DE102022130098A1

DE102022130098A1 - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Räder eines Kraftfahrzeugs sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102022130098A1
Application number: DE102022130098.6A
Authority: DE
Inventors: Guido Klose; Tobias Eberhardt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2024-05-16

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Räder (12a, 12b, 12c, 12d) eines Kraftfahrzeugs sieht folgende Schritte vor: Ermitteln, ob ein Notrad montiert ist, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist; und, falls das Vorliegen eines Notrads ermittelt wurde, Anpassen der Drehzahl wenigstens eines der Räder (12a, 12b, 12c, 12d) bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit derart, dass durch das Notrad verursachte Giermomente kompensiert werden. Eine Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens hat eine Einrichtung (20) zur Notraderkennung, die ermittelt, ob ein montiertes Notrad vorliegt, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist, und eine Steuereinheit (24), die derart programmiert ist und mit Aktoren (26a, 26b, 26c, 26d), die Rädern (12a, 12b, 12c, 12d) zugeordnet sind, gekoppelt ist, dass abhängig von dem ermittelten Vorliegen eines Notrads die Drehzahl des zugeordneten Rads (12a, 12b, 12c, 12d) bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit durch zumindest einen der Aktoren (26a, 26b, 26c, 26d) beeinflusst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Räder eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Regelungssysteme für Kraftfahrzeuge bekannt, etwa Antiblockierregelungssysteme, Antriebsschlupfregelungssysteme, Bremskraftverteilungssysteme oder Fahrdynamikregelungssysteme, die die Brems- bzw. Antriebswirkung an den einzelnen Rädern oder Fahrzeugachsen steuern. Eine wichtige Einflussgröße ist hierbei die Drehzahl der einzelnen Räder. Bevor die Raddrehzahlen zur Regelung herangezogen werden, werden sie üblicherweise durch einen sogenannten Reifentoleranzabgleich korrigiert, um die durch Toleranzen zwischen den Reifen (z.B. durch verschiedene Raddurchmesser) bedingten Fehler der Radgeschwindigkeiten auszugleichen.
Liegt ein Reifenschaden an einem Kraftfahrzeug vor, ist meist nur ein sogenanntes Not- bzw. Ersatzrad vorgesehen, das gegenüber den normalen Rädern einen signifikant geringeren Durchmesser hat, der bis zu 25% kleiner als der der restlichen Räder sein kann. Auch dies muss bei einem Reifentoleranzabgleich berücksichtigt werden, um sicherheitskritische Fehlberechnungen aufgrund einer verfälschten Raddrehzahlerfassung bei den genannten Regelsystemen zu vermeiden.
Aus der EP 0 449 845 B1 ist beispielsweise ein Antiblockierregelungssystem mit Notraderkennung bekannt.
Demgegenüber schafft die Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, das bzw. die die bekannten Systeme weiterentwickelt bzw. ergänzt und zu einer Verbesserung des Fahrkomforts beiträgt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist hierzu ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Räder eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln, ob ein Notrad montiert ist, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist, und falls das Vorliegen eines Notrads ermittelt wurde, Anpassen der Drehzahl wenigstens eines der Räder bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit derart, dass durch das Notrad verursachte Giermomente kompensiert werden.
Während aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren und Systeme eine Notraderfassung und entsprechende Korrektur bei der Raddrehzahlerfassung lediglich in Assistenzsystemen wie etwa einer Antiblockierregelung etc. nutzen, um deren korrekte Funktionsweise sicherzustellen, zielt das erfindungsgemäße Verfahren darauf ab, im normalen Fahrbetrieb den Fahrkomfort zu erhöhen. Mit einem montierten Notrad kommt es beim Fahren, also insbesondere auch bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit, zu unerwünschten Auswirkungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs, das aufgrund des geringeren Raddurchmessers des Notrads zum „Schiefziehen“, also einer Gierbewegung, neigt. Um diese für den Fahrer störenden Einflüsse des Notrads zu kompensieren bzw. das Fahrgefühl, so lange ein Notrad montiert ist, möglichst unauffällig zu gestalten, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, durch gezielte Anpassung der Drehzahl wenigstens eines der Räder die durch das Notrad verursachten Giermomente zu kompensieren.
Hierbei erfolgt die Anpassung insbesondere im normalen Fahrbetrieb, also (auch) in Fahrsituationen, in denen keines der eingangs genannten Assistenz-bzw. Regelsysteme anspricht. Unter einer „Geradeausfahrt“ im Sinne der Erfindung ist eine vom Fahrer gewünschte Geradeausfahrt ohne Einschlag des Lenkrads zu verstehen; ein unerwünschtes Gieren des Fahrzeugs, das durch den Betrieb mit Notrad verursacht würde, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gerade kompensiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich auch bei Kurvenfahrt und/oder bei Vorliegen einer von Null verschiedenen Beschleunigung die Drehzahl derart angepasst, dass durch das Notrad verursachte Giermomente kompensiert werden. Insbesondere erfolgt die erfindungsgemäße Anpassung der Drehzahl bei erkanntem Notradbetrieb in sämtlichen Fahrsituationen, um störende Einflüsse für den Fahrer zu minimieren.
Vorzugsweise wird die Drehzahl durch einen dem Rad zugeordneten Aktor angepasst, der ständig oder intermittierend auf das Rad einwirkt. So lässt sich das einzelne Rad bei Bedarf individuell beeinflussen.
In einer Verfahrensvariante umfasst der Aktor eine Bremse. In diesem Fall wird bevorzugt durch einen intermittierenden, gezielten leichten Bremseneingriff an einem oder mehreren Rädern eine „Grundstabilisierung“ des Fahrzeugs erreicht, das Fahrzeug also in der gewünschten Geradeaus- oder Kurvenfahrt gehalten.
Alternativ oder zusätzlich kann der Aktor einen Elektromotor umfassen. Auf diese Weise lässt sich eine radindividuelle Anpassung des Drehmoments erzielen, um durch das Notrad verursachte Giermomente auszugleichen.
Bevorzugt wird die Drehzahl eines oder mehrerer Räder in Abhängigkeit von einer Gierrate, einem Lenkwinkel, einer Querbeschleunigung und/oder einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs angepasst. Natürlich können auch mehrere der genannten Größen, die durch geeignete, im Fahrzeug vorgesehene Sensoren erfasst werden, zur Regelung herangezogen werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des bisher beschriebenen Verfahrens vorgesehen, mit einer Einrichtung zur Notraderkennung, die ermittelt, ob ein montiertes Notrad vorliegt, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist, und einer Steuereinheit, die derart programmiert ist und mit Aktoren, die Rädern zugeordnet sind, gekoppelt ist, dass abhängig von dem ermittelten Vorliegen eines Notrads die Drehzahl des zugeordneten Rads bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit durch zumindest einen der Aktoren beeinflusst wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich im normalen Fahrbetrieb, das heißt insbesondere auch bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit, störende Einflüsse durch ein montiertes Notrad kompensieren und eine unerwünschte Gierbewegung des Fahrzeugs vermeiden. Auf diese Weise wird der Fahrkomfort im normalen Fahrbetrieb (also wenn kein Assistenz- oder Regelsystem anspricht) mit montiertem Notrad erhöht.
Natürlich kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Drehzahl bei erkanntem Notradbetrieb in sämtlichen Fahrsituationen angepasst werden, um durch das Notrad verursachte Giermomente zu kompensieren, also auch bei Kurvenfahrt und/oder bei Vorliegen einer von Null verschiedenen Beschleunigung.
Dabei können die Aktoren, wie bereits erwähnt, eine Bremse und/oder einen Elektromotor umfassen und ständig oder intermittierend auf das zugeordnete Rad einwirken.
Vorzugsweise ist zumindest den Rädern einer gelenkten Achse des Fahrzeugs je ein Aktor zugeordnet, wodurch sich bei Notradbetrieb eine unerwünschte „Rückmeldung“ an den Fahrer zumindest verringern lässt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs je ein Aktor zugeordnet. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft in Fahrzeugen mit Frontantrieb, Heckantrieb oder Allradantrieb eingesetzt werden.
Um unabhängig von der Position eines eventuellen Notrads eine optimale Kompensation unerwünschter Giermomente zu ermöglichen, ist bevorzugt jedem Rad des Fahrzeugs ein Aktor zugeordnet.
Darüber hinaus gelten sämtliche mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren genannten Weiterbildungen auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt
die einzige Figur schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Räder eines Kraftfahrzeugs durchgeführt wird.
Die Figur zeigt eine Vorrichtung 10, in der ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Räder 12a, 12b, 12c, 12d eines in der Figur nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Rein exemplarisch handelt es sich bei den Rädern 12a und 12b um die Vorderräder des Fahrzeugs, die an einer gemeinsamen Vorderachse 14 angeordnet sind, bei der es sich zugleich um die gelenkte Achse des Fahrzeugs handelt. Die Räder 12c und 12d sind an einer gemeinsamen Hinterachse 16 des Fahrzeugs angeordnet.
Die Vorrichtung 10 kann bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, mit Elektromotor oder mit Hybridantrieb eingesetzt werden. Darüber hinaus ist sie in Fahrzeugen mit Frontantrieb, Heckantrieb sowie Allradantrieb einsetzbar.
Die Vorrichtung 10 weist eine Einrichtung 20 zur Notraderkennung auf, die zugleich Teil eines Assistenz- bzw. Regelsystems wie einer Antiblockierregelung, einer Antriebsschlupfregelung, einer Fahrstabilitätsregelung oder dergleichen ist. Eine derartige Einrichtung 20 zur Notraderkennung ist für sich genommen bereits aus dem Stand der Technik bekannt, weshalb hier nur kurz auf deren Funktionsweise eingegangen wird.
Die Einrichtung 20 zur Notraderkennung steht mit mehreren Drehzahlsensoren 22a, 22b, 22c, 22d in Verbindung, wobei jedem der Räder 12a bis 12d ein Drehzahlsensor 22a bis 22d zugeordnet ist. Die Drehzahlsensoren 22a bis 22d übermitteln Drehzahlsignale, die die Drehbewegungen der Räder 12a bis 12d repräsentieren, an die Einrichtung 20 zur Notraderkennung, die in an sich bekannter Weise ermittelt, ob es sich bei einem der Räder 12a bis 12d um ein montiertes Notrad handelt, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist. Beispielsweise wird das Rad mit der größten Drehgeschwindigkeit als Notrad ermittelt, wenn die Drehgeschwindigkeit dieses Rads von der Drehgeschwindigkeit wenigstens eines anderen Rads in vorgebbarer Weise und eine vorgebbare Zeitdauer lang abweicht und keine Kurvenfahrt vorliegt.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 eine Steuereinheit 24, wobei bei der gezeigten Ausgestaltung die Einrichtung 20 zur Notraderkennung in die Steuereinheit 24 integriert ist. Die Steuereinheit 24 ist mit insgesamt vier Aktoren 26a, 26b, 26c, 26d gekoppelt, wobei je ein Aktor einem Rad 12a bis 12d zugeordnet ist.
Alternativ zur gezeigten Ausführungsform, bei der jedem Rad 12a bis 12d des Fahrzeugs ein Aktor 26a bis 26d zugeordnet ist, kann auch nur an den Rädern 12a, 12b der gelenkten Achse je ein Aktor vorgesehen sein. Ebenso ist es denkbar, nur den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs je einen Aktor zuzuordnen.
Jeder der Aktoren 26a bis 26d umfasst eine Bremse oder einen Elektromotor oder beides und dient dazu, die Drehzahl des zugeordneten Rades 12a bis 12d zu gezielt zu beeinflussen bzw. anzupassen. Mit einer Bremse wird die Drehzahl (bevorzugt durch intermittierenden Bremseingriff) verringert, während ein Elektromotor eine radindividuelle Anpassung des Drehmoments ermöglicht.
Die Steuereinheit 24 steht weiterhin mit einem oder mehreren Sensoren 28 in Verbindung, die die Gierrate, den Lenkwinkel, die Querbeschleunigung und/oder die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs erfassen.
Im Betrieb des Fahrzeugs wird nun anhand der von den Drehzahlsensoren 22a bis 22d erfassten Drehzahlen in der Einrichtung 20 zu Notraderkennung überprüft, ob es sich bei einem der Räder 12a bis 12d um ein Notrad handelt, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist.
Ist dies der Fall, wird in Abhängigkeit von den durch die Sensoren 28 bereitgestellten Werten betreffend die Gierrate, den Lenkwinkel, die Querbeschleunigung und/oder die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs wenigstens einer der Aktoren 26a bis 26d durch die Steuereinheit 24 betätigt, um die Drehzahl des dem Aktor 26a bis 26d zugeordneten Rads 12a bis 12d so anzupassen, dass durch das Notrad verursachte Giermomente im normalen Fahrbetrieb (also insbesondere auch bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit) kompensiert werden. Welche Drehzahlkorrektur an welchem Rad erforderlich ist, wird dabei in der Steuereinheit 24 bestimmt. Die Drehzahl kann dabei, je nach Ausgestaltung der Aktoren 26a bis 26d, durch Abbremsen oder Beschleunigen eines oder mehrerer Räder angepasst werden.
Die Anpassung der Drehzahl zur Kompensation unerwünschter Giermomente durch das Notrad erfolgt insbesondere während des gesamten Fahrbetriebs, d.h. zusätzlich zur Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit auch bei Kurvenfahrt und oder bei Vorliegen einer von Null verschiedenen Beschleunigung, also beim Abbremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs. Um die Drehzahl in der gewünschten Weise zu beeinflussen, können ein oder mehrere Aktoren 26a bis 26d ständig oder intermittierend auf das zugeordnete Rad 12a bis 12d einwirken.
Es ist zu beachten, dass nicht zwingend die Drehzahl des erkannten Notrads durch den zugeordneten Aktor beeinflusst werden muss; ebenso ist es denkbar, dass z. B. das andere an derselben Achse angeordnete Rad oder alle drei weiteren Räder in der Drehzahl angepasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0449845 B1 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl der Räder (12a, 12b, 12c, 12d) eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ermitteln, ob ein Notrad montiert ist, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist; und b) falls das Vorliegen eines Notrads ermittelt wurde, Anpassen der Drehzahl wenigstens eines der Räder (12a, 12b, 12c, 12d) bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit derart, dass durch das Notrad verursachte Giermomente kompensiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auch bei Kurvenfahrt und/oder bei Vorliegen einer von Null verschiedenen Beschleunigung die Drehzahl derart angepasst wird, dass durch das Notrad verursachte Giermomente kompensiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl durch einen dem Rad (12a, 12b, 12c, 12d) zugeordneten Aktor (26a, 26b, 26c, 26d) angepasst wird, der ständig oder intermittierend auf das Rad (12a, 12b, 12c, 12d) einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (26a, 26b, 26c, 26d) eine Bremse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (26a, 26b, 26c, 26d) einen Elektromotor umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl eines oder mehrerer Räder (12a, 12b, 12c, 12d) in Abhängigkeit von einer Gierrate, einem Lenkwinkel, einer Querbeschleunigung und/oder einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs angepasst wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung (20) zur Notraderkennung, die ermittelt, ob ein montiertes Notrad vorliegt, das einen geringeren Durchmesser als die übrigen Räder aufweist, und einer Steuereinheit (24), die derart programmiert ist und mit Aktoren (26a, 26b, 26c, 26d), die Rädern (12a, 12b, 12c, 12d) zugeordnet sind, gekoppelt ist, dass abhängig von dem ermittelten Vorliegen eines Notrads die Drehzahl des zugeordneten Rads (12a, 12b, 12c, 12d) bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit durch zumindest einen der Aktoren (26a, 26b, 26c, 26d) beeinflusst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest den Rädern (12a, 12b) einer gelenkten Achse des Fahrzeugs je ein Aktor (26a, 26b) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest den angetriebenen Rädern (12a, 12b, 12c, 12d) des Fahrzeugs je ein Aktor (26a, 26b, 26c, 26d) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Rad (12a, 12b, 12c, 12d) des Fahrzeugs ein Aktor (26a, 26b, 26c, 26d) zugeordnet ist.