DE102013223163A1 - Method for controlling a brake system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, welches an den Rädern einer angetriebenen Achse mindestens eine elektrische Maschine aufweist, die als Antrieb oder Generator betrieben werden kann, wobei die Räder zumindest der Antriebsachse Radbremsen aufweisen, deren Bremskraft fahrerunabhängig erhöht oder abgesenkt werden kann. Erfindungsgemäß wird mindestens eine Kurvengröße wie ein Lenkradwinkel und/oder eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate mittels mindestens eines Sensors gemessen, und bei Auftreten einer Bremsanforderung wird überprüft, ob die Bremsanforderung während einer quasistationären Kurvenfahrt erfolgt, und in diesem Fall wird für ein Fahrzeug mit Heckantrieb an dem kurvenäußeren Rad der Antriebsachse eine größere Bremskraft erzeugt als an dem kurveninneren Rad der Antriebsachse und für ein Fahrzeug mit Frontantrieb an dem kurvenäußeren Rad der Antriebsachse eine kleinere Bremskraft erzeugt als an dem kurveninneren Rad der Antriebsachse. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for controlling a brake system of a motor vehicle, which has at least one electric machine on the wheels of a driven axle, which can be operated as a drive or generator, wherein the wheels at least the drive axle wheel brakes, the braking force are increased or decreased independently of the driver can. According to the invention, at least one curve size such as a steering wheel angle and / or a lateral acceleration and / or a yaw rate is measured by means of at least one sensor, and when a brake request occurs, it is checked whether the braking request takes place during a quasi-stationary cornering, and in this case is for a vehicle Rear drive on the outside wheel of the drive axle generates a greater braking force than on the inside wheel of the drive axle and for a vehicle with front-wheel drive on the outside wheel of the drive axle generates a smaller braking force than on the inside wheel of the drive axle. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff von Anspruch 12.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a motor vehicle according to the preamble of claim 12.
Fahrzeuge mit zumindest teilweise elektrischem Antrieb weisen gegenüber konventionellen Fahrzeugen, welche ausschließlich von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden, in Bezug auf die Umweltverträglichkeit häufig Vorteile auf, besitzen aber aufgrund der beschränkten Kapazität aktuell verfügbarer Batterien eine deutlich geringere Reichweite als konventionelle Fahrzeuge. Indem bei einer Bremsanforderung durch den Fahrer die Bremskraft zunächst über den oder die als Generator betriebene/n elektrische/n Antrieb/e erzeugt wird, kann die kinetische Energie des Fahrzeugs während einer Bremsung zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt und gespeichert werden; somit verlängert sich die Reichweite eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb. Vehicles with at least partially electric propulsion often have environmental advantages over conventional vehicles that are powered exclusively by an internal combustion engine, but because of the limited capacity of currently available batteries they have a significantly lower range than conventional vehicles. By braking force generated by the driver, the braking force is first generated via the or the / as / s electric / n / drive operated as a generator, the kinetic energy of the vehicle during braking at least partially converted into electrical energy and stored; thus extends the range of a vehicle with electric drive.
Damit die Energierückgewinnung bzw. Rekuperation mit einer möglichst hohen Effizienz erfolgt, wird die Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse häufig – von einer hinsichtlich der Fahrstabilität idealen Bremskraftverteilung abweichend – derart gewählt, dass nur auf die mit einem elektrischen Antrieb verbundene Achse eine Bremskraft wirkt bzw. die Fahrzeugverzögerung nur durch den als Generator betriebenen elektrischen Antrieb erzeugt wird. Wenn der elektrische Antrieb beispielsweise an der Hinterachse wirkt, kann es insbesondere auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibwert beim Bremsen in einer Kurve zu deutlichen Abweichungen von einem neutralen Fahrverhalten kommen; das Fahrzeug übersteuert und kann ins Schleudern geraten. Für einen ungeübten Fahrer ist ein übersteuerndes Fahrzeug schwer oder gar nicht zu kontrollieren.Thus, the energy recovery or recuperation takes place with the highest possible efficiency, the brake force distribution between the front and rear axle is often - deviating from an ideal in terms of driving stability brake force distribution - chosen such that only acts on the axis connected to an electric drive, a braking force or the vehicle deceleration is generated only by the electric drive operated as a generator. When the electric drive acts, for example, on the rear axle, in particular on a road surface with a low coefficient of friction when braking in a curve, significant deviations from a neutral driving behavior may occur; The vehicle oversteers and can get into skidding. For an untrained driver, an oversteering vehicle is difficult or impossible to control.
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem gleichbleibenden Fahrverhalten des Fahrzeugs eine Rekuperation mit hoher Effizienz zu ermöglichen.The object of the present invention is to allow a recuperation with high efficiency at a constant driving behavior of the vehicle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method for controlling a brake system according to claim 1.
Es wird also ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, welches an den Rädern einer Antriebsachse mindestens eine elektrische Maschine aufweist, die als Antrieb oder Generator betrieben werden kann, wobei die Räder zumindest der Antriebsachse Radbremsen aufweisen, deren Bremskraft radindividuell fahrerunabhängig erhöht oder abgesenkt werden kann. Erfindungsgemäß wird bzw. werden mindestens eine Kurvengröße wie ein Lenkradwinkel und/oder eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate mittels mindestens eines Sensors gemessen, und bei Auftreten einer Bremsanforderung wird überprüft, ob die Bremsanforderung während einer quasistationären Kurvenfahrt erfolgt, und in diesem Fall wird an dem kurvenäußeren Rad der Antriebsachse eine größere oder kleinere Bremskraft erzeugt als an dem kurveninneren Rad der Antriebsachse. Thus, a method for controlling a brake system of a motor vehicle is provided, which has at least one electric machine on the wheels of a drive axle, which can be operated as a drive or a generator, wherein the wheels at least the drive axle wheel brakes, the braking force of the wheel individually increases or decreases independently of the driver can be. According to the invention at least one curve size such as a steering wheel angle and / or a lateral acceleration and / or a yaw rate is measured by means of at least one sensor, and when a brake request occurs, it is checked whether the braking request takes place during a quasi-stationary cornering, and in this case becomes the outside wheel of the drive axle generates a larger or smaller braking force than on the inside wheel of the drive axle.
Anhand der Signale mindestens eines Sensors wird also eine Kurvengröße gemessen, die sowohl die Erkennung einer Kurvenfahrt als auch die Zuordnung von kurveninnerem und kurvenäußerem Rad ermöglicht. In Fahrzeugen mit einem Fahrdynamikregelsystem sind Sensoren zur Messung eines Lenkradwinkels, einer Querbeschleunigung und einer Gierrate ohnehin vorhanden, so dass eine Auswertung der Signale dieser Sensoren mit geringem Aufwand und ohne zusätzliche Kosten erfolgen kann. Bei einer quasistationären Kurvenfahrt, die beispielsweise anhand eines gleichbleibend eingeschlagenen Lenkrads und fester Fahrzeuggeschwindigkeit erkannt werden kann, lässt sich das benötigte Giermoment zur Kompensation einer durch die stark auf die Antriebsachse verlagerte Bremskraft verursachten Abweichung vom gewünschten bzw. gewohnten Fahrverhalten ermitteln bzw. schätzen. On the basis of the signals of at least one sensor so a curve size is measured, which allows both the detection of cornering and the assignment of the inside of the curve and the outside wheel. In vehicles with a vehicle dynamics control system, sensors for measuring a steering wheel angle, a lateral acceleration and a yaw rate are present in any case, so that an evaluation of the signals of these sensors can be carried out with little effort and without additional costs. In a quasi-stationary cornering, which can be detected, for example, based on a consistently struck steering wheel and fixed vehicle speed, the required yaw moment to compensate for a caused by the strong on the drive axle displaced braking force deviation from the desired or usual driving behavior can be determined or estimated.
Das ermittelte Giermoment wird zweckmäßigerweise über eine radindividuelle fahrerunabhängige Erhöhung oder Absenkung der Bremskräfte in den Rädern der Antriebsachse umgesetzt. Eine radindividuelle fahrerunabhängige Änderung der Bremskräfte kann z.B. in einem an sich bekannten elektrohydraulischen Steuergerät eines Bremssystems vorgenommen werden, welches eine Druckquelle wie eine elektrisch angetriebene Kolbenpumpe und je zwei einer Radbremse der Antriebsachse zugeordnete Magnetventile aufweist. Indem dann ein zwischen Radbremse und Druckquelle angeordnetes Einlassventil der einen Radbremse geschlossen wird, kann der Bremsdruck in der anderen radindividuell erhöht werden. Unter einer radindividuellen fahrerunabhängigen Änderung der Bremskraft an einer Achse wird hier also verstanden, dass die Bremskraft in einer ersten Radbremse geändert werden kann, während die Bremskraft in einer zweiten Radbremse der Antriebsachse zumindest gleich gehalten wird oder sogar abgesenkt werden kann. The determined yaw moment is expediently implemented via a wheel-independent driver-independent increase or reduction of the braking forces in the wheels of the drive axle. A wheel-individual driver-independent change in the braking forces can be carried out, for example, in a known electro-hydraulic control device of a brake system, which is a pressure source such as an electric having driven piston pump and two each of a wheel brake of the drive axle associated with solenoid valves. By then an arranged between the wheel brake and the pressure source inlet valve of a wheel brake is closed, the brake pressure in the other wheel can be increased individually. A wheel-individual driver-independent change of the braking force on an axle is thus understood here that the braking force in a first wheel brake can be changed, while the braking force in a second wheel brake of the drive axle is at least kept equal or even can be lowered.
Es ist vorteilhaft, wenn für ein Fahrzeug mit Heckantrieb an dem kurvenäußeren Rad der Antriebsachse eine größere Bremskraft erzeugt wird als an dem kurveninneren Rad der Antriebsachse. Bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb wird in einer Kurve das kurveninnere Rad der Antriebsachse stark entlastet und kann somit eine geringere Bremskraft übertragen als das kurvenäußere Rad. Dadurch besteht für das Heck des Fahrzeugs eine Tendenz „auszubrechen“, d.h. das Fahrzeug übersteuert. Indem das kurvenäußere Rad der Hinterachse, welches eine größere Austandskraft und somit größere übertragbare Querkräfte aufweist als das kurveninnere Rad, stärker gebremst wird, kann der vorhandene Reibwert ohne Verlust an Seitenführungskraft optimal genutzt werden. It is advantageous if, for a vehicle with rear-wheel drive, a greater braking force is generated on the outer wheel of the drive axle than on the inner wheel of the drive axle. In a rear-wheel drive vehicle, the inside wheel of the drive axle is greatly relieved in a curve, and thus can transmit a lower braking force than the outside wheel. Thus, there is a tendency for the rear of the vehicle to "break out", i. the vehicle oversteers. By braking the outside of the wheel of the rear axle, which has a greater Austient force and thus larger transmittable transverse forces than the inside wheel, the existing coefficient of friction can be optimally used without loss of cornering force.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn für ein Fahrzeug mit Frontantrieb an dem kurvenäußeren Rad der Antriebsachse eine kleinere Bremskraft erzeugt wird als an dem kurveninneren Rad der Antriebsachse. Prinzipiell erfolgt bei einer Bremsung eine Gewichtsverlagerung zu der Vorderachse, weshalb an dieser größere Querkräfte übertragen werden können. Somit ist es in Bezug auf die Fahrstabilität unkritisch, ein Giermoment in Eindrehrichtung zu erzeugen, indem das kurveninnere Vorderrad stärker gebremst wird.Furthermore, it is advantageous if a smaller braking force is generated for a vehicle with front-wheel drive on the outside wheel of the drive axle than on the inside wheel of the drive axle. In principle, when braking a weight shift to the front axle, which can be transmitted to this larger lateral forces. Thus, it is not critical in terms of driving stability to generate a yaw moment in the screwing by the front wheel is braked more inside the curve.
Viele Einflussgrößen sind bei der Auslegung des Fahrwerks bereits bekannt. Somit kann anhand der vorliegenden Bremsanforderung und vorzugsweise eines geschätzten Reibwerts das benötigte Giermoment in einer Vorsteuerung ermittelt werden, ohne dass wie bei einer Fahrdynamikregelung eine deutliche Abweichung zwischen gewünschtem und gemessenem Verhalten des Fahrzeugs erkannt werden muss.Many factors are already known in the design of the chassis. Thus, based on the present brake request and preferably an estimated coefficient of friction, the required yaw moment can be determined in a feedforward control, without having to recognize a clear deviation between the desired and measured behavior of the vehicle as in a vehicle dynamics control.
Zweckmäßigerweise wird aus den Signalen des oder der Sensoren eine Änderungsgröße als zeitliche Änderung einer Kurvengröße ermittelt. Eine quasistationäre Kurvenfahrt wird vorzugsweise dann erkannt, wenn mindestens eine gemessene Kurvengröße einen vorgegebenen Kurvenschwellenwert überschreitet und die Änderungsgröße einen vorgegebenen Änderungsschwellenwert unterschreitet. Hierbei kann auch eine erste Kurvengröße wie die Gierrate und die zeitliche Änderung einer zweiten Kurvengröße, wie beispielsweise die Lenkradwinkelgeschwindigkeit als zeitliche Änderung des Lenkwinkels. Ferner kann es vorgesehen sein, Änderungen bis zu einem vorgegebenen Maximalwert zuzulassen bzw. das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einer langsamen Änderung der Kurvenfahrt durchzuführen. Conveniently, a change quantity is determined from the signals of the sensor (s) as a temporal change of a curve size. A quasi-stationary cornering is preferably detected when at least one measured curve size exceeds a predetermined curve threshold value and the change quantity falls below a predetermined change threshold value. In this case, a first curve size such as the yaw rate and the temporal change of a second curve size, such as the steering wheel angular velocity as a change over time of the steering angle. Furthermore, it may be provided to allow changes up to a predetermined maximum value or to carry out the method according to the invention even with a slow change of the cornering.
Bevorzugt wird ein Reibwert der Fahrbahn ermittelt, und die Differenz zwischen der Bremskraft am kurvenäußeren Rad der Antriebsachse und der Bremskraft am kurveninneren Rad der Antriebsachse nach Maßgabe des ermittelten Reibwerts gewählt wird. Hierbei können an sich bekannte Verfahren zur Reibwertschätzung eingesetzt werden. Zweckmäßigerweise wird ein einmal ermittelter Reibwert für eine vorgegebene Zeitdauer oder die Dauer einer Fahrt beibehalten, bis anhand einer Betrachtung einer oder mehrerer Radgeschwindigkeiten bzw. einer Schlupfbetrachtung eine Schlupfregelung erforderlich wird. Allgemein können auf einem hohen Reibwert auch deutlich asymmetrische Bremskräfte an der Antriebsachse aufgebracht werden.Preferably, a coefficient of friction of the road is determined, and the difference between the braking force on the outside wheel of the drive axle and the braking force on the inside wheel of the drive axle is selected in accordance with the determined coefficient of friction. In this case, known methods for friction coefficient estimation can be used. Expediently, a coefficient of friction once determined is maintained for a predefined period of time or the duration of a journey until a slip control is required on the basis of a consideration of one or more wheel speeds or a slip inspection. In general, clearly asymmetric braking forces can be applied to the drive axle on a high coefficient of friction.
Besonders bevorzugt wird der Reibwert der Fahrbahn aus einer Betrachtung der angeforderten Bremskraft, einer gemessenen Querbeschleunigung und/oder mindestens einer gemessenen Radgeschwindigkeit eines Rads der Antriebsachse, ermittelt, insbesondere anhand einer Kennlinie. Indem das Bremsverhalten während einer ersten Kurvenbremsung betrachtet wird, kann – insbesondere unter der Annahme einer Kurvenfahrt in der Ebene – zweckmäßigerweise eine Schätzung des Reibwerts anhand einer Betrachtung von Bremskraft, Querbeschleunigung und Schlupf erfolgen.Particularly preferably, the coefficient of friction of the roadway is determined from a consideration of the requested braking force, a measured lateral acceleration and / or at least one measured wheel speed of a wheel of the drive axle, in particular based on a characteristic curve. By considering the braking behavior during a first braking of the curve, an estimate of the coefficient of friction based on a consideration of braking force, lateral acceleration and slip can be made, in particular assuming an in-plane cornering.
Besonders bevorzugt wird je ein Wert für die Seitenkräfte an Vorder- und/oder Hinterachse anhand des ermittelten Reibwerts und der Bremskräfte an Vorder- und Hinterachse berechnet. Sobald während einer Fahrt ein Wert für den Reibwert ermittelt wurde, kann bei einer Änderung der Bremskraft eine einfache Berechnung der Seitenkräfte erfolgen, indem insbesondere alle Parameter außer der angeforderten Bremsverzögerung oder den Bremskräften an Vorder- und Hinterachse konstant gehalten werden.Particularly preferably, a value for the lateral forces on the front and / or rear axle is calculated on the basis of the determined coefficient of friction and the braking forces on the front and rear axles. As soon as a value for the coefficient of friction has been determined during a journey, a simple calculation of the lateral forces can be carried out by changing the braking force by, in particular, keeping all parameters except the requested braking deceleration or the braking forces at the front and rear axles constant.
Ganz besonders bevorzugt wird die Differenz zwischen der Bremskraft am kurvenäußeren Rad der Antriebsachse und der Bremskraft am kurveninneren Rad der Antriebsachse nach Maßgabe der ermittelten Seitenkräfte gewählt, wobei vorzugsweise auch der Lenkwinkel berücksichtigt wird. Somit kann eine an die momentane Fahrsituation optimal angepasste Bremskraftdifferenz bestimmt werden.Most preferably, the difference between the braking force on the outside wheel of the drive axle and the braking force on the inside wheel of the drive axle in accordance with the determined Side forces selected, wherein preferably also the steering angle is taken into account. Thus, an optimally adapted to the current driving situation braking force difference can be determined.
Es ist vorteilhaft, wenn die Anhebung oder Verringerung der Bremskraft am kurveninneren Rad der Antriebsachse, und die Verringerung oder Anhebung der Bremskraft am kurvenäußeren Rad der Antriebsachse betragsmäßig gleich sind. Dadurch bleibt die Gesamtbremskraft an der Antriebsachse und somit die Fahrzeugverzögerung konstant, wodurch die Ansteuerung strukturell einfach bleiben kann.It is advantageous if the increase or decrease in the braking force on the inside wheel of the drive axle, and the reduction or increase in the braking force on the outside wheel of the drive axle are equal in magnitude. As a result, the total braking force on the drive axle and thus the vehicle deceleration remains constant, whereby the control can remain structurally simple.
Insbesondere wird für ein Fahrzeug mit Heckantrieb die Differenz ΔBr zwischen der Bremskraft am kurvenäußeren Rad der Hinterachse und der Bremskraft am kurveninneren Rad der Hinterachse gemäß ermittelt, wobei
- F ^y,f
- eine Seitenkraft an der Vorderachse,
- F ^y,r
- eine Seitenkraft an der Hinterachse,
- Bf
- eine Bremskraft an der Vorderachse,
- δ
- einen Einschlagwinkel der gelenkten Räder,
- lf
- einen Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt,
- lr
- einen Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt, und
- sr
- eine Spurbreite der Hinterachse bezeichnen.
- F ^ y, f
- a lateral force on the front axle,
- F ^ y, r
- a lateral force on the rear axle,
- B f
- a braking force on the front axle,
- δ
- a steering angle of the steered wheels,
- l f
- a distance between the front axle and the center of gravity,
- l r
- a distance between the rear axle and the center of gravity, and
- s r
- indicate a track width of the rear axle.
Für ein Fahrzeug mit Frontantrieb wird die Differenz ΔBf zwischen der Bremskraft am kurvenäußeren Rad der Vorderachse und der Bremskraft am kurveninneren Rad der Vorderachse insbesondere gemäß ermittelt, wobei
- F ^y,f
- eine Seitenkraft an der Vorderachse,
- F ^y,r
- eine Seitenkraft an der Hinterachse,
- Bf
- eine Bremskraft an der Vorderachse,
- δ
- einen Einschlagwinkel der gelenkten Räder,
- lf
- einen Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt,
- lr
- einen Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt, und sf eine Spurbreite der Vorderachse bezeichnen.
- F ^ y, f
- a lateral force on the front axle,
- F ^ y, r
- a lateral force on the rear axle,
- B f
- a braking force on the front axle,
- δ
- a steering angle of the steered wheels,
- l f
- a distance between the front axle and the center of gravity,
- l r
- a distance between the rear axle and the center of gravity, and s f denote a track width of the front axle.
Im Hinblick auf eine effiziente Rekuperation ist es vorteilhaft, wenn eine Bremskraftanforderung bis zu einer vorgegebenen Maximalbremskraft nur an den Rädern der Antriebsachse umgesetzt wird, solange der Schlupf an den Antriebsrädern unterhalb eines Schlupfschwellenwerts liegt.With regard to an efficient recuperation, it is advantageous if a braking force demand is converted up to a predetermined maximum braking force only at the wheels of the drive axle, as long as the slip at the drive wheels is below a slip threshold value.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit vier Rädern und zwei Achsen, welches an den Rädern einer Antriebsachse mindestens eine elektrische Maschine aufweist, die als Antrieb oder Generator betrieben werden kann, umfassend Radbremsen an den Rädern zumindest der Antriebsachse, deren Bremskraft radindividuell fahrerunabhängig erhöht oder abgesenkt werden kann, welches ein elektronisches Steuergerät mit einer Recheneinheit aufweist, die ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt.The invention further relates to a motor vehicle, in particular with four wheels and two axles, which has at least one electric machine on the wheels of a drive axle, which can be operated as a drive or generator, comprising wheel brakes on the wheels at least the drive axle, the braking force increases wheelindividually driver independently or can be lowered, which has an electronic control unit with a computing unit that performs a method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb umgesetzt werden, bei dem also die Räder einer mehrerer Achsen zeitweise auch von einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden.The inventive method can also be implemented in a vehicle with hybrid drive, in which therefore the wheels of one of several axes are temporarily driven by an internal combustion engine.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.Further preferred embodiments will become apparent from the subclaims and the following description of an embodiment with reference to figures.
Es zeigen Show it
In einer Kurve wird der Kurs des Fahrzeugs durch die an den Achsen wirkenden Seitenkräfte bestimmt. Im Fall einer ungebremsten bzw. mit einer idealen Bremskraftverteilung gebremsten Kurvenfahrt wirkt an der Vorderachse die Seitenkraft Fy,f0 und an der Hinterachse die Seitenkraft Fy,r0; das Fahrzeug folgt dem als durchgezogene Linie gezeigten Kurs (die Bezeichnung der Kräfte wird durchgängig in den Figuren verwendet). Im Fall einer Generatorbremsung auf niedrigem Reibwert verursachen die Bremskräfte an den Vorderrädern, die auf das linke Vorderrad wirkende Kraft Bf,l und die auf das rechte Vorderrad wirkende Kraft Bf,r einen Abbau der Seitenkräfte insbesondere am kurveninneren Rad, welches geringere Aufstandskräfte aufweist. Somit ist von den in diesem Fall wirkenden Seitenkräfte Fy,f und Fy,r besonders die Seitenkraft an der Vorderachse verringert. Dies resultiert in einem Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs, welches ein Untersteuern bzw. einen gegenüber dem Fahrerwunsch zur Kurvenaußenseite gedrehten, gestrichelt dargestellten Kurs verursacht.In a curve, the course of the vehicle is determined by the side forces acting on the axles. In the case of an unbraked or braked with an ideal braking force distribution cornering acts on the front axle, the side force F y, f0 and at the rear axle, the side force F y, r0 ; the vehicle follows the course shown as a solid line (the name of the forces is used throughout the figures). In the case of generator braking at a low coefficient of friction, the braking forces on the front wheels, the left front wheel force B f, l and the right front wheel force B f, r cause a reduction of the side forces, in particular on the inside wheel, which has lower contact forces , Thus, of the side forces F y, f and F y, r acting in this case , in particular the lateral force on the front axle is reduced. This results in a yaw moment about the vertical axis of the vehicle, which causes an understeer or a relation to the driver's request to the outside of the curve rotated, dashed course shown.
Die den Kurs des Fahrzeugs bestimmenden Seitenkräfte an den Achsen entsprechen im Fall einer ungebremsten bzw. mit einer idealen Bremskraftverteilung gebremsten Kurvenfahrt wieder der Seitenkraft Fy,f0 an der Vorderachse und der Seitenkraft Fy,r0 an der Hinterachse; diese bewirken, dass das Fahrzeug dem als durchgezogene Linie gezeigten Kurs folgt. Im Fall einer Generatorbremsung verursachen die Bremskräfte an den Hinterrädern, die auf das linke Hinterrad wirkende Kraft Br,l und die auf das rechte Hinterrad wirkende Kraft Br,r einen Abbau der Seitenkräfte insbesondere am kurveninneren Rad, welches geringere Aufstandskräfte aufweist. Somit ist von den in diesem Fall wirkenden Seitenkräfte Fy,f und Fy,r besonders die Seitenkraft an der Hinterachse verringert. Dies resultiert in einem Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs, welches ein gegenüber dem Fahrerwunsch zur Kurveninnenseite gedrehten, gestrichelt dargestellten Kurs verursacht. The side forces on the axles which determine the course of the vehicle correspond again to the lateral force F y, f0 at the front axle and the lateral force F y, r0 at the rear axle in the case of unbraked or braked braking with an ideal braking force distribution. these cause the vehicle to follow the course shown as a solid line. In the case of generator braking, the braking forces on the rear wheels, the force B r, l acting on the left rear wheel and the force B r, r acting on the right rear wheel cause a reduction of the lateral forces, in particular on the inside wheel, which has lower contact forces. Thus, of the side forces F y, f and F y, r acting in this case , in particular the lateral force on the rear axle is reduced. This results in a yaw moment about the vertical axis of the vehicle, which causes a relation to the driver's request to the inside of the curve turned dashed lines shown.
Das die Drehung des Fahrzeugs in Kurveninnenrichtung verstärkende Giermoment kann auch in einem Schleudern des Fahrzeugs resultieren. Daher ist der Fall eines übersteuernden Fahrzeugs für ungeübte Fahrer besonders gefährlich. Das diskutierte Übersteuern tritt darüber hinaus auch bei einem gegenüber dem in
In Bezug auf die Fahrstabilität und somit die Fahrsicherheit ist ein unverändertes Gierverhalten des Fahrzeuges während eines Bremsvorgangs erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Sicherstellung eines stabilen Fahrverhaltens beim Bremsvorgang in einer Kurve sowie die Beibehaltung einer gleichbleibenden Bremswirkung, d.h. die Beziehung zwischen der Fahrerbremsanforderung und der wirksamen Fahrzeugverzögerung bleibt gleich. In terms of driving stability and thus driving safety unchanged yaw behavior of the vehicle during a braking operation is required. The method according to the invention makes it possible to ensure stable driving behavior during braking in a curve and to maintain a constant braking effect, ie the relationship between the driver braking requirement and the effective vehicle deceleration remains the same.
Anhand von
In einem ersten Schritt wird überprüft, ob eine quasistationäre Kurvenfahrt vorliegt. Je nach vorhandener Sensorik kann eine gemessene Kurvengröße wie Lenkradwinkel, Querbeschleunigung, Gierwinkelgeschwindigkeit bzw. Gierrate betrachtet werden, um eine Kurvenfahrt zu erkennen. Das Vorliegen einer quasistationären Kurvenfahrt kann an der zeitlichen Änderung einer gemessenen Kurvengröße ermittelt werden. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, eine erste Kurvengröße für die Erkennung einer Kurvenfahrt und die zeitliche Änderung einer zweiten Kurvengröße als Maß für das Vorliegen quasistationärer Bedingungen zu betrachten. Beispielsweise kann eine quasistationäre Kurvenfahrt erkannt werden, wenn die Gierrate größer als ein vorgegebener Kurvenschwellenwert ist und der Betrag der Lenkwinkelgeschwindigkeit kleiner als ein Änderungsschwellenwert (wie vorzugsweise 150°/s) ist. Weist das Fahrzeug ein Fahrdynamikregelsystem auf, so kann aus der Fahrsituationserkennung der Fahrdynamikregelung und/oder einem abgeschätzten Kurvenradius eine quasistationäre Kurvenfahrt erkannt werden.In a first step, it is checked whether there is a quasi-stationary cornering. Depending on the existing sensors, a measured curve size such as steering wheel angle, lateral acceleration, yaw rate or yaw rate can be viewed to detect cornering. The presence of quasi steady-state cornering can be determined by the temporal change of a measured curve size. It may also be provided to consider a first curve size for the detection of a cornering and the temporal change of a second curve size as a measure of the presence of quasi-stationary conditions. For example, quasi-stationary cornering may be detected when the yaw rate is greater than a predetermined turn threshold and the amount of steering angular velocity is less than a change threshold (preferably 150 ° / sec). If the vehicle has a vehicle dynamics control system, quasi-stationary cornering can be detected from the driving situation recognition of the vehicle dynamics control and / or an estimated curve radius.
Der nächste Schritt besteht zweckmäßigerweise darin, den Reibwert μ ^ der Fahrbahn zu ermitteln bzw. zu schätzen. Hierbei kann es vorgesehen sein, eine Bremskraftdifferenz zwischen dem kurveninneren Rad der Antriebsachse und dem kurvenäußeren Rad der Antriebsachse nur dann einzustellen, wenn der ermittelte oder geschätzte Reibwert einen vorgegebenen Haftungsschwellenwert unterschreitet. Auf einer Fahrbahn mit einem hohen Reibwert ist auch eine deutliche Abweichung von der idealen Bremskraftverteilung unproblematisch. Weist das Fahrzeug einen Querbeschleunigungssensor und Raddrehzahlsensoren auf, so kann insbesondere unter der Annahme, dass eine Fahrt auf der Ebene vorliegt, aus einem Vergleich der anliegenden Bremskraft, dem gemessenen Schlupf an einem Rad oder beiden Rädern der Antriebsachse bzw. einer Betrachtung der gemessenen Raddrehzahlen der einzelnen Fahrzeugräder, anhand einer Kennlinie ein Reibwert abgeschätzt bzw. ermittelt werden. Entsprechende Kennlinien können aus Fahrversuchen ermittelt werden und sind zweckmäßigerweise in einem nichtflüchtigen Speicher eines elektronischen Steuergeräts eines Bremssystems abgelegt. Indem zu Beginn der Messung also eine Betrachtung der Radgeschwindigkeiten insbesondere der Antriebsachse erfolgt, kann ein Reibwert zumindest abgeschätzt werden. Es ist vorteilhaft, diesen dann beizubehalten und im Verlauf des Bremsvorgangs bei einer Änderung der Bremsanforderung die anliegenden Seitenkräfte an Antriebsachse und nicht angetriebener Achse zu berechnen. Die Bremsanforderung bzw. die Bremskraft kann in einem hydraulischen Bremssystem vorzugsweise mit einem zwischen Hauptbremszylinder und Radbremsen angeordneten Drucksensor bestimmt werden. Prinzipiell kann auch ein Pedalweg- oder Pedalwinkelsensor verwendet werden. Auch andere an sich bekannte Verfahren zur Schätzung des Reibwerts können eingesetzt werden.The next step is expediently to determine or estimate the coefficient of friction μ 1 of the roadway. In this case, it may be provided to set a braking force difference between the inside wheel of the drive axle and the outside wheel of the drive axle only when the determined or estimated coefficient of friction falls below a predetermined adhesion threshold value. On a roadway with a high coefficient of friction and a significant deviation from the ideal brake force distribution is unproblematic. If the vehicle has a transverse acceleration sensor and wheel speed sensors, it can be determined from a comparison of the applied braking force, the measured slip on a wheel or both wheels of the drive axle or a consideration of the measured wheel speeds, in particular on the assumption that there is travel on the plane individual vehicle wheels, a coefficient of friction estimated or determined by a characteristic curve. Corresponding characteristics can be determined from driving tests and are expediently stored in a non-volatile memory of an electronic control unit of a brake system. By thus taking into account the wheel speeds, in particular the drive axis, at the beginning of the measurement, a coefficient of friction can at least be estimated. It is advantageous then to maintain this and to calculate in the course of the braking process with a change in the braking request, the applied lateral forces on the drive axle and non-driven axle. The braking request or the braking force can preferably be determined in a hydraulic brake system with a pressure sensor arranged between the master brake cylinder and the wheel brakes. In principle, a pedal travel or pedal angle sensor can also be used. Other methods known per se for estimating the coefficient of friction can also be used.
Die nächsten Schritte einer Berechnung der Bremskraftdifferenz werden mit Bezug auf
Hierbei bezeichnet lf den Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt des Fahrzeugs und lr den Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt des Fahrzeugs. Der als schwarzer Kreis angedeutete Schwerpunkt liegt zwischen den beiden Achsen, somit entspricht die Summe aus lf und lr dem Abstand l zwischen Vorderund Hinterachse. Die Bremskräfte Bf an der Vorderachse und Br an der Hinterachse müssen eine Fahrzeugverzögerung entsprechend der Fahreranforderung bewirken. In einem Fahrzeug mit einem regenerativen Bremssystem wird eine zur Fahreranforderung korrespondierende Größe FA zweckmäßigerweise mit einem Pedalweg-, Pedalwinkel- oder Pedalkraftsensor erfasst. Here, l f denotes the distance between the front axle and the center of gravity of the vehicle and l r the distance between the rear axle and the center of gravity of the vehicle. The center of gravity indicated by the black circle is between the two axes, so the sum of l f and l r corresponds to the distance l between the front and rear axles. The braking forces B f on the front axle and B r on the rear axle must cause a vehicle deceleration according to the driver request. In a vehicle with a regenerative braking system, a variable FA corresponding to the driver request is expediently detected with a pedal travel, pedal angle or pedal force sensor.
Die Verteilung der Bremskräfte zwischen Vorder- und Hinterachse orientiert sich im Allgemeinen an der in Bezug auf Fahrstabilität idealen Bremskraftverteilung. Für eine effiziente Rekuperation ist es aber erforderlich, bei kleinen Verzögerungen bis hin zu der maximal durch den oder die Generatoren umsetzbare Verzögerung die Bremskraft möglichst vollständig an der Vorderachse umzusetzen. Daher werden die Bremskräfte an Vorder- und Hinterachse gemäß einer geeigneten Verteilungsfunktion anhand der erfassten Fahreranforderung FA ermittelt:
In einem weiteren Schritt erfolgt anhand eines Reifenmodells und des ermittelten Reibwerts μ ^ eine Abschätzung der Seitenkräfte an Vorder- und Hinterachse:
Die Bremskräfte an der nicht angetriebenen Achse, bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb also der Hinterachse, werden zweckmäßigerweise gleich aufgeteilt: The braking forces on the non-driven axle, in a vehicle with front-wheel drive so the rear axle are expediently divided equally:
An der Antriebsachse, also der Vorderachse, werden die Bremskräfte asymmetrisch aufgeteilt. Hierbei wird das kurveninnere Rad der Vorderachse stärker abgebremst als das kurvenäußere Rad. Weiterhin muss für die Summe der Bremskräfte Bf,l an dem linken Vorderrad und Bf,r an dem rechten Vorderrad gelten, dass diese der gemäß der Bremsanforderung des Fahrers gewünschten Gesamtbremskraft der Vorderachse entspricht:
Für die in
Hierbei bezeichnet δ den Einschlagwinkel der gelenkten Vorderräder und s die Spurbreite der Vorderachse. Da bei dem asymmetrischen Bremsen die Gesamtbremskraft der Vorderachse gleich bleiben muss, erfolgt die Absenkung der Bremskraft am kurvenäußeren Rad um denselben Betrag wie die Erhöhung der Bremskraft am kurveninneren Rad: Here, δ denotes the steering angle of the steered front wheels and s the track width of the front axle. Since the total braking force of the front axle must remain the same in the asymmetric braking, the lowering of the braking force on the outer wheel takes place by the same amount as the increase of the braking force on the inner wheel:
Um das benötigte Giermoment aufzubringen, ist folgende Bremsmomentdifferenz ΔBf erforderlich: To apply the required yaw moment, the following brake torque difference ΔB f is required:
Abgesehen von geometrischen Faktoren und der Bremsanforderung des Fahrers ist die Differenz der Bremskräfte der beiden Vorderräder (Antriebsräder) ΔBf also hauptsächlich abhängig von den Änderungen der Seitenkräfte der beiden Achsen im Bremsvorgang. Zweckmäßigerweise erfolgt daher auch während eines Bremsvorgangs eine erneute Schätzung des Reibwerts, wenn z.B. das Schlupfverhalten deutlich von dem anhand des geschätzten Reibwerts erwarteten Verhalten abweicht, also z.B. ein deutliches Absinken einer oder mehrerer Radgeschwindigkeiten bei einem bisher nahe 1 angenommenen Reibwert.Apart from geometric factors and the driver's braking request, the difference in the braking forces of the two front wheels (driving wheels) .DELTA.B f is thus mainly dependent on the changes in the lateral forces of the two axles during braking. Appropriately, therefore, even during a braking process, a new estimate of the coefficient of friction, if, for example, the slip behavior deviates significantly from the expected based on the estimated coefficient of friction behavior, ie, for example, a significant drop in one or more wheel speeds at a previously assumed close to 1 coefficient of friction.
In einem letzten Schritt müssen die Bremskräfte an den Rädern der Antriebsachse durch ein Bremssystem des Kraftfahrzeugs aufgebaut werden. Hierbei kann es sich um ein hydraulisches Bremssystem handeln, wie dies beispielsweise aus der
Wenn die Antriebsachse des Fahrzeugs zwei Elektro-Motoren aufweist, wobei jedem Rad ein Motor zugeordnet ist, können die asymmetrischen Bremskräfte mittels einer rekuperativen Bremsung erzeugt werden, wenn die Motoren im Generatorbetrieb die angeforderten Bremskräfte liefern können. Sofern die Gesamtbremskraft an der Vorderachse über die maximal verfügbare Generatorbremskraft hinausgeht, werden zweckmäßigerweise sowohl Generator als auch Reibbremssystem angesteuert, um in der Kombination die gewünschte Verzögerung bereitzustellen.If the drive axle of the vehicle has two electric motors, with each wheel being assigned an engine, the asymmetrical braking forces can be generated by means of recuperative braking if the motors can supply the requested braking forces during generator operation. If the total braking force on the front axle exceeds the maximum available generator braking force, both generator and friction brake system are expediently activated in order to provide the desired deceleration in the combination.
Sofern das Fahrzeug nur einen mit beiden Rädern der Antriebsachse verbundenen Zentralmotor aufweist, kann nur der gemeinsame bzw. gleiche Anteil der Bremskraft an den beiden Antriebsrädern, bis zu (Bf – ΔBf) = 2·min(Bf,l, Bf,r), über eine rekuperative Bremsung aufgebracht werden, bis zu dem maximal von dem Elektro-Motor lieferbaren Bremsmoment. Die asymmetrischen Bremskräfte und über die Generatorverzögerung hinausgehende Anteile der Bremskraft werden durch das Reibbremssystem realisiert.If the vehicle has only one central motor connected to both wheels of the drive axle, only the common or equal portion of the braking force on the two drive wheels can reach up to (B f -ΔB f ) = 2 * min (B f, l , B f , r ), be applied via a recuperative braking, up to the maximum of the electric motor available braking torque. The asymmetric braking forces and beyond the generator delay portions of the braking force are realized by the friction brake system.
Anhand von
Um eine effiziente Rekuperation zu gewährleisten, wird bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb zweckmäßigerweise die Hinterachse stärker gebremst als die Vorderachse, insbesondere bis zu einer vorgegebenen Maximalverzögerung. Die Abbremsung der nicht angetriebenen Vorderräder erfolgt symmetrisch. Um einer Übersteuertendenz entgegenzuwirken, wird das kurvenäußere Hinterrad mit einer größeren Bremskraft beaufschlagt als die kurveninnere Hinterrad. Die unterschiedlichen Bremskräfte an den beiden Hinterrädern müssen in Summe weiterhin der anhand vorgegebenen Verteilungsfunktion und der Fahreranforderung ermittelten Gesamtbremskraft entsprechn:
Das benötigte Giermoment zur Kompensation des Übersteuerns kann gemäß
Die Bremskräfte werden wie oben für die Vorderachse diskutiert durch geeignete Ansteuerung von elektrischem Antrieb und/oder Bremssystem aufgebracht. The braking forces are discussed as discussed above for the front axle by suitable control of electric drive and / or braking system.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ermöglicht durch eine asymmetrische Abbremsung der Räder der Antriebsachse das gewohnte Fahrverhalten trotz einer für eine effiziente Rekuperation erforderlichen Abweichung von der (unter Fahrstabilitätsgesichtspunkten) optimalen Bremskraftverteilung.An inventive method allows by an asymmetric deceleration of the wheels of the drive axle, the usual handling despite a required for efficient recuperation deviation from the (under driving stability aspects) optimal brake force distribution.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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