. Einer der Drucksensoren 6 dient also dazu, den Druck in der Druckstufe zu bestimmen, während der andere der Drucksensoren 6 zur Bestimmung des Drucks in der Zugstufe dient. Mittels Endstufe 8, Ventilantrieb 9 und Ventil 10 kann jeweils die Härte der Druckstufe und/oder Zugstufe der Dämpfer 2 bis 5 eingestellt werden.
Die Endstufen 8 werden dabei von dem Mikroprozessor 7 angesteuert, der sowohl Signale der Drucksensoren 6 auswertet, als auch über einen Datenbus 11 mit einem vorhandenen Steuergerät 12 des Fahrzeugs verbunden ist und mit diesem Daten austauschen kann. Das Steuergerät 12 ist beispielsweise ein ESP-Steuergerät. Das Steuergerät 12 empfängt zusätzlich Daten von einem Lenkwinkelsensor 13, einem Sensor 14 zur Bestimmung der Gierrate und/oder der Querbeschleunigung und/oder einem Drucksensor 15 zur Bestimmung des Drucks in einem Bremszylinder (nicht dargestellt). Das Steuergerät 12 bekommt weiterhin Daten von einer Motorsteuerung 16 und einer Getriebesteuerung 17. Die Motorsteuerung 16 kann beispielsweise das angeforderte Motormoment und/oder eine momentane Drehzahl eines Antriebsaggregats des Fahrzeugs liefern. Die Getriebesteuerung 17 teilt dem Steuergerät 12 beispielsweise mit, welcher Gang eingelegt ist und ob momentan ein Gangwechsel durchgeführt wird.
Mittels des Steuergeräts 12 wird eine globale Bewegung des Fahrzeugs bestimmt und eine Dämpfereinstellung beziehungsweise Dämpferhärte aus der globalen Bewegung festgelegt. Der Mikroprozessor 7 des Dämpfers 2, 3, 4 oder 5 bestimmt die lokale Bewegung, insbesondere aus den Daten der Drucksensoren 6, und berechnet aus dieser ebenfalls eine Dämpfereinstellung. Die Dämpfereinstellung aus der globalen Bewegung wird von dem Steuergerät 12 über den Datenbus 11 zu dem Mikroprozessor 7 übertragen. Dieser bestimmt aus der Dämpfereinstellung für die lokale Bewegung und der Dämpfereinstellung für die globale Bewegung eine Gesamtdämpfereinstellung. Diese Gesamtdämpfereinstellung wird anschließend mittels der Endstufe 8, des Ventilantriebs 9 und des Ventils 10 an den Dämpfern 2 bis 5 eingestellt. Dabei wird die Dämpfereinstellung beziehungsweise die Gesamtdämpfereinstellung jeweils für die Zugstufe und die Druckstufe des Dämpfers 2 bis 5 bestimmt. Die Drucksensoren 6, der Mikroprozessor 7, die Endstufen 8, die Ventilantriebe 9 und die Ventile 10 eines jeden Dämpfers 2 bis 5 sind dem jeweiligen Dämpfer 2 bis 5 zugeordnet, also dämpferlokale Vorrichtungen. Dagegen ist das Steuergerät 12 zur Auswertung der globalen Bewegung des Fahrzeugs vorgesehen und daher ein zentraler Bestandteil. Die globale Bewegung kann daher auch als zentrale Bewegung bezeichnet werden. Der Dämpfer 2 ist vorne links an dem Kraftfahrzeug vorgesehen, der Dämpfer 3 vorne rechts, der Dämpfer 4 hinten linke und der Dämpfer 5 hinten rechts. Im Folgenden wird insbesondere auf die Bestimmung der dämpferbezogenen Dämpfereinstellung (welche auf Grundlage der lokalen Bewegung bestimmt wird) eingegangen. Diese kann von dem Steuergerät 12 vor einem Einstellen an den Dämpfern 2 bis 5 unter Berücksichtigung der Dämpfereinstellung aus der globalen Bewegung modifiziert werden.
Die 2 zeigt ein Modell eines Fahrzeugs 18, welches als Viertelfahrzeugmodell bezeichnet wird, weil lediglich der Bereich eines Rades 19 beziehungsweise ein Bereich eines Fahrzeugsaufbaus 20 betrachtet wird. Die Gesamtmasse des Fahrzeugsaufbaus 20 ist ms, der in der 2 dargestellte Bereich des Fahrzeugaufbaus 20 weist daher eine Masse von m_B/4 auf. Zwischen dem Fahrzeugaufbau 20 und dem Rad 19 ist eine Radaufhängung 21 vorgesehen, welche sich modellhaft aus einer Federung 22 und einem der Dämpfer 2 bis 5 zusammensetzt. Während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs 18 rollt das Rad 19 auf einem Untergrund 23 ab, welcher üblicherweise uneben ist und daher Vertiefungen 24 und Erhöhungen 25 aufweist. Die Stelle, an welcher sich das Rad momentan bezüglich des Untergrunds 23 befindet, wird als Abrollstelle 26 bezeichnet. Eine Vertikalauslenkung dieser Abrollstelle 26 von einer Ausgangsstellung ist in 2 mit z_S bezeichnet. Eine Bewegung des Fahrzeugs 18 resultiert also in einer zeitlichen Änderung der Auslenkung z_S, womit sowohl das Rad 19 als auch der Fahrzeugaufbau 20 angeregt werden. Die Verbindung zwischen Untergrund 23 und Rad 19 ist modellhaft mit einer weiteren Federung 27 mit einer Federkonstante (Federparameter) c_W symbolisiert. Diese Federung 27 resultiert beispielsweise aus einer elatischen Bereifung (nicht dargestellt) des Rads 19.
Eine Auslenkung eines Schwerpunkts 28 des Rads 19 aufgrund der Anregung durch den Untergrund 23 von einer Ausgangsposition ist hier mit z_W angegeben. Weiter ist die Auslenkung eines Schwerpunkts 29 des Fahrzeugaufbaus 20 aus einer Ausgangsposition als z bezeichnet. Lediglich andeutungsweise sind Pfeile 30 dargestellt, welche eine Dämpferistkraft bezeichnen, welche zum momentanen Zeitpunkt von dem jeweiligen Dämpfer 2 bis 5 erzeugt ist.
Das Rad 19 hat die Masse m_W. Die Federkonstante beziehungsweise der Federparameter der Federung 22 ist mit c angegeben. Daraus ergibt sich für den Fahrzeugaufbau 20 die Bewegungsdifferenzialgleichung
Für das Rad 19 ergibt sich die Bewegungsdifferenzialgleichung: m_wz .._W = c(z – z_W) – F_D,soll – c_W(z_W – z_S).
Dabei ist F_D,soll eine Dämpfersollkraft, welche benötigt wird, um sowohl eine Bewegung des Fahrzeugaufbaus 20 als auch des Rads 19 zu dämpfen. Um dies auf ideale Weise zu erreichen wird die Dämpfersollkraft als F_D,soll = c(z – z_W) – d(z . – z ._W) festgelegt. Dieser Ausdruck wird mittels eines PI-Reglers 31 kontinuierlich bestimmt.
Die grundsätzliche Struktur dieses PI-Reglers 31 ist in 3 dargestellt. An einem Eingang 32 liegt die einzige dämpferbezogene Eingangsgröße des PI-Reglers 31, nämlich die Dämpfergeschwindigkeit v_D, an. Ein oberer Zweig 33 realisiert den I-Anteil des PI-Reglers 31. Dabei ist ein Integrator 34 und ein Multiplikator 35 vorgesehen, wobei letzterer den Ausgangswert des Integrators 34 mit einem Parameter c multipliziert. Ein Zweig 36 realisiert den P-Anteil des PI-Reglers 31. Der Zweig 36 enthält einen Multiplikator 37. Sowohl der Zweig 33 als auch der Zweig 36 weisen als dämpferbezogene Eingangsgröße lediglich die Dämpfergeschwindigkeit v_D auf. In einem Subtrahierer 38 wird das Ergebnis des Zweigs 33 von dem Ergebnis des Zweigs 36 abgezogen und einem Approximierer 39 zugeführt. Dieser weist zusätzlich einen Eingang auf, an welchem die Dämpfergeschwindigkeit v_D anliegt.
Der Approximierer 39 setzt die Dämpfersollkraft in eine Dämpfereinstellung um, wobei dies jeweils für die Druckstufe und die Zugstufe des jeweiligen Dämpfers 2 bis 5 erfolgt. An einem Ausgang 40 des Approximierers 39 liegt demnach die von diesem bestimmte Dämpfereinstellung des jeweiligen Dämpfers 2 bis 5 für die Druckstufe und an einem Ausgang 41 die der Zugstufe an. Bei der Bestimmung der Dämpfeinstellung aus der Dämpfersollkraft, welche das Ergebnis des Subtrahierers 38 ist, wird die Dämpfersollkraft auf eine mittels des jeweiligen Dämpfers 2 bis 5 erreichbare Dämpferkraft begrenzt. Die erreichbare Dämpferkraft ist abhängig von der Dämpfergeschwindigkeit, daher weist der Approximierer 39 einen Eingang für diese auf.
Die Vorgehensweise des Approximierers 39 ist anhand der 4 verdeutlicht, welche ein Diagramm zeigt, in welchem Dämpferkraft F_D über Dämpfergeschwindigkeit v_D aufgetragen ist. Das Diagramm entspricht einem Kennfeld 42 der Dämpfer 2 bis 5. In dem Kennfeld 42 sind Dämpferkennlinien 43, 44 und 45 dargestellt. Dabei entspricht die Dämpferkennlinie 43 einer bei der jeweiligen Dämpfergeschwindigkeit maximal erreichbaren Dämpferkraft und die Dämpferkennlinie 45 einer bei der entsprechenden Dämpfergeschwindigkeit minimal erreichbaren Dämpferkraft. Beispielhaft zeigen drei Punkte 46, 47 und 48 unterschiedliche Dämpfersollkräfte, die mittels des PI-Reglers 31 bestimmt wurden und nun als Eingangsgröße an dem Approximierer 39 anliegen. Es ist erkennbar, dass die Punkte 46 und 48 außerhalb des Bereichs der maximal einstellbaren Dämpferkräfte liegen. Dabei liegt die Dämpfersollkraft des Punkts 46 oberhalb der Dämpferkennlinie 43 und die Dämpfersollkraft des Punkts 48 unterhalb der Dämpferkennlinie 45. Aus diesem Grund wird für den Punkt 46 die Dämpfersollkraft abgesenkt, bis ein Punkt 46' erreicht ist, welcher auf der Dämpferkennlinie 43 (Maximalkennlinie) liegt. Ebenso für den Punkt 48 die Dämpfersollkraft angehoben, bis der Punkt 48' erreicht ist, welcher auf der Dämpferkennlinie 45 (Minimalkennlinie) gelegen ist. Für die Dämpfersollkraft des Punkts 47 ist keinerlei Modifikation notwendig, da sie zwischen den Dämpferkennlinien 43 und 45 liegt. Demnach resultiert aus der entsprechenden Dämpfersollkraft eine Dämpfereinstellung, welche ohne Weiteres an dem jeweiligen Dämpfer 2 bis 5 eingestellt werden kann.
Die 5 zeigt eine Systemstruktur 49, welche als Erweiterung des vorstehend beschriebenen Verfahrens beziehungsweise Vorrichtung verwendet werden kann. Es ist hier vorgesehen, an einem Eingang 50 eine an einem der Dämpfer 2 bis 5 bestimmte Dämpferistkraft anzulegen. Anschließend wird in der Funktionseinheit 51 eine Amplitude dieser Dämpferistkraft bestimmt. Diese Dämpferistkraft dient anschließend der Bestimmung einer weiteren Dämpfeinstellung, jeweils für die Druckstufe (Kasten 52) und die Zugstufe (Kasten 53). Somit liegen an den Ausgängen 54 und 55 die entsprechenden weiteren Dämpfereinstellungen an.
Bei der Bestimmung einer weiteren Dämpfereinstellung wird entsprechend des Diagramms der 6 vorgegangen. Das Diagramm zeigt die weitere Dämpfeinstellung über die Amplitude der Dämpferistkraft F_D,Amp. Bis zu einer Amplitude der Dämpferistkraft von F₀ ist es vorgesehen, dass die weitere Dämpfereinstellung gleich Null (entsprechend einer weichen Dämpfereinstellung) ist. Für F₀ ≤ F_D,Amp ≤ F₁ ist in dem dargestellten Beispiel ein linearer Anstieg der weiteren Dämpfeinstellung bis auf einen Wert von 1 (harte Dämpfereinstellung) vorgesehen. Für Amplituden der Dämperfistkraft größer als F₁ liegt somit die maximale weitere Dämpfereinstellung mit einem Wert von 1 vor.
Die 7 zeigt einen Arbitrierer 56, der die Ergebnisse des Approximierers 39, also die Dämpfereinstellung (symbolisiert durch den Kasten 57) und der Systemstruktur 49, also die weitere Dämpfereinstellung (symbolisiert durch den Kasten 58), zu einer dämpferbezogenen Gesamtdämpfereinstellung zusammenfasst, die anschließend an einem Ausgang 59 anliegt. Die dämpferbezogene Gesamtdämpfereinstellung liegt für jeden einzelnen der Dämpfer 2 bis 5 vor. Sie kann unmittelbar an dem jeweiligen Dämpfer 2 bis 5 eingestellt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die dämpferbezogene Gesamtdämpfereinstellung zuvor mittels der Dämpfereinstellung aus der globalen Bewegung (siehe 1) zu modifizieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4112004 C2 [0002]
DE 102009027939 [0002]

Claims

Verfahren zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs (18), insbesondere Kraftfahrzeugs, wobei mindestens eine zwischen einem Fahrzeugaufbau (20) und einem Rad (19) des Fahrzeugs (18) vorgesehene Radaufhängung (21) einen verstellbaren Dämpfer (2, 3, 4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst anhand eines PI-Reglers (31) eine Dämpfersollkraft und anschließend aufgrund der Dämpfersollkraft eine Dämpfereinstellung bestimmt wird, wobei der PI-Regler (31) als Eingangsgröße lediglich die Dämpfergeschwindigkeit aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der PI-Regler (31) gemäß dem Regelungsgesetz F_D,soll = –c ∫ v_Ddt + dv_D arbeitet, wobei F_D _,soll die Dämpfersollkraft, v_D die Dämpfergeschwindigkeit, t die Zeit und c sowie d Parameter sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinstellung aus einem Kennfeld (42) und/oder anhand mindestens einer Dämpferkennlinie (43) des Dämpfers (2, 3, 4, 5) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfersollkraft mit einem Minimalwert und/oder einem Maximalwert begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfergeschwindigkeit aus einer Dämpferistkraft und/oder einer Druckdifferenz, insbesondere unter Beachtung der Dämpferkennlinie (43, 44, 45), berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferistkraft und/oder die Druckdifferenz aus mindestens einem Dämpferdruck, insbesondere einem Druck in einer oberen Kammer des Dämpfers (2, 3, 4, 5) und einem Druck in einer unteren Kammer des Dämpfers (2, 3, 4, 5), bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Dämpfereinstellung anhand der Amplitude der Dämpferistkraft bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinstellung und die weitere Dämpfereinstellung zu einer dämpferbezogenen Gesamtdämpfereinstellung zusammengefasst werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfereinstellung und/oder die weitere Dämpfereinstellung und/oder die dämpferbezogene Gesamtdämpfereinstellung jeweils für eine Druckstufe und/oder eine Zugstufe des Dämpfers (2, 3, 4, 5) bestimmt werden.
Vorrichtung zur Fahrwerkregelung eines Fahrzeugs (18), insbesondere zur Umsetzung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, mit mindestens einer zwischen einem Fahrzeugaufbau (20) und einem Rad (19) des Fahrzeugs (18) vorgesehenen Radaufhängung (21), die einen verstellbaren Dämpfer (2, 3, 4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu vorgesehen ist, zunächst anhand eines PI-Reglers (31) eine Dämpfersollkraft und anschließend aufgrund der Dämpfersollkraft eine Dämpfereinstellung zu bestimmen, wobei der PI-Regler (31) als Einheitsgröße lediglich die Dämpfergeschwindigkeit aufweist.