DE102019213263A1 - Verfahren und System zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mittels eines verstellbaren Wankstabilisators (1), wobei der verstellbare Wankstabilisator (1) einen Aktuator (2) aufweist, der betreibbar ist, zwei damit verbundene Stabilisatorabschnitte (6a, 6b) um eine Rotationsachse (3) gegeneinander zu verdrehen, indem der Aktuator (2) in Abhängigkeit von zumindest einem System-Sollmoment unter Berücksichtigung einer System-Steifigkeit des Wankstabilisators (1) angesteuert wird, wobei ein Vergleich zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment durchgeführt wird, um die Korrektheit der hinterlegten System-Steifigkeit zu überprüfen und/oder anzupassen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mittels eines verstellbaren Wankstabilisators gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein System zur Wankstabilisierung nach Anspruch 12.
  • Aus der Kraftfahrzeugtechnik, insbesondere der Fahrwerkstechnik, ist es bekannt, das Roll- bzw. Wankverhalten von Kraftfahrzeugen mittels sogenannter Wankstabilisatoren zu beeinflussen. Im Grundaufbau handelt es sich hierbei um eine im Wesentlichen C-förmige Drehstabfeder, die im mittigen Bereich drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau gelagert ist und deren äußere, sich gegenüberliegende Enden mittels Koppelelementen, sogenannten Pendelstützen, jeweils mit einer Radaufhängung gekoppelt sind. Durch diese Konstruktion sorgt der Wankstabilisator dafür, dass die Karosserie des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt nicht nur an der kurvenäußeren Seite einfedert (bedingt durch die Zentrifugalkraft), sondern dass zudem das kurveninnere Rad etwas abgesenkt wird. Wankstabilisatoren verbessern die Spurtreue des Fahrzeugs und vermindern die seitliche Neigung des Fahrzeugaufbaus (Wanken), wodurch Kurvenfahrten sicherer und komfortabler werden.
  • Zur weiteren Steigerung der Fahrzeugstabilität sowie des Fahrkomforts ist es bekannt, derartige Wankstabilisatoren verstellbar auszuführen. Der Wankstabilisator umfasst in diesem Fall einen Aktuator und ist in zwei mit Hilfe des Aktuators um eine Rotationsachse relativ zueinander verdrehbare Stabilisatorabschnitte geteilt. Durch Verdrehung der Stabilisatorabschnitte zueinander wird eine Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt erzeugt oder einer durch äußere Einflüsse hervorgerufenen Wankbewegung des Fahrzeugaufbaus gezielt entgegengewirkt. Aus dem Stand der Technik sind verstellbare Wankstabilisatoren bekannt, deren Aktuator einen Elektromotor aufweist, der zur Erzielung geeigneter Drehzahlen bzw. Drehmomente mit einem mechanischen Getriebe, insbesondere in Bauform eines mehrstufigen Planetengetriebes in Antriebsverbindung steht. In diesem Zusammenhang sei beispielhaft auf DE 10 2016 219 399 A1 verwiesen.
  • Neben der konstruktiven Gestaltung eines verstellbaren Wankstabilisators stellt auch dessen zweckgerechte Ansteuerung eine technische Herausforderung dar. Eine Vorrichtung zur Einstellung des Wankverhaltens eines Kraftfahrzeugs ist beispielsweise aus DE 10 2009 043 070 A1 bekannt. Daneben sei auf EP 1 577 127 A2 verwiesen.
  • Zur Durchführung der Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mittels eines verstellbaren Wankstabilisators, wobei der verstellbare Wankstabilisator einen Aktuator aufweist, der betreibbar ist, zwei damit verbundene Stabilisatorabschnitte um eine Rotationsachse gegeneinander zu verdrehen, indem der Aktuator in Abhängigkeit von zumindest einem System-Sollmoment unter Berücksichtigung einer System-Steifigkeit des Wankstabilisators angesteuert wird, ist die Kenntnis eben dieser Steifigkeit (System-Steifigkeit) als Eingangsgröße erforderlich. Die System-Steifigkeit beinhaltet in diesem Zusammenhang unter anderem die Torsionssteifigkeit des Stabilisators, konkret der Stabilisatorabschnitte, die Biegesteifigkeit der Stabilisatorarme (abragende Bereiche der Stabilisatorabschnitte von der Rotationsachse), die radiale Steifigkeit der fahrzeugseitigen Gummilager, etwaige Nachgiebigkeiten im Fahrwerk des Fahrzeugs, in welchem der verstellbare Wankstabilisator verbaut ist, und dergleichen. Die System-Steifigkeit lässt sich im Vorfeld nur in Form eines Nennwertes an exemplarischen Wankstabilisatoren bzw. damit ausgestatteten Fahrzeugen ermitteln, wobei aufgrund von beispielsweise Produktionstoleranzen von System zu System, d. h. von einem verstellbaren Wankstabilisator in einem Kraftfahrzeug gegenüber einem anderen verstellbaren Wankstabilisator in einem anderen Kraftfahrzeug Abweichungen auftreten können. Daneben unterliegen einige die System-Steifigkeit beeinflussende Bauteile Alterungserscheinungen, die die System-Steifigkeit über die betriebliche Nutzungsdauer des verstellbaren Wankstabilisators beeinflussen. Bei einem wie zuvor beschriebenen Verfahren zur Wankstabilisierung fließt ein für die System-Steifigkeit angenommener Wert in die Ansteuerung des Aktuators ein, so dass Abweichungen von der tatsächlichen System-Steifigkeit zu einer fehlerhaften oder zumindest nicht idealen Ansteuerung des Aktuators führen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art anzugeben, welches in der Lage ist, die (tatsächliche) System-Steifigkeit laufend zu berücksichtigen. Daneben soll ein entsprechendes System zur Wankstabilisierung angegeben werden.
  • Die beschriebene Aufgabe wird zunächst gelöst durch ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei erfindungsgemäß um ein Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mittels eines verstellbaren Wankstabilisators, wobei der verstellbare Wankstabilisator einen Aktuator aufweist, der betreibbar ist, zwei damit verbundene Stabilisatorabschnitte um eine Rotationsachse gegeneinander zu verdrehen, indem der Aktuator in Abhängigkeit von zumindest einem System-Sollmoment unter Berücksichtigung einer System-Steifigkeit des Wankstabilisators angesteuert wird, wobei ein Vergleich zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment durchgeführt wird, um die Korrektheit der hinterlegten System-Steifigkeit zu überprüfen und/oder anzupassen.
  • Unter einem System-Sollmoment ist in diesem Zusammenhang das um die Rotationsachse wirkende Moment zu verstehen, das von dem verstellbaren Wankstabilisator auf Ebene des Aktuators abgestützt werden soll, welches also am Aktuator - umfassend beispielsweise Elektromotor und Getriebe - mit Drehsinn um die Rotationsachse angreifen soll. Das System-Sollmoment geht als Eingangsgröße in die Regelung des verstellbaren Wankstabilisators ein. Davon abgrenzend handelt es sich bei dem aktuellen System-Moment um das tatsächlich - im Ergebnis - vom Wankstabilisator bezogen auf die Rotationsachse des Aktuators abgestützte Moment, welches also am Aktuator anliegt.
  • Dem Erfindungsgedanken liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich die tatsächliche (aktuelle) System-Steifigkeit aus Größen bestimmen lässt, die bei dem Verfahren zur Wankstabilisierung als messbare Werte vorliegen. Konkret wird darauf abgestellt, einerseits kontinuierlich das aktuelle System-Drehmoment mit dem momentan geforderten System-Sollmoment zu vergleichen. Bei einem bevorzugt zur Anwendung kommenden Verfahren lässt sich das aktuelle System-Moment auf verhältnismäßig einfache Weise aus den aktuellen Motorströmen des Aktuators (Elektromotor als Aktuator) bestimmen. Da bei dem zum Einsatz kommenden Verfahren die Regelung in der Weise erfolgt, dass das System-Sollmoment durch die System-Steifigkeit geteilt und der resultierende Winkel einem Lage-Drehzahl-Regler zugeführt wird, ergibt sich in dem Moment, wo eine nicht korrekte System-Steifigkeit hinterlegt ist, eine dauerhafte Abweichung zwischen System-Sollmoment und aktuellem System-Moment. Erfindungsgemäß bietet also ein Vergleich zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment eine verhältnismäßig einfache Möglichkeit, die Korrektheit einer hinterlegten System-Steifigkeit zu überprüfen und/oder anzupassen. Die eingangs genannte Aufgabe wird damit gelöst.
  • Zweckmäßigerweise wird dabei als Kriterium eine dauerhafte Abweichung zwischen System-Moment und System-Sollmoment als Indikator dafür angesehen, dass die hinterlegte System-Steifigkeit nicht korrekt ist. Entscheidend ist demnach nicht eine Abweichung zu einem einzelnen Zeitpunkt, sondern über einen festlegbaren, angemessen lang dauernden Zeitraum. Für das Vorliegen einer Abweichung kann ein Schwellwert festlegbar sein, u. a. um Einflüsse durch Messungenauigkeiten zu vermeiden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die beobachtete Abweichung zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment über die Zeit integriert und dem aktuellen Wert der System-Steifigkeit zugeführt wird, um diesen im Sinne einer Nachlernfunktion zu korrigieren. Mit dieser Maßnahme geht das Verfahren demnach über eine reine Überprüfung hinaus, indem die Möglichkeit geboten wird, einen einmalig ermittelten Steifigkeitswert (Ursprungswert) über die Nutzungsdauer zu korrigieren. Durch das damit beschriebene Nachlernen kann auch unter veränderten Bedingungen (altersbedingte Steifigkeitsänderungen) weiterhin eine geeignete Ansteuerung des Aktuators gewährleistet werden.
  • In konstruktiver Hinsicht ist es aufwändig, ein innerhalb des verstellbaren Wankstabilisators vorherrschendes System-Moment messtechnisch zu erfassen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Erfassung des aktuellen System-Moments insbesondere indirekt über die Motorströme des Aktuators. Es zeigt sich, dass sich darüber zumindest über nicht unverhältnismäßig lange Messzeiträume das am Motor des Aktuators anliegende Drehmoment schließen lässt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der beschriebenen Nachlernfunktion wird vorteilhaft eine Konstante des Integrators weiterhin abhängig gemacht von der Anzahl der bereits erfolgten Lernzyklen. Auf diese Weise wird gerade zu Beginn der Lebensdauer des verstellbaren Wankstabilisators ein verhältnismäßig schnelles Lernen ermöglicht, womit zu einem frühen Zeitpunkt insbesondere Produktionstoleranzen ausgeglichen werden können. Wiederum zu einer späteren Lebenszyklusphase des verstellbaren Wankstabilisators kann auf diese Weise die mögliche Lerngeschwindigkeit gesenkt werden, was insofern zweckmäßig ist, da in der späteren Lebenszyklusphase nur noch verhältnismäßig langsame Alterungserscheinungen auszugleichen bzw. zu erwarten sind.
  • Alternativ oder ergänzend ist es denkbar, das Nachlernen in Form einer Korrektur des Steifigkeitswerts während eines betrieblichen Einsatzes des Wankstabilisators, insbesondere während eines Zündungszyklus eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Anzahl bereits erfolgter betrieblicher Einsätze zu limitieren. Diese Maßnahme hat den Zweck, das Fahrverhalten des Fahrzeugs während eines Zündungszyklus nicht zu stark zu verändern.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird der verstellbare Wankstabilisator auf Grundlage eines eingehenden System-Sollmoments gesteuert. Zu diesem Zwecke wird vorteilhaft das System-Sollmoment über eine bekannte System-Steifigkeit in einen Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung umgerechnet. Zu diesem Zweck wird das System-Sollmoment durch die System-Steifigkeit geteilt. Der dadurch erhaltene Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung stellt eine Führungsgröße für die Ansteuerung des Aktuators dar.
  • Da das Kraftfahrzeug im betrieblichen Einsatz auch Bodenunebenheiten überquert, fließt in die Ansteuerung des Aktuators in vorteilhafter Weise auch eine Störgrößenkompensation ein. In diesem Sinne wird vorteilhaft ein Null-Moment-Winkel (entspricht dem äußeren Verdrehwinkel des Wankstabilisators, verursacht etwa durch unebene Straße) ermittelt, der zum Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung zu einem zu stellenden Sollwinkel addiert wird.
  • Auf weiterhin vorteilhafte Weise ist die Regelung des verstellbaren Wankstabilisators so gestaltet, dass der aus dem Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung und Null-Moment-Winkel addierte Sollwinkel einem Lage-Drehzahl-Regler zugeführt wird, wobei vom Lage-Drehzahl-Regler das Motor-Sollmoment für den Aktuator ermittelt wird. Schließlich wird zweckmäßigerweise das ermittelte Motor-Sollmoment für den Aktuator einer feldorientierten Regelung zugeführt, die einen dem Aktuator zugeordneten Motor ansteuert, dessen Motorausgangsmoment über ein Getriebe des Aktuators zu einem System-(Ist-)Moment gewandelt wird.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird daneben gelöst durch ein System zur Wankstabilisierung gemäß Anspruch 12. Es handelt sich hierbei um ein System zur Wankstabilisierung, das ausgebildet ist, ein Verfahren der zuvor beschriebenen Art auszuführen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
    • 1 einen verstellbaren Wankstabilisator für ein Kraftfahrzeug in schematischer Ansicht,
    • 2 eine graphische Darstellung einer Regelstrategie eines verstellbaren Wankstabilisators,
    • 3 eine graphische Darstellung einer Lernfunktion für einen der Regelstrategie zugrunde liegenden Steifigkeitswert.
  • Zur Veranschaulichung des Einsatzgebietes der Erfindung zeigt 1 zunächst einen verstellbaren Wankstabilisator 1 in schematischer Ansicht. Der verstellbare Wankstabilisator 1 ist Teil eines nicht vollständig gezeigten Fahrwerks eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs. Vom Kraftfahrzeug ist lediglich ein Fahrzeugaufbau 10 per Bezugszeichen angedeutet. Der Wankstabilisator 1 ist auch Teil einer Achse des Kraftfahrzeugs, beispielsweise kann bzw. können die Vorderachse und/oder Hinterachse des Kraftfahrzeugs mit dem verstellbaren Wankstabilisator 1 ausgestattet sein.
  • Wie 1 zeigt, sind ein linkes Rad 7a und ein auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite angeordnetes rechtes Rad 7b jeweils über eine nicht näher zu erläuternde Lenkeranordnung 8a bzw. 8b mit dem Fahrzeugaufbau 10 verbunden. Rad 7a und Lenkeranordnung 8a bzw. Rad 7b und Lenkeranordnung 8b bilden somit jeweils eine Einheit, und sind jeweils über eine Pendelstütze 9a bzw. 9b an ein Ende eines zugehörigen Stabilisatorabschnitts 7a bzw. 7b des verstellbaren Wankstabilisators 1 gekoppelt. Der linke Stabilisatorabschnitt 6a und der rechte Stabilisatorabschnitt 6b sind fahrzeugmittig über einen als im Wesentlichen zylindrischer Körper dargestellten Aktuator 2 miteinander verbunden.
  • Auf für sich gesehen bekannte Weise ist der verstellbare Wankstabilisator 1 um eine Rotationsachse 3 drehbar gegenüber dem Fahrzeugaufbau 10 gelagert, hierzu dienen eine linke Stabilisatorlagerung 11a und eine rechte Stabilisatorlagerung 11b, welche gemäß 1 einen dem Aktuator 2 zugewandten Bereich des jeweiligen Stabilisatorabschnitts 6a bzw. 6b - vereinfacht dargestellt - U-förmig umgreifen.
  • Der hier als zylindrischer Körper dargestellte Aktuator 2 umfasst im Wesentlichen ein in Bezug auf die Rotationsachse 3 im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse (nicht näher bezeichnet), in welchem ein Elektromotor 4 sowie ein mehrstufiges Planetengetriebe 9 und ein Drehzahlsensor 13 (jeweils nur durch Bezugszeichen angedeutet) angeordnet sind. Über den Elektromotor 4 und das mehrstufige Planetengetriebe 5 stehen die Stabilisatorabschnitte 6a und 6b in Antriebsverbindung zueinander. Bei stehendem Aktuator 2 sind die beiden Stabilisatorabschnitte 6a, 6b über den stehenden Elektromotor 4 und das damit antriebsverbundene mehrstufige Planetengetriebe 5 starr miteinander verbunden. Durch den Betrieb des Elektromotors 4 lassen sich die Stabilisatorabschnitte 6a, 6b jedoch abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors 4 um die Rotationsachse 3 gegeneinander verdrehen. Dabei gibt das mehrstufige Planetengetriebe 5 ein festes Drehzahlverhältnis zwischen Antrieb (Elektromotor 4) und Abtrieb (mit dem Getriebeausgang gekoppelter rechter Stabilisatorabschnitt 6b) vor. So lässt sich der verstellbare Wankstabilisator 1 auf für sich gesehen bekannte Weise verstellen.
  • Abhängig vom Betriebszustand des verstellbaren Wankstabilisators 1 bzw. des damit ausgestatteten Fahrzeugs kann es zu einer Torsion der über den Aktuator 2 miteinander gekoppelten Stabilisatorabschnitten 6a, 6b kommen, in deren Abhängigkeit sich ein um die Rotationsachse 3 wirkendes Moment MSystem entwickelt. Dieses Moment MSystem liegt am Aktuator 2 in Form eines System-Moments an.
  • Mit Hilfe des Wankstabilisators 1 kann ein Wankmoment MWank abgestützt werden, das zwischen Fahrzeugaufbau 10 und Rädern 7a, 7b wirkt. Durch Verstellung des Wankstabilisators 1 lässt sich das abstützbare Wankmoment MWank beeinflussen. Zur bedarfsgerechten Regelung des Wankstabilisators 1 sind dem linken Rad 7a bzw. dem rechten Rad 7b jeweils ein Höhenstandssensor 12a bzw. 12b zugeordnet, welche eine Erfassung von Radhubbewegungen des jeweiligen Rades ermöglichen und in Form eines Höhenstandes für das linke Rad z7a bzw. Höhenstandes für das rechte Rad z7b ausgeben. Daneben lässt sich über den Drehzahlsensor 13 die Drehung des Elektromotors 4 erfassen und wird in Form eines Drehzahlsignals als Motordrehzahl n ausgegeben.
  • Die Regelung des in 1 schematisch dargestellten verstellbaren Wankstabilisators 1 wird anhand der in 2 dargestellten Regelstrategie nachfolgend näher erläutert. Demnach geht in die Regelung des verstellbaren Wankstabilisators 1 als Eingangsgröße ein sogenanntes System-Sollmoment ein. Es handelt sich hierbei um eine vom Fahrzeug vorgegebene Größe, welche dem um die Rotationsachse 3 wirkenden Moment MSystem (vgl. 1) entspricht, das von dem verstellbaren Wankstabilisator 1 auf Ebene des Aktuators abgestützt werden soll, welches also am Aktuator 2 - umfassend Elektromotor 4 und Getriebe 5 - mit Drehsinn um die Rotationsachse 3 angreifen soll. Über das kinematische Zusammenwirken des verstellbaren Wankstabilisators 1, der Radaufhängungen 7a, 7b, 8a, 8b, 9a 9b und der Anbindungen 11a, 11b an den Fahrzeugaufbau 10 stützt der verstellbare Wankstabilisator 1 damit - auf Fahrzeugebene - ein achsbezogenes Wankmoment MWank ab (s. 1, um die Fahrzeuglängsrichtung verlaufend).
  • Das System-Sollmoment wird über eine bekannte System-Steifigkeit in einen Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung umgerechnet, wobei die bekannte System-Steifigkeit sich zusammensetzt aus einzelnen Steifigkeiten, insbesondere den Steifigkeiten des Stabilisators selbst (Stabilisatorabschnitte, Getriebe, Gehäuse, ggf. Entkopplungselemente, Pendelstütze, Stabilisatorlagerung und dergleichen).
  • Parallel dazu fließt in die Regelung des verstellbaren Wankstabilisators eine Größe zur Kompensation von Störungen ein. Dazu werden Radbewegungsdaten, erfasst durch den Rädern zugeordnete Höhenstandssensoren, in Form von Höhenstandssignalen (radindividuell) sowie eine Kennwerttabelle für einen Entkopplungswinkel (mit zuvor ermittelten fahrzeugspezifischen Daten) zur Bestimmung eines sogenannten „Null-Moment-Winkels“ genutzt, d. h. jenem Winkel, der dem äußeren Verdrehwinkel des verstellbaren Wankstabilisators, verursacht etwa durch unebene Straße, entspricht, und welcher den Aktuator des verstellbaren Wankstabilisators momentenfrei stellen würde. Die beiden auf diese Weise ermittelten Winkel, nämlich der Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung sowie der Null-Moment-Winkel werden anschließend zu einem Sollwinkel addiert.
  • Der Sollwinkel wird anschließend einem kaskadierten Lage-Drehzahl-Regler zugeführt. Dieser beinhaltet einen Positions-Regler, der aus dem eingehenden Sollwinkel - unter zusätzlicher Berücksichtigung eines Rückkopplungssignals des Motors - eine Solldrehzahl ermittelt, die wiederum in einen Drehzahl-Regler eingeht. Der Drehzahl-Regler ermittelt auf Grundlage der Solldrehzahl sowie einer Rückkopplung vom Elektromotor (Drehzahl) ein Motor-Sollmoment zur Ansteuerung des Elektromotors. Das Motor-Sollmoment wird wiederum einer feldorientierten Regelung zugeführt, die - wiederum unter Berücksichtigung von Rückkopplungssignalen des Elektromotors - den Elektromotor 4 des Aktuators 2 ansteuert. Ein vom Elektromotor 4 erzeugtes Motorausgangsmoment wird - nun auf mechanischem Wege - über ein Getriebe 5 (mehrstufiges Planetenradgetriebe) zu einem System-Moment gewandelt, das zwischen den Stabilisatorabschnitten (vergl. 1 Bezugszeichen 6a und 6b) wirkt.
  • Das in 2 dargestellte Regelungsschema findet vorteilhaft Anwendung an einem wie in 1 dargestellten verstellbaren Wankstabilisator 1. Indem bei dem dort beschriebenen Regelungsprinzip ein eingehendes System-Sollmoment über die System-Steifigkeit in einen Sollwinkel umgerechnet wird, aus dem mittels eines Lage-Drehzahl-Reglers ein Motor-Sollmoment ermittelt wird, wobei der Motor mit entsprechenden Motorströmen beaufschlagt wird, erfolgt eine Verstellung des Wankstabilisators - ohne Rückkopplung des resultierenden System-Moments.
  • Wie aus der vorigen Beschreibung des Verfahrens zur Wankstabilisierung ersichtlich, wird dafür die System-Steifigkeit (passive Komponenten des Wankstabilisierungssystems) als Eingangsgröße benötigt. Die System-Steifigkeit kann im Vorfeld nur in Form eines Nennwertes für einen jeweiligen verstellbaren Wankstabilisator an einem Kraftfahrzeug ermittelt werden. Schon aufgrund von Produktionstoleranzen können Abweichungen auftreten, zudem unterliegt die System-Steifigkeit zumindest in Bezug auf einige der Bauteile Alterungserscheinungen, wodurch ein einmalig (ursprünglich) angenommener Wert für die System-Steifigkeit nicht unbedingt der tatsächlichen System-Steifigkeit entspricht.
  • 3 zeigt in einem Ausführungsbeispiel in graphischer Darstellung schematisch eine Lernfunktion für die System-Steifigkeit einer aktiven Wankstabilisierung. Im Kern beruht die Lernfunktion auf einem Vergleich zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment (jeweils auf Aktuatorebene), wobei die dargestellte Nachlernfunktion die Möglichkeit bietet, zunächst die Korrektheit der hinterlegten System-Steifigkeit zu überprüfen und - im Fall einer relevanten Abweichung - den aktuellen Wert der System-Steifigkeit im Sinne einer Nachlernfunktion zu korrigieren.
  • Wie 3 zu entnehmen, gehen ein Aktuator-Moment 21 (aktuelles, am Aktuator anliegendes Moment, entsprechend dem System-Moment) sowie ein System-Sollmoment (von Fahrzeugebene in das System zur Wankstabilisierung eingehende Regelgröße) in einen Komparator 29 ein. In dem Komparator 29 findet der eigentliche erfindungsgemäße Vergleich statt zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment. Parallel wird geprüft, ob das Aktuator-Moment 21 betragsmäßig einen Schwellwert erreicht, in der Graphik als Mindestmoment für Steifigkeitslernen 30 bezeichnet. Nur wenn dies der Fall ist, d. h. ein entsprechendes Mindestmoment erreicht wird, können beobachtete Abweichungen zwischen aktuellem Aktuator-Moment 21 und System-Sollmoment 22 am Integrator 35 über die Zeit integriert und in einer darauffolgenden Schleife dem letzten Wert der System-Steifigkeit 36 zugeführt (Additionsschleife) werden, welche schließlich als Ausgangsgröße ausgeht in Form der aktuellen Steifigkeit 28 im rechten Bildbereich.
  • In die Nachlernfunktion gehen ein eine Anfangs-Steifigkeit 23, eine zuletzt gültige Steifigkeit 24, daneben sind ein Lernzykluszähler 25 und ein Zündungszykluszähler 26 vorgesehen, wodurch unterschiedliche Betriebsbedingungen in das Lernverhalten des Systems einbezogen werden. Zum einen wird eine Konstante des Integrators 35 auf diese Weise von der Anzahl der bereits erfolgten Lernzyklen abhängig gemacht, insbesondere um zu Beginn der Lebensdauer ein verhältnismäßig schnelles Lernen zu ermöglichen, jedoch zu einer späteren Lebenszyklusphase die Lerngeschwindigkeit zu senken. Die Beeinflussung der Lerngeschwindigkeit erfolgt über den Multiplikator 38, der dem Komparator 29 und dem Lernzykluszähler 25 nachgeschaltet ist.
  • Über den Zündungszykluszähler 26 wird gewährleistet, dass das Nachlernen in Form einer Korrektur des Steifigkeitswertes während eines betrieblichen Einsatzes, nämlich während eines Zündungszyklus in Abhängigkeit von der Anzahl bereits erfolgter betrieblicher Einsätze limitiert wird.
  • Durch das beschriebene Verfahren wird die Möglichkeit geschaffen, einen der Wankstabilisierung zu Grunde liegenden Systemwert, konkret die System-Steifigkeit eines verstellbaren Wankstabilisators zu überwachen und durch Nachlernen zu korrigieren. Über den Integrator 35 wird der Steifigkeitswert bei dauerhafter Abweichung - und bei zusätzlicher Erfüllung weiterer Bedingungen - erhöht oder abgesenkt, wodurch ein Nachlernen gewährleistet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    verstellbarer Wankstabilisator
    2
    Aktuator
    3
    Rotationsachse
    4
    Elektromotor
    5
    mehrstufiges Planetengetriebe
    6a, 6b
    linker (bzw. rechter) Stabilisatorabschnitt
    7a, 7b
    linkes (bzw. rechtes) Rad
    8a, 8b
    linke (bzw. rechte) Lenkeranordnung
    9a, 9b
    linke (bzw. rechte) Pendelstütze
    10
    Fahrzeugaufbau
    11a, 11b
    linke (bzw. rechte) Stabilisatorlagerung
    12a, 12b
    Höhenstandssensor linkes (bzw. rechtes) Rad
    13
    Drehzahlsensor
    z7a, z7b
    Höhenstand linkes (bzw. rechtes) Rad
    MWank
    Wankmoment (achsbezogen)
    MSystem
    System-Moment
    n
    Motordrehzahl
    21
    Aktuator-Moment
    22
    System-Sollmoment
    23
    Anfangs-Steifigkeit
    24
    zuletzt gültige Steifigkeit
    25
    Lernzykluszähler
    26
    Zündungszykluszähler
    27
    Lernzykluszählererhöhung
    28
    aktuelle Steifigkeit
    29
    Komparator
    30
    Mindestmoment für Steifigkeitslernen
    31
    RC-Sollmomentverzögerung
    32
    Lernzykluszähler / Integrationskonstante
    33
    Zündungszykluszähler / Steifigkeitsänderung
    34
    Steifigkeit im aktuellen Zündungszyklus als Integratorinitialisierungswert
    35
    Integrator
    36
    letzter Wert
    37
    Integrator
    38
    Multiplikator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016219399 A1 [0003]
    • DE 102009043070 A1 [0004]
    • EP 1577127 A2 [0004]

Claims (12)

  1. Verfahren zur Wankstabilisierung eines Kraftfahrzeugs mittels eines verstellbaren Wankstabilisators (1), wobei der verstellbare Wankstabilisator (1) einen Aktuator (2) aufweist, der betreibbar ist, zwei damit verbundene Stabilisatorabschnitte (6a, 6b) um eine Rotationsachse (3) gegeneinander zu verdrehen, indem der Aktuator (2) in Abhängigkeit von zumindest einem System-Sollmoment unter Berücksichtigung einer System-Steifigkeit des Wankstabilisators (1) angesteuert wird, wobei ein Vergleich zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment durchgeführt wird, um die Korrektheit der hinterlegten System-Steifigkeit zu überprüfen und/oder anzupassen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dauerhafte Abweichung zwischen System-Moment und System-Sollmoment als Indikator dafür angesehen wird, dass die hinterlegte System-Steifigkeit nicht korrekt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beobachtete Abweichung zwischen aktuellem System-Moment und System-Sollmoment über die Zeit integriert und dem aktuellen Wert der System-Steifigkeit zugeführt wird, um diesen im Sinne einer Nachlernfunktion zu korrigieren.
  4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des aktuellen System-Moments insbesondere indirekt über Motorströme des Aktuators (2) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konstante des Integrators (35) weiterhin von der Anzahl der bereits erfolgten Lernzyklen abhängig gemacht wird, insbesondere um zu Beginn der Lebensdauer des verstellbaren Wankstabilisators (1) ein verhältnismäßig schnelles Lernen zu ermöglichen, jedoch zu späterer Lebenszyklusphase des verstellbaren Wankstabilisators (1) die Lerngeschwindigkeit zu senken.
  6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachlernen in Form einer Korrektur des Steifigkeitswerts während eines betrieblichen Einsatzes des Wankstabilisators, insbesondere während eines Zündungszyklus eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Anzahl bereits erfolgter betrieblicher Einsätze limitiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Aktuators (2) über einen Lage-Drehzahl-Regler erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System-Sollmoment durch die System-Steifigkeit geteilt wird, um diese in einen Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung umzurechnen.
  9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Null-Moment-Winkel ermittelt wird, der zum Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung zu einem zu stellenden Sollwinkel addiert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Verdrehwinkel für die Drehmomentanforderung und Null-Moment-Winkel addierte Sollwinkel einem Lage-Drehzahl-Regler zugeführt wird, wobei vom Lage-Drehzahl-Regler ein Motor-Sollmoment für den Aktuator (2) ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Motor-Sollmoment für den Aktuator (2) einer feldorientierten Regelung zugeführt wird, die einen dem Aktuator (2) zugeordneten Motor (4) ansteuert, dessen Motorausgangsmoment über ein Getriebe (5) des Aktuators (2) zum (aktuellen) System-Moment gewandelt wird.
  12. System zur Wankstabilisierung, das ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche auszuführen.
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