DE102021200687A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs Download PDF

Info

Publication number
DE102021200687A1
DE102021200687A1 DE102021200687.6A DE102021200687A DE102021200687A1 DE 102021200687 A1 DE102021200687 A1 DE 102021200687A1 DE 102021200687 A DE102021200687 A DE 102021200687A DE 102021200687 A1 DE102021200687 A1 DE 102021200687A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheel
torque
speed
vehicle
braking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021200687.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Axel Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021200687.6A priority Critical patent/DE102021200687A1/de
Publication of DE102021200687A1 publication Critical patent/DE102021200687A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/12Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of differentials
    • B60W10/16Axle differentials, e.g. for dividing torque between left and right wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B60W10/184Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems with wheel brakes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18Propelling the vehicle
    • B60W30/18172Preventing, or responsive to skidding of wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/14Electronic locking-differential
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2250/00Monitoring, detecting, estimating vehicle conditions
    • B60T2250/04Vehicle reference speed; Vehicle body speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/28Wheel speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/12Differentials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit (114) eines Fahrzeugs (100), wobei an zumindest einer Achse (106) des Fahrzeugs (100) eine zuvor gesperrte Differenzialsperre (108) durch ein reduziertes Sperrmoment (124) zum Schlupfen gebracht wird und eine Radgeschwindigkeit (122) eines Rads (104) der Achse (106) durch ein Bremsmoment (116) reduziert wird, wobei das Sperrmoment (124) kleiner als das Bremsmoment (116) eingestellt wird und die Referenzgeschwindigkeit (114) unter Verwendung der Radgeschwindigkeit (122) gesetzt wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung.
  • Bei einem Fahrzeug kann eine Referenzgeschwindigkeit verwendet werden, um insbesondere stabilisierende Bremseingriffe anzusteuern. Die Referenzgeschwindigkeit kann beispielsweise an einem frei rollenden Rad des Fahrzeugs gemessen werden. Bei einem Fahrzeug ohne frei rollendes Rad kann die Referenzgeschwindigkeit geschätzt werden, indem über einen gezielten Bremseingriff ein Antriebsmoment an dem Rad kurzfristig kompensiert wird. Ein Bremsmoment des Bremseingriffs kann sich dabei insbesondere an dem Antriebsmoment orientieren, um näherungsweise einen Drehmomentausgleich an dem Rad herzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs und eine entsprechende Vorrichtung, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Vorteile der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, bei einem Fahrzeug mit einer Differenzialsperre einen Kompromiss zwischen einer Traktionsoptimierung durch die Differenzialsperre und einer Optimierung der Fahrstabilität durch richtiges Setzen einer Referenzgeschwindigkeit für einen Schlupfregler des Fahrzeugs zu erreichen.
  • Es wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei an zumindest einer Achse des Fahrzeugs eine zuvor gesperrte Differenzialsperre durch ein reduziertes Sperrmoment zum Schlupfen gebracht wird und eine Radgeschwindigkeit eines Rads der Achse durch ein Bremsmoment reduziert wird, wobei das Sperrmoment kleiner als das Bremsmoment eingestellt wird und die Referenzgeschwindigkeit unter Verwendung der Radgeschwindigkeit ermittelt wird.
  • Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
  • Eine Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs kann eine geschätzte Geschwindigkeit des Fahrzeugs sein. Die Referenzgeschwindigkeit kann durch eine Geschwindigkeitsschätzeinrichtung des Fahrzeugs geschätzt werden. Die Referenzgeschwindigkeit kann als Bezugsgröße für stabilisierende Bremseingriffe und/oder Reduktionen eines Antriebsmoments des Fahrzeugs verwendet werden. Insbesondere bei durchrutschenden Rädern kann die Schätzung der Referenzgeschwindigkeit mit einer Unsicherheit behaftet sein. Die Referenzgeschwindigkeit kann dann beispielsweise beim Anfahren des Fahrzeugs größer geschätzt werden als eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Eine Radgeschwindigkeit eines beim Anfahren durchrutschenden Rads ist definitiv größer als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Radgeschwindigkeit des durchrutschenden Rads kann beim Anfahren auch größer als die Referenzgeschwindigkeit sein. Eine Radgeschwindigkeit eines frei rollenden Rads kann im Wesentlichen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen. Die Radgeschwindigkeit des frei rollenden Rads könnte idealerweise zum Ermitteln der Referenzgeschwindigkeit verwendet werden. Bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb kann das frei Rollen schwierig, bis gar nicht garantiert werden. Hier wird das Rad mit einem Antriebsmoment angetrieben und gleichzeitig durch ein Bremsmoment gebremst. Die Radgeschwindigkeit eines angetriebenen und gleichzeitig gebremsten Rads kann geringfügig höher als die Fahrzeuggeschwindigkeit, aber niedriger als die Referenzgeschwindigkeit sein. Durch das Erfassen der Radgeschwindigkeit während des gleichzeitigen Antreibens und Bremsens kann die zu hohe Referenzgeschwindigkeit erkannt und unter Verwendung der erfassten Radgeschwindigkeit korrigiert werden.
  • Über ein Differenzialgetriebe eines Fahrzeugs können zwei Räder einer Achse des Fahrzeugs angetrieben werden. Das Differenzialgetriebe kann als Achsdifferenzial bezeichnet werden. Das Differenzialgetriebe ist symmetrisch aufgebaut und überträgt auf beide Räder immer das gleiche Antriebsmoment. Radgeschwindigkeiten der Räder können sich aber unterscheiden. Wenn eines der Räder um einen Drehzahlbetrag abgebremst wird, dreht das andere Rad um den gleichen Drehzahlbetrag schneller. Dadurch kann beispielsweise in einer Kurve das kurveninnere Rad der Achse langsamer drehen, während das kurvenäußere Rad der Achse schneller dreht. Das funktioniert so lange, wie beide Räder über Haftreibung das Antriebsmoment auch auf den Boden übertragen können.
  • Wenn aber eines der Räder durchrutscht, weil das momentan übertragene Antriebsmoment zu groß für die momentane Haftreibung ist, geht das durchrutschende Rad in Gleitreibung über, seine Radgeschwindigkeit steigt und das übertragbare Antriebsmoment dieses Rads sinkt schlagartig. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus im Differenzialgetriebe wirkt dann auch am nicht durchdrehenden Rad maximal das Antriebsmoment des durchdrehenden Rads, obwohl die Haftreibung groß genug wäre, um mehr Drehmoment zu übertragen. Das nicht durchdrehende Rad kann dabei sogar zum Stillstand kommen. In so einer Situation kann eine Differenzialsperre eingreifen.
  • Die Differenzialsperre kann als eine ansteuerbare Kupplung zwischen den beiden Rädern der Achse ausgeführt sein. Die Kupplung kann im Differenzialgetriebe angeordnet sein. Über die Differenzialsperre kann ein einstellbares Sperrmoment zwischen den Rädern übertragen werden. Das Sperrmoment wirkt dem Antriebsmoment des schneller drehenden Rads entgegen und bremst somit das schneller drehende Rad ab. Da das Sperrmoment zusätzlich zur Haftreibung oder Gleitreibung dem Antriebsmoment entgegenwirkt, kann das Antriebsmoment entsprechend größer werden. Das Antriebsmoment kann dabei um bis zu einem Betrag des Sperrmoments größer werden. Am langsamer drehenden oder stehenden Rad wird das Sperrmoment abgestützt. Das um das Sperrmoment größer werdende Antriebsmoment wirkt aufgrund des symmetrischen Aufbaus auch am langsameren beziehungsweise stehenden Rad. Bei geöffneter Differenzialsperre wird kein Sperrmoment übertragen. Bei geschlossener Differenzialsperre ist das übertragbare Sperrmoment maximal und beide Räder drehen sich gezwungenermaßen gleich schnell. Wenn ein Zwischenwert des Sperrmoments eingestellt wird, drehen die Räder so lange gleich schnell, wie das Sperrmoment größer ist als eine Drehmomentdifferenz zwischen den beiden Rädern. Wenn die Drehmomentdifferenz größer als das Sperrmoment ist, schlupft die Differenzialsperre und es wird maximal das Sperrmoment übertragen.
  • Das Bremsmoment kann durch eine Bremsanlage des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Das Bremsmoment wirkt dem Antriebsmoment entgegen. Das Bremsmoment kann dosiert bereitgestellt werden. Durch das Bremsmoment wird das gebremste Rad abgebremst und seine Radgeschwindigkeit sinkt. Auch das Bremsmoment kann durch die Differenzialsperre auf das andere Rad übertragen werden. Dann wirkt das Sperrmoment jedoch dem Bremsmoment entgegen.
  • Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird aufgrund des begrenzten Sperrmoments nur bis maximal zur Höhe des eingestellten Sperrmoments Bremsmoment auf das andere Rad übertragen und so das andere Rad wesentlich weniger abgebremst als das gebremste Rad.
  • Das Bremsmoment kann kleiner als das momentane Antriebsmoment am gebremsten Rad eingestellt werden. Beispielsweise kann das Bremsmoment wenigstens 5%, vorzugsweise wenigstens 10%, wenigstens 20% oder sogar wenigstens 30%, kleiner als das momentane Antriebsmoment am gebremsten Rad eingestellt werden. Damit wird das Antriebsmoment nicht vollständig durch das Bremsmoment kompensiert und es verbleibt auch während des Bremsens ein Rest Antriebsmoment, der das Rad in Fahrtrichtung weiter antreibt. Es wirkt also keine Bremskraft auf den Untergrund.
  • Das Fahrzeug kann zumindest eine weitere Achse aufweisen. Diese Achse kann ohne Differenzialsperre ausgeführt sein. Auch an dieser nicht sperrbaren Achse kann beim Ermitteln der Referenzgeschwindigkeit ein Rad abgebremst werden.
  • Insbesondere kann ein dem anderen abgebremsten Rad diagonal gegenüberliegendes Rad zeitgleich abgebremst werden, um kein Giermoment in das Fahrzeugs einzuleiten.
  • Das Sperrmoment kann ferner abhängig von einer Fahrsituation des Fahrzeugs eingestellt werden. Eine Fahrsituation kann beispielsweise automatisch erkannt werden. Wenn das Fahrzeug bereits vor dem Ermitteln der Referenzgeschwindigkeit mit einer Querbeschleunigung größer als ein Schwellenwert beschleunigt wurde, also beispielsweise bereits ins Schleudern gekommen ist, kann ein geringeres Sperrmoment eingestellt werden, als wenn sich das Fahrzeug vor dem Ermitteln der Referenzgeschwindigkeit in einem quasi statischen Zustand befindet und nur geringe Längsbeschleunigungen und/oder Querbeschleunigungen erfährt. Die Fahrsituation kann auch durch einen Fahrer des Fahrzeugs vorgewählt werden. Die Fahrsituation kann beispielsweise durch einen wählbaren Fahrmodus des Fahrzeugs eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Straßenmodus oder ein Offroad-Modus gewählt werden. Im Straßenmodus kann das Sperrmoment kleiner eingestellt werden als im Offroad-Modus. Im Offroad-Modus kann dabei ein Traktionsvorteil der Differenzialsperre höher gewichtet werden als die Fahrstabilität.
  • Das Sperrmoment kann unter Verwendung einer Differenz zwischen dem Bremsmoment und einem Bremsmoment an einem gegenüberliegenden Rad der Achse bestimmt werden. Wenn beide Räder gebremst werden, sinkt das von einem Rad auf das andere Rad übertragbare Antriebsmoment. Somit sinkt auch das einzustellende Sperrmoment der Differenzialsperre, um noch Schlupf zu ermöglichen.
  • Als Sperrmoment kann ein Anteil der Differenz eingestellt werden. Der Anteil kann zwischen null und eins liegen. Durch den Anteil kann sichergestellt werden, dass das Sperrmoment kleiner als das Bremsmoment eingestellt wird.
  • Als Sperrmoment kann ein von der Fahrsituation abhängiger Anteil der Differenz eingestellt werden. Der Anteil kann über einen für die Fahrsituation vordefinierten Faktor eingestellt werden. Für unterschiedliche Fahrsituationen können unterschiedliche Faktoren vordefiniert sein. Durch den Faktor kann das Sperrmoment dynamisch abhängig von dem verbleibenden Antriebsmoment eingestellt werden, um den Schlupf der Differenzialsperre zu ermöglichen.
  • Die Referenzgeschwindigkeit kann gesenkt werden, wenn die Radgeschwindigkeit kleiner als eine zuvor bestimmte Referenzgeschwindigkeit ist. Da das Rad durch einen Rest des Antriebsmoments weiter angetrieben wird, kann das Rad nicht langsamer drehen, als es bei einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs drehen würde. Die Referenzgeschwindigkeit kann also nicht zu gering eingestellt werden. Das Verfahren kann wiederholt ausgeführt werden. So kann die Referenzgeschwindigkeit in mehreren Schritten gesenkt werden.
  • Das Bremsmoment kann reduziert werden und das Sperrmoment kann erhöht werden, wenn die Referenzgeschwindigkeit gesetzt ist. Durch ein Erhöhen des Sperrmoments kann die Traktion der Achse wieder erhöht werden, nachdem die Referenzgeschwindigkeit überprüft worden ist.
  • Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
  • Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
  • Die Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Steuergeräts und des Verfahrens in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
    • 1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 2 zeigt eine Darstellung eines Setzens einer Referenzgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 3 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 4 zeigt eine Darstellung eines Anfahrvorgangs unter Verwendung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist ein Allradfahrzeug mit vier angetriebenen Rädern 104 an zwei Achsen 106. An der hinteren Achse 106 weist das Fahrzeug 100 eine elektronisch regelbare Differenzialsperre 108 auf. An der vorderen Achse 106 weist das Fahrzeug 100 hier keine Differenzialsperre auf.
  • Das Fahrzeug 100 befindet sich auf einem Untergrund mit geringer Haftreibung und die Räder 104 rutschen durch. Ein Schlupfregler 110 des Fahrzeugs 100 steuert ein Bremssystem 112 sowie einen Antrieb des Fahrzeugs 100 an und versucht über gezielte Bremseingriffe und/oder eine Leistungsbegrenzung die Räder 104 nahe an eine Referenzgeschwindigkeit 114 des Fahrzeugs 100 abzubremsen. Normalerweise kann die Referenzgeschwindigkeit 114 über ein frei rollendes Rad 104, also ein Rad 104, auf das weder ein positives Antriebsmoment 118 noch ein negatives Bremsmoment 116 wirkt, erfasst werden. Hier werden alle Räder 104 mit einem positiven Antriebsmoment 118 angetrieben und rutschen gemeinsam durch. So kann die Referenzgeschwindigkeit 114 nur grob geschätzt werden.
  • Die Vorrichtung 102 ist dazu ausgebildet, die Referenzgeschwindigkeit 114 mit einer erhöhten Genauigkeit zu ermitteln. Dazu wird das Bremssystem 112 angesteuert, zwei diagonal gegenüberliegende Räder 104 des Fahrzeugs 100 durch ein definiertes negatives Bremsmoment 116 abzubremsen, um das positive Antriebsmoment 118 der Räder 104 näherungsweise zu kompensieren und diese Räder 104 näherungsweise zu frei rollenden Rädern 104 zu machen. Durch die diagonale Bremsung wird kein Giermoment in das Fahrzeug 100 eingeleitet. Das negative Bremsmoment 116 ist dabei geringfügig kleiner als das positive Antriebsmoment 118, sodass in Summe die Räder 104 weiterhin mit einem geringen positiven Antriebsmoment 118 angetrieben werden. Über Geschwindigkeitssensoren 120 an den Rädern 104 werden individuelle Radgeschwindigkeiten 122 der Räder 104 erfasst.
  • An der Vorderachse 106 wird das Rad 104 durch die fast vollständige Kompensation des Antriebsmoments 118 kräftig abgebremst und die Radgeschwindigkeit 122 des Vorderrads 104 sinkt. Durch den verbleibenden positiven Rest Antriebsmoment 118 kann die Radgeschwindigkeit nicht unter eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit fallen. Hier ist die Referenzgeschwindigkeit 114 höher als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit und die Radgeschwindigkeit 122 sinkt beim Bremsen unter die Referenzgeschwindigkeit 114. Nachdem der Bremseingriff beendet ist, steigt die Radgeschwindigkeit 122 aufgrund des wieder größer werdenden Antriebsmoments 118 wieder an.
  • Da an der Hinterachse 106 die Differenzialsperre 108 geschlossen ist, würde das Bremsmoment 116 an dem einen Rad 104 der Achse 106 die gesamte Achse 106 abbremsen. Dafür ist das Bremsmoment 116 jedoch zu gering, da es nur das Antriebsmoment 118 des einen Rads 104 kompensieren soll. Daher würde die Radgeschwindigkeit 122 hier nur geringfügig abnehmen und keine Aussagekraft besitzen.
  • Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird die Differenzialsperre 108 durch die Vorrichtung 102 angesteuert, teilweise zu öffnen. Dadurch wird kurzzeitig Schlupf zwischen den beiden Rädern 104 der Achse 106 zugelassen. Der Differenzialsperre 108 wird also durch die Vorrichtung 102 ein weiterhin zu übertragendes Sperrmoment 124 vorgegeben. Da die Differenzialsperre 108 nicht vollständig geöffnet wird, kann die Traktion an der Hinterachse 106 weiterhin unterstützt werden.
  • Durch das reduzierte Sperrmoment 124 werden die Räder 104 also teilentkoppelt. So kann die Radgeschwindigkeit 122 am gebremsten Rad 104 signifikant sinken und zum Ermitteln der Referenzgeschwindigkeit 114 verwendet werden. Da die Radgeschwindigkeiten 122 an beiden Rädern 104 unter die zuvor verwendete Referenzgeschwindigkeit 114 sinken, wird die neue Referenzgeschwindigkeit 114 auf einen niedrigeren Wert gesetzt.
  • 2 zeigt eine Darstellung eines Setzens einer Referenzgeschwindigkeit 114 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Am Anfang ist die Referenzgeschwindigkeit 114 deutlich größer als die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit 200. Das Setzen erfolgt wie in 1 nach einem gezielten Bremseingriff 202 an zumindest einem Rad des Fahrzeugs. Der Bremseingriff 202 ist gering genug, um weiterhin ein positives Antriebsmoment am Rad wirken zu lassen. Die Radgeschwindigkeit 122 unterschreitet dabei die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit 200 nicht. Durch den Bremseingriff 202 wird die Radgeschwindigkeit 122 des Rads unter die bisherige Referenzgeschwindigkeit 114 gedrückt. Die Referenzgeschwindigkeit 114 wird auf einen niedrigeren Wert gesetzt und liegt damit näher an der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit 200.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird die Referenzgeschwindigkeit 114 auf einen lokalen Minimalwert 204 der Radgeschwindigkeit 122 gesetzt, da auch der Minimalwert 204 die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit 200 zumindest nicht u ntersch reitet.
  • 3 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung entspricht dabei im Wesentlichen der Vorrichtung in 1. Die Vorrichtung 102 liest hier ein aktuelles Bremsmoment 116 am linken Rad, ein aktuelles Bremsmoment 116 am rechten Rad, ein Anforderungssignal 300 und eine Information 302 zu einer aktuellen Fahrsituation des Fahrzeugs ein. Innerhalb der Vorrichtung 102 erfolgt ein Berechnungsvorgang und die Vorrichtung 102 gibt einen Sollwert 304 für das Sperrmoment 124 sowie ein das Anforderungssignal 300 repräsentierendes Aktivierungssignal 306 aus. Der Sollwert 304 wird dabei unter Berücksichtigung der Fahrsituation berechnet.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird über das Anforderungssignal 300 eine Unterstützung der Geschwindigkeitsschätzung angefordert. Über die Information 302 wird die aktuelle Fahrsituation kommuniziert. Während der Geschwindigkeitsschätzung wird das rechte Rad gebremst und das linke Rad bleibt ungebremst. Das Bremsmoment 116 am linken Rad ist also null. Der Sollwert 304 des Sperrmoments 124 wird um einen an die Fahrsituation angepassten Faktor kleiner berechnet als das Bremsmoment 116 am rechten Rad. Über den Sollwert 304 und das Aktivierungssignal 306 wird die Differenzialsperre angesteuert das Sperrmoment 124 einzustellen und nicht das ganze Bremsmoment 116 von rechts nach links zu übertragen. Das rechte Rad wird also stärker abgebremst als das linke Rad.
  • In einem Ausführungsbeispiel werden während der Geschwindigkeitsschätzung beide Räder abgebremst. So kann maximal eine Differenz der Bremsmomente 116 als Sperrmoment 124 übertragen werden. Der Sollwert 304 wird durch den an die Fahrsituation angepassten Faktor noch weiter verringert, um Schlupf in der Differenzialsperre zu erzeugen.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird die Fahrsituation unter Verwendung eines gewählten Fahrmodus 306 des Fahrzeugs bestimmt. Der Fahrmodus 306 kann beispielsweise über ein Bedienelement des Fahrzeugs vorgewählt werden. Beispielsweise kann ein Offroad-Modus vorgewählt werden. Der Fahrmodus 306 definiert dabei eine Priorisierung der Wirksamkeit der Differenzialsperre oder eine Priorisierung der Genauigkeit der Geschwindigkeitsschätzung vor. Dementsprechend wird dann der Sollwert 304 für das Sperrmoment 124 eingestellt. Je größer das Sperrmoment 124 ist, umso stärker ist die Wirksamkeit der Differenzialsperre. Je kleiner das Sperrmoment 124 ist, umso genauer kann die Referenzgeschwindigkeit geschätzt werden.
  • 4 zeigt eine Darstellung eines Anfahrvorgangs des Fahrzeugs aus 1 unter Verwendung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Anfahrvorgang ist in Form von Geschwindigkeitsverläufen 400 der Radgeschwindigkeiten 122 und der Referenzgeschwindigkeit 114 über die Zeit und in Form von Drehmomentverläufen 402 des Sollwerts 304 des Sperrmoments 124, des tatsächlichen Sperrmoments 124 und eines Differenzbremsmoments 404 zwischen dem Bremsmoment des rechten Hinterrads und des linken Hinterrads dargestellt.
  • Am Anfang des Anfahrvorgangs steht das Fahrzeug still und alle Geschwindigkeitsverläufe 400 beginnen bei null. Das Sperrmoment 124 beginnt ebenfalls bei null. Der Sollwert 304 beginnt bei einem Maximalwert, der Differenzialsperre wird also kein maximales Limit gesetzt. In diesem Beispiel ist das Differenzial der Hinterachse geöffnet.
  • Mit dem Anfahren steigt die Referenzgeschwindigkeit 124 an, da angenommen wird, dass sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt. Das Sperrmoment 124 steigt stark an, da eines der Hinterräder durchrutscht. Seine Radgeschwindigkeit 122 bleibt aufgrund des gesperrten Differenzials aber gleich der Radgeschwindigkeit 122 des anderen Hinterrads. Die Radgeschwindigkeiten 122 der Vorderräder steigen ebenfalls an, da auch sie Schlupf aufweisen.
  • Dass die Referenzgeschwindigkeit 114 zu hoch eingeschätzt wird, wird erkannt, als eines der Vorderräder weniger Schlupf aufweist und seine Radgeschwindigkeit 122 dadurch unter die Referenzgeschwindigkeit 114 fällt. Daraufhin wird ein Ermitteln der Referenzgeschwindigkeit 114 eingeleitet. Dazu wird das andere Vorderrad und das diagonal gegenüberliegende Hinterrad abgebremst, weshalb das Differenzbremsmoment 404 ansteigt, während der Sollwert 304 für das Sperrmoment 124 stark abgesenkt wird. Der Sollwert 304 wird hier bis auf ca. 80% des Differenzbremsmoments 404 abgesenkt. Daraufhin fällt das Sperrmoment 124 bis auf den Sollwert 304 ab und nur maximal die 80% des Differenzbremsmoments 404 werden über die Differenzialsperre auf das andere Hinterrad übertragen.
  • Die Radgeschwindigkeit 122 des gebremsten Hinterrads fällt, während die Radgeschwindigkeit des ungebremsten Hinterrads steigt. Die Radgeschwindigkeit 122 des gebremsten Vorderrads fällt sogar unter die geschätzte Referenzgeschwindigkeit 114, was nicht sein kann, da das gebremste Vorderrad mit einem stärkeren Antriebsmoment angetrieben wird, als es durch sein Bremsmoment abgebremst wird. Daraufhin wird die Referenzgeschwindigkeit 114 das erste Mal gesenkt, das diagonale Bremsen beendet und der Sollwert 304 wieder auf den Maximalwert gesetzt. Die Differenzialsperre wird also wieder geschlossen. Durch das Schließen erhöht sich das Sperrmoment 124 wieder und beide Hinterräder drehen mit steigendem Sperrmoment 124 wieder synchron. Es wird weiterhin geschätzt, dass sich die Referenzgeschwindigkeit 114 kontinuierlich erhöht.
  • Das Ermitteln der Referenzgeschwindigkeit wird im Laufe des Anfahrens mehrfach in ähnlicher Weise wiederholt, wobei die Referenzgeschwindigkeit 114 jedes Mal geringfügig abgesenkt wird, da die Radgeschwindigkeit 122 zumindest eines der gebremsten Räder unter die Referenzgeschwindigkeit 114 fällt.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird der Sollwert 304 an den Übergängen vom Maximalwert zum begrenzten Wert und umgekehrt jeweils auf einer Rampe von unten angehoben, um einen abrupten Verlauf zu verhindern.
  • Mit anderen Worten wird eine verbesserte Ausnutzung des Traktionspotentials einer Differentialquersperre unter Berücksichtigung der Fahrzeugstabilität während eines ASR-Manövers vorgeschlagen.
  • Das abgestimmte Zusammenspiel verschiedenster Hardwarekomponenten und Softwarekomponenten im Fahrzeug ist von entscheidender Bedeutung für die Sicherheit und Performance während der Fahrt. Über eine Schnittstelle können ESP Teilfunktionen (z.B. ESP, ASR und ABS) mit einer Differentialquersperre kommunizieren. Diese Schnittstelle kann genutzt werden, um das in Querrichtung gesperrte Moment zu limitieren. Diese Limitierung kann beispielsweise während einer ABS Bremsung genutzt werden. Während solch einer Bremsung ist ein Öffnen der Quersperre unbedingt erforderlich, um einen negativen Quereffekt eines einzeln gebremsten Rades auf ein ungebremstes Rad zu verhindern. Ohne die Öffnung der Quersperre wird die Performance und eventuell auch die Stabilität während der Bremsung negativ beeinflusst.
  • In einem Allradfahrzeug mit vier angetriebenen Rädern kann exzessiver Radschlupf an allen Rädern eine Geschwindigkeitsschätzung schwierig und ungenau machen. Beispielsweise wenn auf rutschigem Untergrund mit Vollgas angefahren wird. Dies beruht darauf, dass in der Regel anhand der Radgeschwindigkeiten die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird. Besteht jedoch zwischen Rad und Fahrbahn großer Schlupf ist eine Aussage über die Fahrzeuggeschwindigkeit ungenau bzw. falsch. Als Konsequenz kann zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit fälschlicherweise überschätzt werden. Dies kann in einem ungünstigen Fall zu einem eventuell fehlenden ASR Eingriff führen. Dabei wird der Radschlupf nicht ausreichend erkannt und daher reduziert die ASR das Motormoment nicht beziehungsweise nicht ausreichend. Dadurch kann eine Fahrzeuginstabilität eintreten, das Fahrzeug kann also untersteuern oder übersteuern.
  • Um dies zu verhindern kann die ASR über ihren Bremsmomentregler den Zugriff auf die Bremse nutzen, um die Schätzung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu unterstützen.
  • Dabei wird an zwei diagonal gegenüberliegenden Rädern (z.B. vorne rechts und hinten links) gebremst, um das jeweilige Rad für eine kurze Zeit zu verlangsamen. Dieses Bremsmoment ist geringer als das Antriebsmoment an diesem Rad. Dadurch wird der Schlupf am Rad reduziert, ohne dass es unter die reale (nicht geschätzte) Fahrzeuggeschwindigkeit gebremst wird. Ist die zu diesem Zeitpunkt geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit größer als ein solch abgebremstes Rad deutet dies auf eine überschätzte Geschwindigkeit hin. Die Schätzung kann korrigiert werden.
  • Für die Stabilität des Fahrzeuges ist es also äußerst wichtig, dass die gebremsten Räder richtig abgebremst werden. Sollte das Fahrzeug eine Quersperre besitzen, kann das Sperrmoment diesen Vorgang beeinträchtigen. Anstelle eines einzelnen Rades wird bei einer geschlossenen Quersperre die ganze Achse abgebremst, was zu einem veränderten Radverhalten eines gebremsten Rads führt. Bei geschlossener Quersperre bleibt die Radgeschwindigkeit größer, als wenn diese geöffnet ist. Ist das Abbremsen nur schwach, wird die Geschwindigkeitsschätzung nur wenig oder gar nicht unterstützt, da es nicht zu einer Absenkung der Radgeschwindigkeit unter die bis dahin geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit kommt.
  • Um die Fahrzeugstabilität zu verbessern ist es also notwendig, dass ein gebremstes Rad während dieses Vorgangs ausreichend langsamer wird. Eine offene Quersperre ermöglicht dieses Abbremsen, während eine geschlossene Quersperre dieses nicht garantiert. Herkömmlicherweise wird daher während eines solchen Unterstützungsvorgangs die Quersperre über die Schnittstelle des ESP mit der Quersperre über eine 0 Nm Limitierung aufgezwungen.
  • In 1 sind Radgeschwindigkeiten während des Abbremsens zweier Räder mit offener und geschlossener Quersperre dargestellt.
  • Die Quersperre kann aufgezwungen werden, sobald eine Unterstützung vom Geschwindigkeitsschätzer angefordert wird. Da eine solche Unterstützung immer dann notwendig wird, wenn die Räder einen hohen Traktionsschlupf erfahren, handelt es sich dabei zumeist um Antriebssituationen, in denen die Traktion maximiert werden soll. Die ASR hat die Aufgabe die verfügbare Traktion maximal auszuschöpfen und gleichzeitig die Fahrzeugstabilität zu garantieren. Eine Differentialquersperre hat ebenfalls die Aufgabe Traktion zu ermöglichen. Im Gegensatz zur ASR, die auf Reibwertunterschiede mit Bremseingriffen reagiert, ist der Funktionsmechanismus der Differentialquersperre nicht reaktiv, sondern proaktiv. Die Quersperre ist dabei schon geschlossen, wenn Gas gegeben wird. Beide Teilsysteme haben also in gewisser Weise die gleiche Aufgabe und versuchen unter den gegebenen Umständen die Traktion zu maximieren. Wird beim Antriebsfall zur Geschwindigkeitsschätzung die Kupplung der Quersperre immer voll aufgezwungen, verliert dieses Bauteil aber seinen Nutzen. Das Potential der Quersperre kann so nicht genutzt werden. Im schlechtesten Fall, wie beim Anfahren auf einem Untergrund mit sehr geringem Reibwert, wäre eine solche Unterstützung während des Großteils einer Antriebssituation jedoch vorteilhaft.
  • Beispielsweise kann herkömmlicherweise beim Anfahren mit Vollgas auf Schnee und Eis während der gesamten Zeit die Kupplung immer wieder aufgezwungen werden. Ist der Untergrund nicht homogen glatt, sondern inhomogen, weist also Stellen mit höherem und niedrigerem Reibwert im Wechsel auf, geht das Traktionspotential der Quersperre fast vollständig verloren.
  • In 4 ist ein Ablauf einer Unterstützungsanforderung dargestellt. Im oberen Schaubild sind die Radgeschwindigkeiten als auch die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen. An den Radverläufen lässt sich erkennen, ob ein Rad zu einer bestimmten Zeit zur Unterstützung der Geschwindigkeitsschätzung abgebremst wird. Da hier extreme Radschlüpfe an allen vier Rädern während des gesamten Manövers auftreten, gibt es viele solcher Eingriffe, die darüber hinaus auch noch lange andauern. Das Sperrmoment der Quersperre ist im unteren Schaubild dargestellt.
  • Herkömmlicherweise wird die Quersperre bei Bremseingriffen aufgezwungen. In Zeiten ohne Bremseingriff versucht die Quersperre dann wieder zu schließen. Anschließend jedoch wird sie herkömmlicherweise jedoch wieder geöffnet wodurch das Sperrmoment schlagartig abfällt. Ein solches Zusammenspiel zwischen ASR und Quersperre ermöglicht zwar eine funktionierende Geschwindigkeitsschätzung und garantiert so die Stabilität des Fahrzeugs, jedoch geht das Traktionspotential der Quersperre verloren.
  • Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Verbesserung dieser Situation erreicht, indem ein Teil des Traktionspotentials der Quersperre ausgenutzt wird, ohne dabei die Fahrzeugstabilität zu beeinträchtigen. Dabei wird die Quersperre soweit wie nötig geöffnet (aus Sicht der Fahrzeugstabilität), aber gleichzeitig so stark wie möglich geschlossen gehalten (aus Sicht der Traktion). Die Idee ist dabei, auf Basis des aufgeprägten Bremsmoments am Rad eine obere Grenze des Sperrmoments zu berechnen, welches ermöglicht, das Rad gerade soweit abzubremsen, dass eine eventuelle Korrektur der Geschwindigkeitsschätzung funktioniert. Die Kupplung wird dabei so weit geöffnet, dass eine Differenzgeschwindigkeit zwischen gebremsten und ungebremsten Rad zugelassen wird. Die Kupplung schlupft. Durch dieses Limit des Sperrmoments wird die Kupplung nicht ganz geöffnet, sondern ermöglicht der Quersperre einen Teil ihrer Sperrwirkung zu behalten. Diese verbleibende Sperrwirkung stellt dann bei eventuellen Reibwertunterschieden zwischen linkem und rechtem Rad einen Traktionsvorteil gegenüber dem reaktiven Bremsmomentregler der ASR dar.
  • Das aufgeprägte Bremsmoment zur Stützung der Geschwindigkeitsschätzung an einem Rad wird in der ASR als eine Funktion des an diesem Rad anliegenden Antriebsmoments berechnet. Das Bremsmoment ist nicht höher als das Antriebsmoment am Rad, um keinen Bremsschlupf zu erzeugen. Das Rad wird während des Bremsvorgangs nur weniger stark angetrieben.
  • Wird bei geschlossener Quersperre ein Rad gebremst, verhält sich diese Achse wie eine starre Achse und das Bremsmoment steht dann nicht dem einzelnen Antriebsmoment am gebremsten Rad gegenüber, sondern den Antriebsmomenten an beiden Rädern. Diese Bremsung bremst nicht nur das Rad, sondern die gesamte Achse, weswegen die Achsgeschwindigkeit weniger stark abnimmt als die Radgeschwindigkeit bei offener Quersperre abnehmen würde.
  • Um es dem Rad während der Bremsung zu ermöglichen unabhängig von der gesamten Achse langsamer zu werden, lässt bei dem hier vorgestellten Ansatz die Quersperre eine Differenzgeschwindigkeit zwischen linkem und rechtem Rad zu. Diese Differenzgeschwindigkeit wird dadurch ermöglicht, dass beim Bremsvorgang die Kupplung anfängt zu schlupfen. Theoretisch betrachtet geschieht das ab dem Zeitpunkt, bei dem ein Sperrmoment der Kupplung unter einem Differenzbremsmoment zwischen linkem und rechtem Rad liegt. Das obere Limit berechnet sich also zu: Obere Grenze d .Spermoments = abs ( Bremsmoment linkes Rad Bremsmoment rechtes Rad )
    Figure DE102021200687A1_0001
  • Diese Grenze stellt das Sperrmoment dar unterhalb derer eine Differenzgeschwindigkeit erlaubt wird. Oberhalb dieser Grenze reicht das Sperrmoment aus, um die Räder starr zu koppeln und eine Differenzgeschwindigkeit unmöglich ist. Je stärker nun das Sperrmoment unter diese Grenze abgesenkt wird, desto unabhängiger kann sich das gebremste Rad im Vergleich zum ungebremsten Rad bewegen. Die Differenz zwischen 0 Nm Sperrmoment bei geöffneter Kupplung und der theoretischen oberen Grenze, stellt den Spielraum zur Ausnutzung des Traktionspotentials dar. Ist die Kupplung komplett offen, wird die Fahrzeugstabilität anstelle des Traktionspotentials priorisiert. Liegt das Kupplungsmoment hingegen an der oberen Grenze, liegt der Fokus auf maximale Ausschöpfung des Traktionspotentials mit eventuellen Einbußen der Fahrzeugstabilität, da die Korrektur der Geschwindigkeitsschätzung beeinträchtigt sein kann. Je nach Fokus kann also zwischen beiden Extremen skaliert werden. Das an die Quersperre gesendete Limit des Sperrmoments ergibt sich daher zu: Momentenlimit = Faktor*abs ( Bremsmoment linkes Rad Bremsmoment rechtes Rad )
    Figure DE102021200687A1_0002
  • Mit Faktor ƒ = ∈ [0, 1]
  • Bei einem größeren Skalierungsfaktor wird das Rad weniger stark abgebremst als bei einem kleineren Skalierungsfaktor.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die beschriebene theoretische Grundlage in einer Berechnungslogik umgesetzt, die sowohl das an den Rädern anliegende Bremsmoment als auch die Information über eine Stützung der Geschwindigkeitsschätzung einliest. Die oben beschriebene Skalierung ist so umgesetzt, dass für verschiedene Fahrmodi eine unterschiedliche Skalierung verwendet werden kann. Deshalb findet auch die Information des Fahrmodus Eingang in diese Logik. Das Ergebnis der dann durchgeführten Berechnung ist das Momentenlimit für die Quersperre sowie ein Bit, das angibt, ob das ausgegebene Moment einen inaktiven (kein Limit soll gesetzt werden) oder aktiven (ein Limit soll gesetzt werden) Wert darstellt.
  • In 3 sind Input- und Outputgrößen der Logik dargestellt. In der Logik werden Teilschritte zur Berechnung des Quersperrenmoments ausgeführt. Dabei wird ein Inaktivwert gesetzt, wenn keine Stützung durchgeführt wird. Das Limit des Quersperrenmoments während einer aktiven Stützung wird berechnet und ein Übergang von aktivem zu inaktivem Wert gestaltet.
  • Wird über das Feedback zur Stützung der Geschwindigkeitsberechnung mitgeteilt, dass derzeit keine aktive Stützung (Bremsung eines Rades) durchgeführt wird, so wird für diese Zeitdauer der inaktiv Wert gesetzt und das Aktivbit steht auf „false“. Dieser Inaktivwert kann parametrisiert werden. Limit des Spermoments = inaktiv Wert
    Figure DE102021200687A1_0003
    Aktivbit = false
    Figure DE102021200687A1_0004
  • Wird jedoch eine aktive Stützung mitgeteilt, so berechnet sich das Sperrmoment aus der Bremsmomentdifferenz. Der Skalierungsfaktor wird anhand des derzeit aktiven Fahrmodus eingestellt und das Aktivbit wird auf „true“ gesetzt. Limit des Sperrmoments = Faktor*abs ( Bremsmoment linkes Rad Bremsmoment rechtes Rad )
    Figure DE102021200687A1_0005
    Aktivbit = true
    Figure DE102021200687A1_0006
  • Ist eine aktive Stützung zu Ende wird in einem Ausführungsbeispiel der Übergang von aktiven Sperrmoment zum inaktiven Wert eingeleitet. Dabei wird für eine gesetzte Zeitdauer tNachlauf ausgehend vom letzten aktiv berechneten Sperrmoment über einen definierten Gradienten ΔRampe das Sperrmoment Richtung Inaktivwert erhöht. Sobald entweder das maximale Sperrmoment des Differentials erreicht wurde oder die Nachlaufzeit verstrichen ist wird wieder der Inaktivwert gesetzt. Falls t <tNachlauf UND Sperrmoment < max . Sperrmoment:SperrmomentK + 1 = SperrmomentK + Δ Rampe
    Figure DE102021200687A1_0007
    Aktivbit = true
    Figure DE102021200687A1_0008
    Sonst: Limit des Sperrmoments = inakativ Wert Aktivbit = false
    Figure DE102021200687A1_0009
  • In 4 sind die Geschwindigkeitsverläufe aller vier angetriebenen Rädern und die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit im oberen Schaubild dargestellt. Im unteren Bild ist der Unterschied im Vergleich zur herkömmlichen Lösung veranschaulicht. Dabei werden alle drei oben genannten Schritte verdeutlicht. Ist keine Stützung der Geschwindigkeitsschätzung aktiv, ist das berechnete Limit inaktiv. Zum Beginn einer aktiven Stützung wird dann anhand des anliegenden Bremsmoments ein Limit für die Quersperre berechnet. Im vorliegenden Beispiel beträgt der Skalierungsfaktor einen Wert zwischen 0.5 und 1. Ist die aktive Stützung zu Ende, wird das gesetzte Limit solange erhöht bis die Nachlaufzeit verstrichen ist. Das gewonnene Traktionspotential ist als die Differenz zwischen 0 Nm und dem tatsächlichen Sperrmoment angedeutet.
  • Für unterschiedliche Fahrmodi können unterschiedliche Werte für den Skalierungsfaktor eingestellt werden. Das ermöglicht einen differenzierten Fokus zwischen Ausschöpfen des Traktionspotentials und Sicherstellen der Fahrzeugstabilität. Für einen Offroad- Modus kann der Fokus auf Traktion gelegt werden, weshalb hier der Skalierungsfaktor möglichst hoch gewählt werden kann. Für einen Schnee und Eis Modus kann der Faktor kleiner gewählt werden. Für verschieden große Skalierungsfaktoren wird entsprechend das Traktionspotential mehr oder weniger stark genutzt. Das berechnete Limit des Sperrmoments für den Offroad-Modus wird voraussichtlich eher hoch sein, während das Moment im Modus für die Straße eher der niedrig sein wird.
  • Die Einflüsse auf Performance und Stabilität des Fahrzeuges während eines Traktionsvorganges mit stark schlupfenden Rädern und fleckigem Untergrund sind vielfältig. Nur ein gut abgestimmtes ASR-System, das mit den anderen Teilsystemen des Fahrzeugs zusammenarbeitet, wird sich am Ende in allen Situationen als sicher und effizient erweisen. Dabei spielen unterschiedlichste Bedingungen eine wichtige Rolle. Für die ASR ist dabei jedes Teilsystem relevant, das jeweils seinen Beitrag für das Gesamtbild leistet. Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt eine Implementierung, mit der das Traktionspotential einer Quersperre besser ausgenutzt werden kann. Ihr Einfluss schlägt sich in so verschiedenen Aspekten wie Fahrzeugbeschleunigung, das Überwinden von Hindernissen im Offroad, dem Einsatz des Bremsmomentreglers und Kennwerte für die Fahrzeugstabilität wie z.B. Gierrate, Schwimmwinkel und ähnliches, nieder.
  • Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit (114) eines Fahrzeugs (100), wobei an zumindest einer Achse (106) des Fahrzeugs (100) eine zuvor gesperrte Differenzialsperre (108) durch ein reduziertes Sperrmoment (124) zum Schlupfen gebracht wird und eine Radgeschwindigkeit (122) eines Rads (104) der Achse (106) durch ein Bremsmoment (116) reduziert wird, wobei das Sperrmoment (124) kleiner als das Bremsmoment (116) eingestellt wird und die Referenzgeschwindigkeit (114) unter Verwendung der Radgeschwindigkeit (122) ermittelt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Sperrmoment (124) ferner abhängig von einer Fahrsituation des Fahrzeugs (100) eingestellt wird.
  3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Sperrmoment (124) unter Verwendung einer Differenz zwischen dem Bremsmoment (116) und einem Bremsmoment (116) an einem gegenüberliegenden Rad (104) der Achse (106) eingestellt wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem als Sperrmoment (124) ein Anteil der Differenz eingestellt wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 2 und 4, bei dem als Sperrmoment (124) ein von der Fahrsituation abhängiger Anteil der Differenz eingestellt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Referenzgeschwindigkeit (114) gesenkt wird, wenn die Radgeschwindigkeit (122) kleiner als eine zuvor bestimmte Referenzgeschwindigkeit (114) ist.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bremsmoment (116) reduziert wird und das Sperrmoment (124) erhöht wird, wenn die Referenzgeschwindigkeit (114) ermittelt ist.
  8. Vorrichtung (102), wobei die Vorrichtung (102) dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in entsprechenden Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
  9. Computerprogrammprodukt, das dazu eingerichtet ist, einen Prozessor bei Ausführung des Computerprogrammprodukts dazu anzuleiten, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9 gespeichert ist.
DE102021200687.6A 2021-01-27 2021-01-27 Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs Pending DE102021200687A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200687.6A DE102021200687A1 (de) 2021-01-27 2021-01-27 Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021200687.6A DE102021200687A1 (de) 2021-01-27 2021-01-27 Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021200687A1 true DE102021200687A1 (de) 2022-07-28

Family

ID=82320846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021200687.6A Pending DE102021200687A1 (de) 2021-01-27 2021-01-27 Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021200687A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116039648A (zh) * 2023-04-03 2023-05-02 成都赛力斯科技有限公司 一种基于权重的坡度计算方法、装置及车辆

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116039648A (zh) * 2023-04-03 2023-05-02 成都赛力斯科技有限公司 一种基于权重的坡度计算方法、装置及车辆
CN116039648B (zh) * 2023-04-03 2023-06-27 成都赛力斯科技有限公司 一种基于权重的坡度计算方法、装置及车辆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2327596B1 (de) Reibwertgestützte Begrenzung des Drehmoments eines Fahrzeug-Regelkreises
DE69829449T2 (de) Steuerungssystem für die Grenzkraft eines Differentials in einem vierradangetriebenen Fahrzeug
DE10045140C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Regeln eines Kurvenfahrverhaltens von einem Fahrzeug
DE69834162T2 (de) Fahrzeugdynamiksteuerungssystem
DE10223990B4 (de) Steuervorrichtung für ein Fahrzeugbremssystem
DE112007003029B4 (de) Bremssteuervorrichtung für ein Fahrzeug
DE3807757C2 (de)
DE19615311B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer die Fahrzeugbewegung repräsentierenden Bewegungsgröße
DE102016115661A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines fahrzeugs
DE102018103155A1 (de) Steuervorrichtung für vierradbetriebenes Fahrzeug
DE102006033257B4 (de) Lastverlagerungsadaptive Antriebs-Schlupf-Regelung
DE19844467A1 (de) Fahrzeugtraktionsregelsystem mit einer Regelung und einer Steuerung
DE102005013741A1 (de) Steuervorrichtung zum Automatischen Abbremsen für ein Fahrzeug
DE3724575A1 (de) Einrichtung zur schlupfsteuerung an einem kraftfahrzeug
WO2009056412A2 (de) Verfahren zum verteilen von antriebs- oder schleppmomenten auf die angetriebenen räder eines kfz
EP3303075B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum elektronischen regeln einer fahrzeugverzögerung in einem abs-bremssystem
DE102012222197B4 (de) Verfahren zur Drehmomentaufteilung eines Antriebsdrehmoments auf eine Primärachse und eine Sekundärachse eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zur Drehmomentaufteilung eines Achsdrehmoments auf ein linkes und ein rechtes Rad einer gemeinsamen Achse eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug, umfassend ein Parkassistenzsystem mit Querführung
DE19933087B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit eines Fahrzeuges
DE19734037B4 (de) Antriebsmomentsteuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb
DE69219489T2 (de) Traktionssteuersystem für Motorfahrzeuge
DE102021200687A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs
DE10255153A1 (de) Vierradantriebs-Steuersystem und -Steuerverfahren
DE4139012A1 (de) Vorrichtung zur steuerung eines kraftfahrzeugs
DE19632939A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung eines Antriebsmomentes
DE102017109975A1 (de) Zugdämpfungssystem