DE102020204991A1 - Control for the distribution of the drive power - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein mehrmotoriges Kraftfahrzeug aufweisend eine Vorderachse und eine Hinterachse, wobei die Vorderachse durch zumindest einen ersten Motor antreibbar ist und die Hinterachse durch zumindest einen zweiten Motor antreibbar ist, wobei ein Steuergerät vorgesehen ist, das dazu eingerichtet ist, eine Verteilung zu bestimmen, mit der eine angeforderte gesamte Antriebsleistung auf eine erste Antriebsleistung für die Vorderachse und eine zweite Antriebsleistung für die Hinterachse aufgeteilt wird und den zumindest einen ersten Motor und den zumindest einen zweiten Motor entsprechend der Verteilung anzusteuern. Um die Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern ist das Steuergerät weiter dazu eingerichtet, zu überprüfen ob das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert und bei einem Untersteuern die Verteilung in Richtung der Hinterachse zu verschieben und bei einem Übersteuern die Verteilung in Richtung der Vorderachse zu verschieben.The invention relates to a multi-engine motor vehicle having a front axle and a rear axle, the front axle being drivable by at least one first motor and the rear axle being drivable by at least one second motor, a control device being provided which is set up to determine a distribution, with which a requested total drive power is divided into a first drive power for the front axle and a second drive power for the rear axle and to control the at least one first motor and the at least one second motor according to the distribution. In order to improve the stability of the vehicle, the control unit is also set up to check whether the vehicle is understeering or oversteering and to shift the distribution in the direction of the rear axle in the event of understeer and to shift the distribution in the direction of the front axle in the event of oversteer.
Description
Die Erfindung betrifft ein mehrmotoriges Kraftfahrzeug mit einer Vorderachse und einer Hinterachse, wobei die Vorderachse durch zumindest einen ersten Motor angetrieben wird und die Hinterachse durch zumindest einen zweiten Motor angetrieben wird, wobei ein Steuergerät vorgesehen ist, das dazu eingerichtet ist, eine Verteilung zu bestimmen, welche die gesamte angeforderte Antriebsleistung auf eine erste Antriebsleistung für die Vorderachse und eine zweite Antriebsleistung für die Hinterachse aufteilt und den zumindest einen ersten Motor und den zumindest einen zweiten Motor entsprechend der Verteilung ansteuert. Die Vorderachse und die Hinterachse sind dabei nicht durch eine mechanische Verbindung, wie beispielsweise eine Welle, miteinander verbunden.The invention relates to a multi-engine motor vehicle with a front axle and a rear axle, the front axle being driven by at least one first motor and the rear axle being driven by at least one second motor, a control device being provided which is set up to determine a distribution, which divides the entire required drive power into a first drive power for the front axle and a second drive power for the rear axle and controls the at least one first motor and the at least one second motor according to the distribution. The front axle and the rear axle are not connected to one another by a mechanical connection, such as a shaft.
Die Verteilung der Antriebsleistung auf den ersten Motor und den zweiten Motor wird bisher typischerweise alleine basierend auf der angeforderten Beschleunigung vorgenommen. Dabei wird für große Beschleunigungen das Drehmoment auf der Hinterachse erhöht und auf der Vorderachse erniedrigt. Bei normalen Fahrsituation mit geringeren Beschleunigungswerten wird hingegen ein größeres Drehmoment an der Vorderachse aufgebracht.The distribution of the drive power to the first motor and the second motor has so far typically been carried out solely on the basis of the requested acceleration. The torque on the rear axle is increased for large accelerations and decreased on the front axle. In normal driving situations with lower acceleration values, on the other hand, a greater torque is applied to the front axle.
Bei Kurvenfahrten kann dies jedoch dazu führen, dass die Verteilung der Antriebsleistung zu Instabilitäten des Fahrzeugs führt, sodass ein Stabilitätssystem (ESC) durch radindividuelle Bremseingriffe und Reduktion der gesamten Antriebsleistung die Stabilität des Fahrzeugs wieder herstellen muss.When cornering, however, this can mean that the distribution of the drive power leads to instabilities in the vehicle, so that a stability system (ESC) has to restore the stability of the vehicle through individual brake interventions and a reduction in the total drive power.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, die Stabilität des Fahrzeugs bei Kurvenfahrten zu verbessern.The object of the invention is therefore to improve the stability of the vehicle when cornering.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bereits vor Auftreten einer Instabilität des Fahrzeugs die Verteilung der Antriebsleistung entsprechend angepasst wird.The object is achieved according to the invention in that the distribution of the drive power is adjusted accordingly even before the vehicle becomes unstable.
Dazu ist das Steuergerät weiter dazu eingerichtet, bei einer Kurvenfahrt zu überprüfen ob das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert und bei einem Untersteuern die Verteilung in Richtung der Hinterachse zu verschieben und bei einem Übersteuern die Verteilung in Richtung der Vorderachse zu verschieben. Die Erfindung ist dabei nicht auf zweiachsige Kraftfahrzeuge beschränkt. Vielmehr sind unter einer Vorderachse und einer Hinterachse jegliche Achsen zu verstehen, die hintereinander angeordnet sind, unabhängig von der Anordnung einer dritten oder weiterer Achsen.For this purpose, the control unit is also set up to check whether the vehicle is understeering or oversteering when cornering and to shift the distribution in the direction of the rear axle in the event of understeer and to shift the distribution in the direction of the front axle in the event of oversteer. The invention is not limited to two-axle motor vehicles. Rather, a front axle and a rear axle are to be understood as any axles that are arranged one behind the other, regardless of the arrangement of a third or further axles.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet, ein Untersteuern und/oder Übersteuern an der Überschreitung eines lateralen Beschleunigungsschwellwerts und eines Gierratenabweichungsschwellwerts zu erkennen. Dabei wird die Differenz einer tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs, die beispielsweise mittels eines Gierratensensors gemessen wird, und einer Referenzgierrate aus einem Fahrzeugmodell als Gierratenabweichung berechnet und mit dem Gierratenabweichungsschwellwert verglichen. Das Fahrzeugmodell kann beispielsweise ein Einspurmodell sein. Dabei werden insbesondere aus Lenkwinkel, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeuggeometrie die zu erwartende Gierrate als Referenzgierrate bestimmt. Weiter wird eine laterale Beschleunigung des Fahrzeugs, die beispielsweise mittels eines Beschleunigungssensors bestimmt wird, mit dem lateralen Beschleunigungsschwellwert verglichen. Die Schwellwerte können dabei so niedrig gewählt sein, dass ein Stabiltätssystem (ESC) noch nicht eingreift.In a preferred embodiment of the invention, the control device is set up to recognize understeering and / or oversteering when a lateral acceleration threshold value and a yaw rate deviation threshold value are exceeded. The difference between an actual yaw rate of the vehicle, which is measured for example by means of a yaw rate sensor, and a reference yaw rate from a vehicle model is calculated as the yaw rate deviation and compared with the yaw rate deviation threshold value. The vehicle model can be a single-track model, for example. In particular, the yaw rate to be expected is determined as the reference yaw rate from the steering angle, vehicle speed and vehicle geometry. Furthermore, a lateral acceleration of the vehicle, which is determined for example by means of an acceleration sensor, is compared with the lateral acceleration threshold value. The threshold values can be selected so low that a stability system (ESC) does not yet intervene.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Grenzwert für die laterale Beschleunigung des Fahrzeugs vorgesehen, wobei bei Überschreiten des Grenzwerts die aktuelle Gierratenabweichung als erster Wert gespeichert wird und das Steuergerät dazu eingerichtet ist, eine Regelung für die Verteilung der Antriebsleistung basierend auf dem ersten Wert durchzuführen. Der Grenzwert der lateralen Beschleunigung ist so gewählt, dass das Fahrzeug noch eine ausreichende Stabilität aufweist. Entsprechend ist auch die Gierratenabweichung zu diesem Zeitpunkt noch als akzeptabel anzusehen und der Fahzeugzustand mit einer solchen Gierratenabweichung ist noch stabil. Der Wert der Gierratenabweichung kann daher einer Regelung für die Verteilung der Antriebsleistung zugrunde gelegt werden.In a further preferred embodiment of the invention, a limit value for the lateral acceleration of the vehicle is provided, the current yaw rate deviation being stored as the first value when the limit value is exceeded and the control device is set up to regulate the distribution of the drive power based on the first value perform. The limit value of the lateral acceleration is selected so that the vehicle still has sufficient stability. Correspondingly, the yaw rate deviation is still to be regarded as acceptable at this point in time and the vehicle state with such a yaw rate deviation is still stable. The value of the yaw rate deviation can therefore be used as a basis for a regulation for the distribution of the drive power.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Steuergerät einen PID-Regler auf, der dazu eingerichtet ist, die Regelung der Verteilung der Antriebsleistung durchzuführen. Der PID-Regler hat eine Eingangsgröße mit einem Sollwert und eine Ausgangsgröße. Als Eingangsgröße wird die aktuelle Gierratenabweichung verwendet die auf einen Sollwert basierend auf dem ersten Wert geregelt wird. Als Regelgröße wird die Verteilung der Antriebsleistung auf die Vorderachse und die Hinterachse verwendet. Ein PID Regler (proportional-integral-derivative controller) besteht aus Anteilen eines P-Gliedes, eines I-Gliedes und eines D-Gliedes und kann den eingestellten Sollwert besonders sicher und ohne Überschwingen erreichen.In a particularly preferred embodiment of the invention, the control device has a PID controller which is set up to regulate the distribution of the drive power. The PID controller has an input variable with a setpoint and an output variable. The current yaw rate deviation, which is regulated to a setpoint based on the first value, is used as the input variable. The distribution of the drive power to the front axle and the rear axle is used as the control variable. A PID controller (proportional-integral-derivative controller) consists of parts of a P-element, an I-element and a D-element and can reach the setpoint particularly safely and without overshooting.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Regelung eine Hysterese auf. Dabei wird die Regelung aktiviert, wenn die Gierratenabweichung den ersten Wert überschreitet und deaktiviert, wenn die Gierratenabweichung einen zweiten Wert unterschreitet, wobei der zweite Wert um einen Hysteresewert geringer ist als der erste Wert ist. Entweder kann ein fester Hysteresewert in dem Steuergerät hinterlegt sein, der von dem ersten Wert subtrahiert wird, oder es kann beispielsweise ein Anteil hinterlegt sein, sodass der erste Wert mit einem Faktor kleiner 1 multipliziert wird, um den zweiten Wert zu erhalten. Durch die Hysterese wird sichergestellt, dass die Regelung nicht sehr häufig aktiviert und deaktiviert wird, wenn der Eingangswert geringfügig um den Sollwert schwankt.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the regulation has a hysteresis. The regulation is activated when the yaw rate deviation exceeds the first value and deactivated when the yaw rate deviation falls below a second value, with the second value is one hysteresis value less than the first value. Either a fixed hysteresis value can be stored in the control unit, which is subtracted from the first value, or, for example, a portion can be stored so that the first value is multiplied by a factor less than 1 in order to obtain the second value. The hysteresis ensures that the control is not activated and deactivated very often if the input value fluctuates slightly around the setpoint.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Regelung dazu eingerichtet ist, die Gierratenabweichung auf den zweiten Wert zu regeln. Das bedeutet, der Regelung wird der zweite Wert als Sollwert zur Verfügung gestellt. Nach einer Aktivierung versucht die Regelung daher den unteren Deativierungswert zu erreich. Soabld dies der Fall ist, wird die Regelung deaktiviert und erst wieder aktiviert, wenn der höhere erste Wert wieder erreicht ist.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the regulation is set up to regulate the yaw rate deviation to the second value. This means that the control is provided with the second value as a setpoint. After activation, the control therefore tries to reach the lower deactivation value. As soon as this is the case, the regulation is deactivated and only activated again when the higher first value is reached again.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Reibwert zwischen einem Reifen des Fahrzeugs und einem Fahrzeuguntergrund geschätzt und basierend auf dem Reibwert eine maximale laterale Beschleunigung des Fahrzeugs bestimmt, bei der die Fahrzeugstabilität verloren geht, weil das Reifen die Haftung an den Untergrund verliert. Aus der maximalen lateralen Beschleunigung wird ein Wert kleiner als die maximale laterale Beschleunigung bestimmt und als Grenzwert für die laterale Beschleunigung verwendet. Dazu kann wieder ein fester Wert abgezogen oder eine Multiplikation mit einem Faktor kleiner 1 durchgeführt werden. Somit liegt der Grenzwert der lateralen Beschleunigung noch in einem Bereich, indem sich das Fahrzeug stabil steuern lässt.In a further particularly preferred embodiment of the invention, a coefficient of friction between a tire of the vehicle and a vehicle surface is estimated and, based on the coefficient of friction, a maximum lateral acceleration of the vehicle is determined at which the vehicle stability is lost because the tire loses its grip on the surface. A value smaller than the maximum lateral acceleration is determined from the maximum lateral acceleration and used as a limit value for the lateral acceleration. For this purpose, a fixed value can be deducted again or a multiplication with a factor smaller than 1 can be carried out. The limit value of the lateral acceleration is therefore still in a range in which the vehicle can be steered in a stable manner.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Reibwert fortlaufend bestimmt und der Grenzwert für die laterale Beschleunigung dynamisch während des Fahrtverlaufs angepasst. Dadurch wird auch die Verteilung der Antriebsmomente instantan an sich verändernde Untergrundbeschaffenheit angepasst und die Stabilität des Fahrzeugs sichergestellt.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the coefficient of friction is continuously determined and the limit value for the lateral acceleration is adapted dynamically during the course of the journey. As a result, the distribution of the drive torques is instantaneously adapted to changing surface conditions and the stability of the vehicle is ensured.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Wert zwischen 50% und 90% , bevorzugt zwischen 60% und 80% der maximalen lateralen Beschleunigung als Grenzwert für die laterale Beschleunigung verwendet. Das Fahrzeug wird somit in einem Stabilitätsbereich gesteuert, der einen großen Abstand zu einem instabilen Bereich aufweist, wodurch sich das Kraftfahrzeug immer sicher steuern lässt.In a further particularly preferred embodiment of the invention, a value between 50% and 90%, preferably between 60% and 80% of the maximum lateral acceleration is used as the limit value for the lateral acceleration. The vehicle is thus controlled in a stability range that is a long way from an unstable range, so that the motor vehicle can always be safely controlled.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet bei übersteuerndem Fahrzeug bei einer Gierratenabweichung größer als ein Sollwert, insbesondere der zweite Wert, die Verteilung der Antriebsleistung in Richtung der Vorderachse zu verschieben. Dabei kann jeweils der Betrag der Gierrate betrachtet werden, da das Vorzeichen der Gierrate von der Einbaulage des Gierratensensors einerseits und von der Kurvenrichtung, ob eine Linkskurve oder Rechtskurve gefahren wird, abhängt.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the control device is set up to shift the distribution of the drive power in the direction of the front axle when the vehicle is oversteering and if the yaw rate deviation is greater than a setpoint value, in particular the second value. The amount of the yaw rate can be considered in each case, since the sign of the yaw rate depends on the installation position of the yaw rate sensor on the one hand and on the direction of the curve, whether a left or right curve is being driven.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuergerät dazu eingerichtet ist, bei untersteuerndem Fahrzeug bei einer Gierratenabweichung größer als der Sollwert, insbesondere der zweite Wert, die Verteilung der Antriebsleistung in Richtung der Hinterachse zu verschieben.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the control device is set up to shift the distribution of the drive power in the direction of the rear axle in the event of an understeering vehicle and a yaw rate deviation greater than the setpoint value, in particular the second value.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kraftfahrzeug ein Eingabegerät, insbesondere ein Gaspedal, zur Erfassung der angeforderten Antriebsleistung auf.In a preferred embodiment of the invention, the motor vehicle has an input device, in particular an accelerator pedal, for detecting the required drive power.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ein virtueller Fahrer zur autonomen Steuerung des Fahrzeugs vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, eine benötigte Antriebsleistung zu bestimmen und als angeforderte Antriebsleistung an die Steuereinheit zu übermitteln. Damit lässt sich die Stabilitätsverbesserung auch einfach auf autonome Fahrzeuge anwenden.In an alternative embodiment of the invention, a virtual driver is provided for autonomous control of the vehicle, which is set up to determine a required drive power and to transmit it to the control unit as the requested drive power. This means that the stability improvement can also be easily applied to autonomous vehicles.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Verteilung einer Antriebsleistung eines Fahrzeugs auf eine durch einen ersten Motor angetriebene Vorderachse und eine durch einen zweiten Motor angetriebene Hinterachse, wobei bei einer Kurvenfahrt überprüft wird, ob das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert und bei Untersteuern die Verteilung in Richtung der Vorderachse verschiebt und bei Übersteuern die Verteilung in Richtung der Hinterachse verschiebt.The object is also achieved by a method for distributing a drive power of a vehicle to a front axle driven by a first motor and a rear axle driven by a second motor Shifts towards the front axle and shifts the distribution towards the rear axle in the event of oversteer.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die folgenden Schritte durchgeführt:
- - Überprüfen ob ein Grenzwert für die laterale Beschleunigung des Fahrzeugs überschritten wird und
- - Bei einem Überschreiten des Grenzwerts, Speichern der aktuellen Gierratenabweichung als erster Wert
- - Bestimmen eines zweiten, niedrigeren, Werts, beispielsweise durch Subtraktion eines vorbestimmten Hysteresewerts von dem ersten Wert oder durch Multiplikation mit einem Faktor kleiner 1
- - Regeln der Verteilung der Antriebsleistung auf die Vorderachse und die Hinterachse derart, dass die Gierratenabweichung dem zweiten Wert entspricht, indem
- - bei übersteuerndem Fahrzeug bei einer Gierratenabweichung größer als der zweite Wert die Verteilung der Antriebsleistung in Richtung der Vorderachse verschoben wird und
- - bei untersteuerndem Fahrzeug bei einer Gierratenabweichung größer als der zweite Wert die Verteilung der Antriebsleistung in Richtung der Hinterachse verschoben wird.
- - Check whether a limit value for the lateral acceleration of the vehicle is exceeded and
- - If the limit value is exceeded, the current yaw rate deviation is saved as the first value
- - Determination of a second, lower, value, for example by subtracting a predetermined hysteresis value from the first value or by multiplying by a factor less than 1
- - Regulating the distribution of the drive power to the front axle and the rear axle in such a way that the yaw rate deviation corresponds to the second value by
- - If the vehicle is oversteering and the yaw rate is greater than the second value, the distribution of the drive power is shifted in the direction of the front axle and
- - If the vehicle is understeering and the yaw rate is greater than the second value, the distribution of the drive power is shifted in the direction of the rear axle.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
-
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, -
2 zeigt schematisch den Datenfluss eines erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 zeigt schematisch ein übersteuerndes Fahrzeug, -
4 zeigt das Fahrzeug der3 während aktiver Regelung, -
5 zeigt schematisch ein untersteuerndes Fahrzeug, -
6 zeigt das Fahrzeug der5 während aktiver Regelung, -
7 zeigt das Fahrzeug der3 bis 6 nach der Regelung;
-
1 shows schematically a motor vehicle according to the invention, -
2 shows schematically the data flow of a method according to the invention, -
3 shows schematically an oversteering vehicle, -
4th shows the vehicle of the3 during active regulation, -
5 shows schematically an understeering vehicle, -
6th shows the vehicle of the5 during active regulation, -
7th shows the vehicle of the3 until6th according to the regulation;
Das Kraftfahrzeug
Eine, beispielsweise durch einen Fahrer mittels eines Gaspedals angeforderte, gesamte Antriebsleistung wird bei einer Geradeausfahrt durch eine Motorregelung
Wie in
Wenn die Gierratenabweichung
In dem Steuergerät
Für den Fall eines übersteuernden Fahrzeugs zeigt
Durch den erfindungsgemäßen Eingriff der Regelung des Antriebsmoments zwischen der Vorderachse
Nach Ende des Eingriffs entspricht die tatsächliche Fahrlinie
Der Fall eines untersteuernden Fahrzeugs
Somit kann durch die Verteilung der Antriebskräfte auf die Vorderachse und die Hinterachse die Stabilität des Fahrzeugs verbessert werden, bevor ein ESC System eingreift.By distributing the drive forces to the front axle and the rear axle, the stability of the vehicle can thus be improved before an ESC system intervenes.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 22
- VorderachseFront axle
- 33
- VorderradFront wheel
- 44th
- erster Motorfirst engine
- 55
- HinterachseRear axle
- 66th
- HinterradRear wheel
- 77th
- Zweiter MotorSecond engine
- 88th
- MotorsteuerungEngine control
- 99
- SteuergerätControl unit
- 1010
- BeschleunigungssensorAccelerometer
- 1111
- GierratensensorYaw rate sensor
- 1212th
- ÜberprüfungVerification
- 1313th
- GierratenabweichungYaw rate deviation
- 1414th
- PID ReglerPID controller
- 1515th
- SpeichereinheitStorage unit
- 1616
- RecheneinheitArithmetic unit
- 1717th
- AktivierungsschwelleActivation threshold
- 1818th
- DeaktivierungsschwelleDeactivation threshold
- 2020th
- FahrerwunschDriver request
- 2121
- Tatsächliche FahrlinieActual driving line
- 2222nd
- Seitenkräfte VorderachseLateral forces on the front axle
- 2323
- Seitenkräfte HinterachseLateral forces on the rear axle
- 2424
- GiermomentYaw moment
Claims (15)
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-
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