DE102014203026A1 - Fahrdynamiksteuersystem in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektronischen Steuergerät und mit einem elektrisch-regenerativen Antriebssystem - Google Patents

Fahrdynamiksteuersystem in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektronischen Steuergerät und mit einem elektrisch-regenerativen Antriebssystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrdynamiksteuersystem in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektronischen Steuergerät und mit einem elektrisch-regenerativen Antriebssystem zum Abbremsen des Fahrzeugs durch Aufbringen einer Rekuperationsverzögerung an mindestens einer Antriebsachse. Im Steuergerät ist ein Soll-Eigenlenkverhalten abgespeichert, das durch ein Referenzfahrzeug ohne Rekuperation empirisch ermittelt ist. Das Ist-Eigenlenkverhalten des Kraftfahrzeuges wird im Steuergerät während einer Rekuperationsverzögerung ermittelt und mit dem Soll-Eigenlenkverhalten verglichen, wobei im Falle einer Differenz zwischen dem Ist-Eigenlenkverhalten und dem Soll-Eigenlenkverhalten ein zusätzliches differenzausgleichendes Giermoment vorgesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrdynamiksteuersystem in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektronischen Steuergerät und mit einem elektrisch-regenerativen Antriebssystem.
  • Insbesondere bei Hybridfahrzeugen oder bei rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist für den Antrieb des Fahrzeugs eine elektrische Maschine vorgesehen, die während bestimmter Betriebszustände des Fahrzeugs, in denen das Fahrzeug verzögert, als Generator zur Energierückgewinnung (Rekuperation) eingesetzt wird. Zweck eines derartigen elektrisch-regenerativen Systems bzw. eines Generators ist, zumindest einen Teil der beim Verzögern umgesetzten Energie im Fahrzeug zurückzugewinnen und zu speichern. Diese gespeicherte Energie kann dann für den Antrieb oder für sonstige elektrische Systeme des Fahrzeugs verwendet werden.
  • Derzeit sind verschiedene Betriebskonzepte denkbar, wann die elektrische Maschine als Generator betrieben wird. So kann dies bereits immer dann erfolgen, sobald das Fahrpedal gelöst wird (= Schubrekuperation). Alternativ kann der Rekuperationsbetrieb der elektrischen Maschine auch erst dann aktiviert werden, wenn ein Bremsvorgang eingeleitet wird, sei es aufgrund einer Fahrervorgabe über das Bremspedal oder einer systembedingten Bremsvorgabe, wie sie beispielsweise bei Fahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen angefordert werden. Außerdem kann eine Überlagerung der beschriebenen Schub- und Bremsrekuperation stattfinden.
  • Die (zusätzliche) Verzögerungswirkung des elektrisch-regenerativen Systems und die damit verbundenen zusätzlichen Längskräfte können sich auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs auswirken. So kann sich zwischen den Achsen durch die (zusätzliche) Bremswirkung der elektrisch-regenerativen Bremse, die nur auf die Antriebsachse wirkt, eine Längskraftverteilung einstellen, die deutlich von der durch die Auslegung der Bremsanlage bedingten, „installierten” Bremskraftverteilung abweicht. Dieser Effekt tritt auch bei konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und ohne rekuperatives Antriebs-/Bremssystem auf und wird bedarfsgerecht durch ein vorhandenes Stabilisierungssystem korrigiert. Bei Fahrzeugen mit rekuperativem Antriebs- bzw. Bremssystem sind wegen des Wunsches, möglichst viel Bremsenergie zurückzugewinnen, stärkere Auswirkungen zu erwarten.
  • Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb kann dies zum Untersteuern des Fahrzeugs, und bei Fahrzeugen mit Heckantrieb zum Übersteuern führen.
  • Insbesondere kann auf glatten Straßen und in der Nähe des fahrdynamischen Grenzbereichs der Fall eintreten, dass die Antriebsräder (auf die das elektrisch-regenerative System einwirkt) die aufgrund des aktuellen Schubrekuperationsmoments geforderte rekuperative Verzögerung nicht ausreichend übertragen können. Damit das Fahrzeug nicht instabil wird und lenkbar bleibt, muss bei drohender Destabilisierung des Fahrzeugs die Bremswirkung bzw. das Schubrekuperationsmoment rechtzeitig verringert bzw. zwischen den Achsen fahrdynamisch günstiger aufgeteilt werden.
  • Bei dem aus der DE 10 2009 039 615 A1 bekannten Verfahren wird das Fahrzeug derart angesteuert, dass für den Fahrer auch bei reduzierter Höhe des regenerativen Schubmoments eine ihm bekannte Verzögerungswirkung eintritt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Stabilität und die Fahrbarkeit eines Kraftfahrzeugs bei Rekuperationsverzögerung zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Gegenständen der abhängigen Patentansprüche.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrdynamiksteuersystem in einem Kraftfahrzeug mit mindestens einem elektronischen Steuergerät und mit einem elektrisch-regenerativen Antriebssystem zum Abbremsen des Fahrzeugs durch Aufbringen einer Rekuperationsverzögerung an mindestens einer Antriebsachse. Im Steuergerät ist ein Soll-Eigenlenkverhalten abgespeichert, das durch ein Referenzfahrzeug ohne Rekuperation empirisch ermittelt ist. Das Soll-Eigenlenkverhalten kann auch durch eine spezifische Abstimmung ergänzt werden. Das Ist-Eigenlenkverhalten des Kraftfahrzeuges wird im Steuergerät während einer Rekuperationsverzögerung ermittelt. Die Ermittlung des Ist-Eigenlenkverhaltens kann entweder durch Sensor-Fahrzeuggrößen oder durch eine Modellbildung innerhalb des Steuergeräts erfolgen. Im Rahmen der Modellbildung wird berücksichtigt, dass das Rekuperationsmoment auf der/die Antriebsachse(n) einwirkt. Das Ist-Eigenlenkverhalten wird mit dem Soll-Eigenlenkverhalten verglichen, wobei im Falle einer Differenz zwischen dem Ist-Eigenlenkverhalten und dem Soll-Eigenlenkverhalten ein zusätzliches differenzausgleichendes Giermoment vorgesteuert wird.
  • Zusätzlich kann das Soll-Eigenlenkverhalten mittels eines vom Fahrer zu betätigenden Bedienelements (z. B. Auswahl eines bestimmten Fahrdynamikmodus) manuell variiert werden. Beispielsweise kann in einem Komfort-orientierten Fahrdynamikmodus ein tendenziell untersteuernderes Eigenlenkverhalten als in einem Sportlichkeits-orientierten Fahrdynamikmodus vorgesehen werden.
  • Anhand der Zeichnung wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit Rekuperationsverzögerung an der Hinterachse in einer Linkskurve.
  • In der Zeichnung ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrdynamiksteuersystem in einem Kraftfahrzeug 1 mit mindestens einem elektronischen Steuergerät 3 dargestellt.
  • Ein Kraftfahrzeug 1 mit einem elektrisch-regenerativen System 2 zum Abbremsen durch Aufbringen einer Rekuperationsverzögerung an mindestens einer Antriebsachse, hier an der Hinterachse HA, ist an sich bekannt.
  • Im Steuergerät 3 ist ein Soll-Eigenlenkverhalten in Form einer Soll-Gierverstärkung g_soll abgespeichert. Die Gierverstärkung g stellt das Verhältnis der Gierrate zum Lenkwinkel dar. Die Soll-Gierverstärkung g_soll ist durch ein Referenzfahrzeug ohne Rekuperation empirisch ermittelt. Die Gierverstärkung g ist abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v.
  • Während des Fahrbetriebs wird im Steuergerät 3 das Ist-Eigenlenkverhalten in Form einer Ist-Gierverstärkung g_ist ermittelt. Tritt während einer Rekuperationsverzögerung eine Differenz dg zwischen der Ist-Gierverstärkung g_ist und der Soll-Gierverstärkung g_soll auf, wird ein zusätzliches differenzausgleichendes Giermoment r_dif vorgesteuert.
  • Das zusätzliche differenzausgleichende Giermoment r_dif wird hier vorzugsweise durch einen radselektiven Bremseingriff BE am kurvenäußeren Vorderrad und einen gegenlenkenden Lenkeingriff LE vorgesteuert. Jedes Kraftfahrzeug ist heute mit einem Bremseingriffsystem ausgestattet. Je nach Ausstattung des Kraftfahrzeuges können folgende weitere Eingriffe allein oder in definierter Kombination vorgenommen werden:
    • – Ein Lenkeingriff LE zum Gegenlenken hinsichtlich der Fahrervorgabe (hier Gegenlenken nach rechts)
    • – Ein Wankstabilitätseingriff zur Erhöhung der Federkonstante (hier Erhöhung der Federkonstante des Stabilisators an der Vorderachse und Reduzierung der Federkonstante des Stabilisators an der Hinterachse)
    • – Ein Quermomentverteilungseingriff und/oder ein Differenzialregeleingriff
  • Die Priorität der möglichen Eingriffe zur Vorsteuerung des zusätzlichen differenzausgleichenden Giermoments r_dif ist abhängig von der Verfügbarkeit der Eingriff-Systeme im Kraftfahrzeug. Im dargestellten Beispiel sind beispielsweise zwei Eingriffssysteme (Bremseingriffssystem und Lenkeingriffssystem) für die Giermomentvorsteuerung eingesetzt.
  • Das zusätzliche differenzausgleichende Giermoment r_dif wird nur dann vorgesteuert, wenn noch kein anderes Eingriffssystem eine Stabilitätsregelung durchführt, also vor Auftreten eines stabilitätskritischen Fahrbetriebs.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009039615 A1 [0007]

Claims (6)

  1. Fahrdynamiksteuersystem in einem Kraftfahrzeug (1) mit mindestens einem elektronischen Steuergerät (3) und mit einem elektrisch-regenerativen Antriebssystem (2) zum Abbremsen des Fahrzeugs durch Aufbringen einer Rekuperationsverzögerung an mindestens einer Antriebsachse (HA), wobei im Steuergerät (3) ein Soll-Eigenlenkverhalten (g_soll) abgespeichert ist, das durch ein Referenzfahrzeug ohne Rekuperation empirisch ermittelt ist, wobei im Steuergerät (3) das Ist-Eigenenkverhalten (g_ist) des Kraftfahrzeuges (1) während einer Rekuperationsverzögerung ermittelbar und mit dem Soll-Eigenlenkverhalten (g_soll) vergleichbar ist, und wobei im Falle einer Differenz (dg) zwischen dem Ist-Eigenlenkverhalten (g_ist) und dem Soll-Eigenlenkverhalten (g_soll) ein zusätzliches differenzausgleichendes Giermoment vorsteuerbar ist.
  2. Fahrdynamiksteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Eigenlenkverhalten (d_soll) in Form einer Gierverstärkung (g) abgespeichert ist.
  3. Fahrdynamiksteuersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche differenzausgleichende Giermoment durch einen radselektiven Bremseingriff (BE) und/oder durch einen Lenkeingriff (LE) und/oder durch einen Wankstabilitätseingriff und/oder durch einen Quermomentverteilungseingriff und/oder durch einen Differenzialregeleingriff vorsteuerbar ist.
  4. Fahrdynamiksteuersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Priorität der möglichen Eingriffe zur Vorsteuerung des zusätzlichen differenzausgleichenden Giermoments abhängig von der Verfügbarkeit der Eingriff-Systeme im Kraftfahrzeug (1) vorgegeben ist.
  5. Fahrdynamiksteuersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche differenzausgleichende Giermoment nur dann vorgesteuert wird, wenn noch kein anderes Eingriffs-System eine Stabilitätsregelung durchführt.
  6. Fahrdynamiksteuersystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Eigenlenkverhalten mittels eines vom Fahrer zu betätigenden Bedienelements variierbar ist.
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