DE102018203354A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren 100 zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Achsen, wobei zwei der mindestens zwei Achsen jeweils von mindestens einer E-Maschine angetrieben werden und wobei das Verfahren nur durchgeführt wird, falls sowohl der Rekuperationsfall als auch eine unkritische Fahrsituation vorliegt, mit folgenden Schritten: Durchführen (110) eines Traktionstests für eine vorgegebene Zeitdauer, wobei an einer ersten Achse, an der ein wirkendes erstes Rekuperationsmoment kleiner als ein zweites Rekuperationsmoment, welches an einer zweiten Achse wirkt, ist, das erste Rekuperationsmoment erhöht und an der zweiten Achse das zweite Rekuperationsmoment erniedrigt wird, so dass eine an den Rädern der zwei der mindestens zwei Achsen wirkende Gesamtkraft nicht verändert wird; Feststellen (120), ob während des Traktionstests ein Rad an der ersten Achse blockiert hat oder ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist; und Reduzieren (130) einer Rekuperationsstufe, falls festgestellt wurde, dass während des Traktionstests ein Rad an der ersten Achse blockiert hat oder dass an der ersten Achse ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug, ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium sowie ein elektronisches Steuergerät.
  • Stand der Technik
  • Bei Elektrofahrzeugen wird in der Regel bei nicht betätigtem Fahrpedal von der E-Maschine ein negatives, d.h. verzögernd wirkendes, Drehmoment erzeugt, welches auch Rekuperationsmoment genannt wird. Dieses Rekuperationsmoment stellt das bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor auftretende Schleppmoment nach. Während jedoch das Schleppmoment durch die Mechanik fest vorgegeben ist, z.B. durch Motorreibung, Getriebe oder ähnlichem, so ist das Rekuperationsmoment einer E-Maschine prinzipiell frei einstellbar. Bei heutigen Elektrofahrzeugen kann dieses Rekuperationsmoment oft in Stufen, welche im Weiteren auch Rekuperationsstufen genannt werden, vom Fahrer von ganz schwach - dem sogenannten Segelbetrieb - bis hin zu einem recht hohen Rekuperationsmoment - sogenanntes One-Pedal-Driving - eingestellt werden. Vor allem im letzten Fall kann jedoch bei glatten Fahrbahnbedingungen, wie z.B. Schnee, Eis oder Regen, das maximale Kraftübertragungsvermögen zwischen Fahrzeugreifen der antreibenden Räder und Fahrbahn überschritten werden, so dass der Reifen zum Blockieren neigt. Um das Fahrzeug jedoch weiterhin stabil zu halten, erfolgt in einem solchen Fall ein Eingriff des Fahrdynamikreglers, welcher im weiteren Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) genannt wird, entweder über die Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR) oder das Antiblockiersystem (ABS) und erhöht das Drehmoment der E-Maschine. Diese MSR-/ABS-Eingriffe sind jedoch vom Fahrer als Ruckeln deutlich spürbar.
  • Die MSR-Regelung ist ein Fahrerassistenzsystem, das in der Regel Bestandteil des ESP und der Antriebsschlupfregelung (ASR) ist. Sie verhindert ein Rutschen der Antriebsräder insbesondere auf glatter Fahrbahn, wenn der Fahrer abrupt vom Gas geht oder die Kupplung beim Herunterschalten zu schnell kommen lässt. Entsprechend dem Kammschen Kreis wird hier unter Umständen das maximale Kraftübertragungsvermögen der Reifen zwischen Fahrzeug und Straße aufgrund der Bremswirkung des Motors überschritten. Das Steuergerät des Motors regelt dann im Bedarfsfall die Motordrehzahl entsprechend kurzfristig hoch, um das Fahrzeug stabil und lenkbar zu halten.
  • Die Antriebsschlupfregelung (ASR), auch Traktionskontrolle genannt, sorgt dafür, dass die Räder beim Anfahren des Wagens nicht durchdrehen. Die Traktionsregelung soll beim Anfahren mit viel Gas, beim sogenannten Kavalierstart, oder bei schlechtem Untergrund wie Eis, Schnee, Rollsplitt, nassem Kopfsteinpflaster, d.h. bei wenig Haftreibung, verhindern, dass ein oder mehrere Räder durchdrehen und das Fahrzeug seitlich ausbricht. Gegenstück ist die o.g. MSR-Regelung, die bei abrupter Gaswegnahme eine Fahrzeug-Instabilität vermindern soll.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das Verfahren dient dem Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Achsen, wobei zwei der mindestens zwei Achsen jeweils von mindestens einer E-Maschine angetrieben werden. Das Verfahren wird nur durchgeführt, falls sowohl der Rekuperationsfall als auch eine unkritische Fahrsituation vorliegt.
  • Der Rekuperationsfall liegt dann vor, wenn das Fahrpedal nicht oder leicht betätigt wird und das Bremspedal nicht betätigt wird.
  • Gemäß einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein Traktionstest für eine vorgegebene Zeitdauer durchgeführt. Dazu wird an einer ersten Achse, an der ein wirkendes erstes Rekuperationsmoment kleiner als ein zweites Rekuperationsmoment, welches an einer zweiten Achse wirkt, ist, das erste Rekuperationsmoment erhöht und an der zweiten Achse das zweite Rekuperationsmoment erniedrigt, wobei das Gesamtrekuperationsmoment nicht verändert wird bzw. gleich groß bleibt.
  • Der Traktionstest dient dem Ziel, auszutesten, ob die Fahrbahnverhältnissen sich so verändert haben, dass die vom Reifen zu übertragende Kraft bei maximalem Rekuperationsmoment das maximale Kraftübertragungsvermögen überschreiten würde. In diesem Fall würde der Reifen die Bodenhaftung verlieren. In diesem Fall gilt, dass das maximale Rekuperationsmoment und somit die maximal verzögernd wirkende Kraft FR-RekuMax größer ist als das Produkt aus Haftreibungskoeffizienten und der Normalkraft, d.h. diejenige Kraft, welche senkrecht zur Straßenoberfläche auf den Reifen wirkt. Dies kann als Formel so ausgedrückt werden: FR-RekuMax > µFN.
  • Das maximale Rekuperationsmoment und somit die maximal verzögernd wirkende Kraft FR-RekuMax am Reifen des Fahrzeugs bei nicht betätigtem Fahrpedal wird üblicherweise so ausgelegt, dass bei normalen Fahrbahnverhältnissen, d.h. falls weder Eis noch Schnee auf der Fahrbahn vorhanden sind, die maximale Haftreibung nicht überschritten wird. Dies bedeutet in einer Formel ausgedrückt, dass FR-RekuMax < µFN ist, wobei FN die Normalkraft ist. Berücksichtigt man die bei Kurvenfahrten auftretenden Querkräfte, so muss die Kraft FR-RekuMax aufgrund des Kammschen Kreises nochmals deutlich kleiner sein. In der Regel werden die Kräfte so verteilt, dass einem zweiachsigen Fahrzeug an den Vorderrädern höhere Rekuperationskräfte wirken als an den Hinterrädern. Dies wird im Weiteren auch als normale Kraftverteilung bezeichnet.
  • Bevorzugt wird der Traktionstest beendet, indem die jeweiligen Rekuperationsmomente wieder auf die jeweiligen ursprünglichen Werte zurückgeändert werden. Das Fahrzeug fährt somit nach Ende des Traktionstests wieder in denselben Modus wie vor dem Traktionstest.
  • Gemäß einem zweiten Schritt des Verfahrens wird festgestellt, ob während des Traktionstests ein Rad an der ersten Achse blockiert hat oder ein Eingriff einer Fahrdynamikregelung erfolgt ist. Falls die Räder der entlasteten Achse blockieren bzw. falls hier ein Eingriff der Fahrdynamikregelung, insbesondere der MSR bzw. des ABS erfolgt, so lässt dies auf eine verminderte Traktionsfähigkeit, d.h. eine geringe Haftreibung oder niedrigen Haftreibungskoeffizienten µ schließen.
  • Die Fahrdynamikregelung kann eines oder eine Kombination der nachfolgend aufgeführten Systeme aufweisend: eine Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR), ein Antiblockiersystem (ABS) und eine Antriebsschlupfregelung (ASR). Die Fahrdynamikregelung wird im deutschsprachigen Raum häufig mit ESP abgekürzt, was für Electronic Stability Control steht und auf Deutsch Elektronische Stabilitätskontrolle bedeutet.
  • Bevorzugt wird während des zweiten Schritts festgestellt, ob während des Traktionstests an der ersten Achse ein Rad eine Instabilität oder ein Traktionsverlust vorhanden war. Hierbei wird bevorzugt festgestellt, bei welchem Rekuperationsmoment diese Instabilität oder der Traktionsverlust erfolgte.
  • Gemäß einem dritten Schritt des Verfahrens wird eine Rekuperationsstufe reduziert, falls festgestellt wurde, dass während des Traktionstests ein Rad an der ersten Achse blockiert hat oder dass an der ersten Achse ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist.
  • Hierbei bedeutet das Reduzieren einer Rekuperationsstufe, dass das maximale Rekuperationsmoment, und somit die maximal verzögernd wirkende Kraft am Reifen des Fahrzeugs bei nicht betätigtem Fahrpedal, verkleinert wird.
  • Das Verfahren erreicht vorteilhafterweise, dass in unkritischen Fahrsituationen ein Blockieren der Räder oder ein Eingriff der Fahrdynamikregelung in Kauf genommen wird, jedoch gleichzeitig in unsicheren Fahrsituation das Blockieren der Räder oder ein Eingriff der Fahrdynamikregelung verhindert wird.
  • Durch das Verfahren kann weiterhin in Abhängigkeit von den Fahrbahnverhältnissen das maximale Rekuperationsmoment festgestellt werden. Somit kann für die aktuellen Fahrbahnverhältnissen die optimale Rekuperationsstufe eingestellt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rekuperationsstufe beibehalten, falls festgestellt wurde, dass während des Traktionstests weder ein Rad an der ersten Achse blockiert hat noch dass an der ersten Achse ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Rekuperationsstufe weiterhin entsprechend der vom Fahrer eingestellten Rekuperationsstufe optimal eingestellt ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt eine unkritische Fahrsituation vor, wenn folgende Voraussetzungen gegeben sind: Geradeausfahrt, kein Bremsvorgang, ausreichender Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem sonstigen Hindernis. In diesem Fahrsituationen wird vorteilhafterweise erreicht, dass ein kurzweiliges Blockieren der Räder, welches beim Traktionstest auftreten kann, keine negativen Auswirkungen auf die Weiterfahrt des Fahrzeuges hat. Die Geradeausfahrt ist gekennzeichnet durch einen kleinen Lenkwinkel, geringe Giergeschwindigkeit und eine geringe Querbeschleunigung. Falls das Bremspedal nicht getreten ist, so liegt kein Bremsvorgang vor.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Traktionstest durchgeführt, wenn mindestens eine Bedingung oder eine Kombination von Bedingungen aus der folgenden Liste von Bedingungen erfüllt sind: eine niedrige Umgebungstemperatur, Regenfall, Straßennässe, oder eine andere Situation, in der ein verringertes maximales Kraftübertragungsvermögen auftritt. Durch dieses Merkmal wird der Traktionstest vorteilhafterweise in einer Situation durchgeführt, in der mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit die Traktion des Fahrzeugs auf der Straße herabgesetzt ist.
  • Bevorzugt sind die Straßenbedingungen mit Sensoren messbar. Diese Sensoren sind bevorzugt zur Installation in einem Kraftfahrzeug kommerziell erhältlich.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird während des Traktionstests an der ersten Achse ein Verhältnis einer radial an einem Rad der ersten Achse wirkenden Kraft zu einer senkrecht zu einem der ersten Achse wirkenden Kraft möglichst groß. Durch dieses Merkmal wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Traktion der ersten Achse möglichst gut ausgetestet wird, d. h. die Traktion wird bis zu dem größtmöglichen Drehmoment der Räder der ersten Achse vermessen.
  • Bevorzugt wird der Traktionstest bis zu dem maximalen Kraftverhältnis durchgeführt, welches bei der vom Fahrer eingestellten Rekuperationsstufe auftreten kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die vorgegebene Zeitdauer kleiner als 5 Sekunden. Besonders bevorzugt liegt die vorgegebene Zeitdauer zwischen 1 und 3 Sekunden. Durch dieses Merkmal wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Traktionstest schnell genug durchgeführt werden kann, ohne dass für den Fahrer gefährliche Situationen auftreten. Eine unkritische Fahrsituation ändert sich in der Regel nicht innerhalb der oben angegebenen Zeitdauer.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rekuperationsstufe erhöht, falls nach dem Reduzieren der Rekuperationsstufe sowohl im Antriebs- als auch im Bremsfall eine radial an einem Rad der ersten oder zweiten Achse wirkenden Kraft gemessen wurde, welche in einem Bereich einer höheren Rekuperationsstufe, jedoch nicht in einem Bereich der reduzierten Rekuperationsstufe, liegt.
  • Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem elektronischen Steuergerät oder Rechengerät abläuft. Dies ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert. Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, ein Fahrerassistenzsystem in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Achsen, wobei zwei der mindestens zwei Achsen jeweils von mindestens einer E-Maschine angetrieben werden, zu betreiben.
  • Figurenliste
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • 2A und 2B illustrieren unterschiedliche Verteilungen der Rekuperationskräfte an den Rädern der Vorderachse und den Rädern der Hinterachse.
  • Ausführungsbeispiel der Erfindung
  • Das in 1 illustrierte Verfahren 100 zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug mit zwei Achsen, wobei jede Achse von je einer E-Maschine angetrieben wird, startet in Schritt 102 mit der Abfrage, ob der Rekuperationsfall vorliegt. Falls das nicht der Fall ist, kehrt das Verfahren so lange zu Schritt 102 zurück, bis der Rekuperationsfall vorliegt. Im Folgenden stehen Haken für eine Bejahung einer Abfrage und ein Kreuz für eine Verneinung der Abfrage.
  • Falls der Rekuperationsfall vorliegt, so fährt das Verfahren mit Schritt 104 fort, in dem abgefragt wird, ob eine unkritische Fahrsituation vorliegt. Falls das der Fall ist, fährt das Verfahren mit Schritt 106 fort. Falls das nicht der Fall ist, fährt das Verfahren mit Schritt 140 fort.
  • In Schritt 106 wird abgefragt, ob eine Bedingung vorliegt, in der ein verringertes maximales Kraftübertragungsvermögen vom Rad auf die Straße wahrscheinlich auftritt. Dies liegt unter anderem in einem der nachgeführten Fälle vor: niedrige Umgebungstemperatur, z.B. niedriger als eine Grenztemperatur von 3°C, Regenfall oder Straßennässe. Falls ein verringertes maximales Kraftübertragungsvermögen vorliegt, so fährt das Verfahren mit Schritt 110 fort. Falls dies nicht der Fall ist, so fährt das Verfahren mit Schritt 140 fort.
  • In Schritt 110 wird ein Traktionstest durchgeführt, welcher vom Start bis zum Ende 5 Sekunden dauert.
  • Zu Beginn des Traktionstests wirken an den Rädern der Vorderachse höhere Rekuperationskräfte FR als an den Rädern der Hinterachse, wie in 2A zu sehen ist. Dies entspricht der normalen Kraftverteilung an den Rädern.
  • Nach dem Beginn des Traktionstests, wird an der Hinterachse das Rekuperationsmoment bzw. die Rekuperationskraft FR erhöht und an der Vorderachse erniedrigt, wobei die an den Rädern der beiden Achsen wirkende Gesamtkraft erhalten bleibt. In diesem Moment wirken an den Rädern der Hinterachse höhere Rekuperationskräfte FR als an den Rädern der Vorderachse, wie in 2B zu sehen ist.
  • Der Traktionstest wird beendet, indem die Rekuperationsmomente wieder zum ursprünglichen Wert zurückgefahren werden.
  • Im darauf folgenden Schritt 120 wird festgestellt, ob während des Traktionstests ein Rad an der Hinterachse blockiert hat oder ob an der Hinterachse ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist. Ein Eingriff der Fahrdynamikregelung besteht zum Beispiel dann, wenn eine Instabilität oder ein Traktionsverlust festgestellt wurde. Falls dies der Fall war, so wird ebenfalls festgestellt bei welchem Rekuperationsmoment die Fahrdynamikregelung eingegriffen hat. Falls kein Rad blockiert hat und die Fahrdynamikregelung nicht eingegriffen hat, so fährt das Verfahren mit Schritt 140 fort. Falls ein Rad blockiert hat oder die Fahrdynamikregelung eingegriffen hat, so fährt das Verfahren mit Schritt 130 fort, in dem eine Rekuperationsstufe reduziert wird.
  • Im darauf folgenden Schritt 132 wird abgefragt, ob im weiteren Fahrbetrieb sowohl im Antriebs- als auch im Bremsfall eine radial an einem Rad der Hinterachse wirkenden Kraft gemessen wurde, welche in einem Bereich einer höheren Rekuperationsstufe, jedoch nicht in einem Bereich der reduzierten Rekuperationsstufe, liegt. Falls dies nicht der Fall ist, so fährt das Verfahren so lange mit Schritt 132 fort, bis der Fall eingetreten ist. In diesem Fall fährt das Verfahren mit Schritt 140 fort, in dem die Rekuperationsstufe erhöht wird.

Claims (10)

  1. Verfahren (100) zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Achsen, wobei zwei der mindestens zwei Achsen jeweils von mindestens einer E-Maschine angetrieben werden und wobei das Verfahren nur durchgeführt wird, falls sowohl der Rekuperationsfall als auch eine unkritische Fahrsituation vorliegt, mit folgenden Schritten: Durchführen (110) eines Traktionstests für eine vorgegebene Zeitdauer, wobei an einer ersten Achse, an der ein wirkendes erstes Rekuperationsmoment kleiner als ein zweites Rekuperationsmoment, welches an einer zweiten Achse wirkt, ist, das erste Rekuperationsmoment erhöht und an der zweiten Achse das zweite Rekuperationsmoment erniedrigt wird, so dass eine an den Rädern der zwei der mindestens zwei Achsen wirkende Gesamtkraft nicht verändert wird; Feststellen (120), ob während des Traktionstests ein Rad an der ersten Achse blockiert hat oder ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist; und Reduzieren (130) einer Rekuperationsstufe, falls festgestellt wurde, dass während des Traktionstests ein Rad an der ersten Achse blockiert hat oder dass an der ersten Achse ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Beibehalten der Rekuperationsstufe, falls festgestellt wurde, dass während des Traktionstests weder ein Rad an der ersten Achse blockiert hat noch dass an der ersten Achse ein Eingriff der Fahrdynamikregelung erfolgt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine unkritische Fahrsituation vorliegt, wenn folgende Voraussetzungen gegeben sind: Geradeausfahrt, kein Bremsvorgang, ausreichender Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem sonstigen Hindernis.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionstest durchgeführt wird, wenn mindestens eine Bedingung oder eine Kombination von Bedingungen aus der folgenden Liste von Bedingungen erfüllt sind: eine niedrige Umgebungstemperatur, Regenfall, Straßennässe, oder eine andere Situation, in der ein verringertes maximales Kraftübertragungsvermögen auftritt.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Traktionstests an der ersten Achse ein Verhältnis einer radial an einem Rad der ersten Achse wirkenden Kraft zu einer senkrecht zu einem der ersten Achse wirkenden Kraft so groß ist wie ein maximales Verhältnis, welches bei normaler Kraftverteilung auftreten kann, oder so groß ist wie ein maximales Verhältnis, welches in der nächsthöheren Rekuperationsstufe auftreten kann.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeitdauer kleiner als 5 Sekunden ist.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, ferner aufweisend: Erhöhen (140) der Rekuperationsstufe, falls nach dem Reduzieren der Rekuperationsstufe sowohl im Antriebs- als auch im Bremsfall eine radial an einem Rad der ersten oder zweiten Achse wirkenden Kraft gemessen wurde, welche in einem Bereich einer höheren Rekuperationsstufe, jedoch nicht in einem Bereich der reduzierten Rekuperationsstufe, liegt.
  8. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach dem vorangegangenen Anspruch gespeichert ist.
  10. Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
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