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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Regeln eines Fahrwerks eines Fahrzeugs.
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Moderne Fahrzeuge weisen häufig ein aktives oder teilaktives Fahrwerk auf, das ausgelegt ist, durch entsprechende Regelung, insbesondere durch entsprechende Regelung eines verstellbaren Dämpfers, eine vertikale Bewegung eines Aufbaus des Fahrzeugs beim Befahren eines unebenen Untergrunds zu minimieren, um ein komfortables Fahrverhalten zu erzeugen.
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Derartige aktive Fahrwerke können jedoch nur Unebenheiten ausgleichen, deren Höhenunterschied geringer ist als ein zur Verfügung stehender Federweg und deren Ausdehnung in Fahrtrichtung geringer ist als ein Radstand des Fahrzeugs. Beim Befahren von ausgedehnten Kuppen oder Senken kann es daher passieren, dass sich das Fahrwerk in Zuganschläge (beim Befahren einer Kuppe) oder Druckanschläge (beim Befahren einer Senke) bewegt, was zu einem spürbar unkomfortablen Fahrverhalten führen kann.
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Aus der
DE 43 03 160 A1 , der
DE 10 2009 053 277 B4 und der
DE 10 2007 057 822 A1 ist es jeweils bekannt, basierend auf einer vertikalen Aufbau-Beschleunigung zu bestimmen, ob eine Kuppe befahren wird oder nicht. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders komfortables Fahrverhalten des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Regeln eines Fahrwerks eines Fahrzeugs, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim Befahren einer Kuppe oder Senke erfahren ein Aufbau des Fahrzeugs und Räder des Fahrzeugs eine im Wesentlichen gleiche vertikale Beschleunigung. Erfindungsgemäß werden daher mittels geeignet angeordneter Beschleunigungssensoren eine vertikale Rad-Beschleunigung eines Rads des Fahrzeugs und eine vertikale Aufbau-Beschleunigung eines Aufbaus des Fahrzeugs erfasst, und durch Vergleichen der vertikalen Rad-Beschleunigung und der vertikalen Aufbau-Beschleunigung ein Kuppen-Senken-Indikator bestimmt, der angibt, ob das Fahrzeug aktuell eine Kuppe oder Senke befährt oder nicht. Der Kuppen-Senken-Indikator kann hierbei grundsätzlich auf jede beliebige Art und Weise realisiert sein, die geeignet ist, anzugeben ob, das Fahrzeug aktuell eine Kuppe oder Senke befährt oder nicht. Beispielsweise könnte der Kuppen-Senken-Indikator als analoges oder digitales Signal oder als Variable in einem Computerprogramm realisiert sein. Vorzugsweise ist der bestimmte Kuppen-Senken-Indikator geeignet, zwischen dem Befahren einer Kuppe und dem Befahren einer Senke zu unterscheiden.
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Erfindungsgemäß wird das Fahrwerk basierend auf dem bestimmten Kuppen-Senken-Indikator geregelt, sodass die Regelung beim Befahren einer Kuppe oder Senke derart angepasst werden kann, dass eine Bewegung des Fahrwerks in Zuganschläge beziehungsweise Druckanschläge vermieden wird. Dies ermöglicht ein besonders komfortables Fahrverhalten des Fahrzeugs.
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Da beim Befahren einer Kuppe oder Senke der Aufbau des Fahrzeugs und die Räder des Fahrzeugs im Allgemeinen in die gleiche Richtung beschleunigt werden, wird vorzugsweise zum Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators ein Vorzeichen der vertikalen Rad-Beschleunigung mit einem Vorzeichen der vertikalen Aufbau-Beschleunigung verglichen. Vorteilhafterweise sind die Beschleunigungssensoren, die die vertikale Rad-Beschleunigung und die vertikale Aufbau-Beschleunigung erfassen, derart eingerichtet, dass die vertikale Rad-Beschleunigung und die vertikale Aufbau-Beschleunigung das gleiche Vorzeichen aufweisen, wenn das Rad und der Aufbau in die gleiche Richtung beschleunigt werden. In diesem Fall wird beim Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators bei gleichem Vorzeichen der vertikalen Rad-Beschleunigung und der vertikalen Aufbau-Beschleunigung angenommen, dass eine Kuppe oder Senke befahren wird und bei ungleichem Vorzeichen angenommen, dass keine Kuppe oder Senke befahren wird. Bei gleichem Vorzeichen der vertikalen Rad-Beschleunigung und der vertikalen Aufbau-Beschleunigung kann anhand des vorliegenden Vorzeichens ferner zwischen dem Befahren einer Kuppe und dem Befahren einer Senke unterschieden werden.
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Vorzugsweise werden zum Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators die vertikale Rad-Beschleunigung und die vertikale Aufbau-Beschleunigung jeweils mit einem Schwellenwert verglichen, um eine Zuverlässigkeit des Bestimmens des Kuppen-Senken-Indikators zu verbessern.
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Bevorzugt werden zum Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators nicht nur einzelne Beschleunigungswerte miteinander verglichen, sondern wird ein Verlauf der vertikalen Rad-Beschleunigung mit einem Verlauf der vertikalen Aufbau-Beschleunigung verglichen.
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Besonders bevorzugt wird hierbei eine Tiefpassfilterung des Verlaufs der vertikalen Rad-Beschleunigung und des Verlaufs der vertikalen Aufbau-Beschleunigung durchgeführt, um hochfrequente Änderungen der vertikalen Rad-Beschleunigung beziehungsweise der vertikalen Aufbau-Beschleunigung, wie sie insbesondere durch das Befahren eines unebenen Untergrunds verursacht werden, herauszufiltern und somit ein besonders zuverlässiges Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators zu ermöglichen.
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Um ein besonders effektives Regeln des Fahrwerks beim Befahren einer Kuppe oder Senke zu ermöglichen, wird vorzugsweise basierend auf der vertikalen Rad-Beschleunigung und der vertikalen Aufbau-Beschleunigung eine Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation bestimmt, die eine Angabe zur Ausprägung der aktuell befahrenen Kuppe beziehungsweise Senke umfasst, und das Fahrwerk basierend auf der Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation geregelt.
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Typischerweise wird zum Regeln des Fahrwerks ein Verlauf einer Einfedergeschwindigkeit einer Feder-Dämpfer-Vorrichtung des Fahrzeugs ermittelt. Vorzugsweise wird abhängig von dem bestimmten Kuppen-Senken-Indikator und/oder der bestimmten Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation eine Tiefpassfilterung des Verlaufs der Einfedergeschwindigkeit durchgeführt oder nicht durchgeführt. Bevorzugt wird die Tiefpassfilterung des Verlaufs der Einfedergeschwindigkeit dann durchgeführt, wenn der Kuppen-Senken-Indikator angibt, dass aktuell eine Kuppe oder Senke befahren wird und die Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation angibt, dass die befahrene Kuppe beziehungsweise Senke eine definierte Mindestausdehnung aufweist. Typischerweise wird zum Regeln des Fahrwerks ein Verlauf einer Aufbaugeschwindigkeit des Aufbaus des Fahrzeugs ermittelt. Bevorzugt wird abhängig von dem bestimmten Kuppen-Senken-Indikator und/oder der bestimmten Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation eine Hochpassfilterung des Verlaufs der Aufbaugeschwindigkeit durchgeführt oder nicht durchgeführt. Vorzugsweise wird die Hochpassfilterung des Verlaufs der Aufbaugeschwindigkeit dann durchgeführt, wenn der Kuppen-Senken-Indikator angibt, dass aktuell eine Kuppe oder Senke befahren wird und die Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation angibt, dass die befahrene Kuppe beziehungsweise Senke eine definierte Mindestausdehnung aufweist.
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Besonders bevorzugt ist, abhängig von dem bestimmten Kuppen-Senken-Indikator und/oder der bestimmten Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation, sowohl die Tiefpassfilterung des Verlaufs der Einfedergeschwindigkeit als auch die Hochpassfilterung des Verlaufs der Aufbaugeschwindigkeit vorgesehen, wobei eine Eckfrequenz der Tiefpassfilterung des Verlaufs der Einfedergeschwindigkeit gleich einer Eckfrequenz der Hochpassfilterung des Verlaufs der Aufbaugeschwindigkeit ist.
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Vorzugsweise wird die vertikale Rad-Beschleunigung an einem dem entsprechenden Rad zugeordneten Radträger erfasst. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Erfassung der vertikalen Rad-Beschleunigung.
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Bevorzugt wird die vertikale Aufbau-Beschleunigung an einem dem Rad, dessen vertikale Rad-Beschleunigung erfasst wird, zugeordneten Federbeindom und somit in unmittelbarer Nähe zum entsprechenden Rad erfasst. Dies ermöglicht ein besonders zuverlässiges Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators und/oder der Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation.
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Vorzugsweise wird die vertikale Rad-Beschleunigung aller vier Räder des Fahrzeugs erfasst und zum Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators jede vertikale Rad-Beschleunigung mit einer Aufbau-Beschleunigung verglichen.
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Besonders bevorzugt werden hierbei zum Bestimmen des Kuppen-Senken-Indikators vertikale Rad-Beschleunigungen von Rädern einer Vorderachse mit einem ersten Schwellenwert verglichen und Rad-Beschleunigungen von Rädern einer Hinterachse mit einem zweiten Schwellenwert verglichen, der ungleich dem ersten Schwellenwert ist.
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Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein System zum Regeln eines Fahrwerks eines Fahrzeugs, mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
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Das erfindungsgemäße System umfasst einen Rad-Beschleunigungssensor zur Erfassung einer vertikalen Rad-Beschleunigung eines Rads des Fahrzeugs und einen Aufbau-Beschleunigungssensor zur Erfassung einer vertikalen Aufbau-Beschleunigung eines Aufbaus des Fahrzeugs. Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße System vier Rad-Beschleunigungssensoren, die jeweils an einem der vier Räder des Fahrzeugs angeordnet sind, und vier Aufbau-Beschleunigungssensoren, die jeweils in der Nähe eines der vier Räder an dem Aufbau des Fahrzeugs angeordnet sind. Bevorzugt sind die Rad-Beschleunigungssensoren jeweils an einem Radträger angeordnet und die Aufbau-Beschleunigungssensoren jeweils an einem Federbeindom angeordnet.
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Das erfindungsgemäße System umfasst ferner eine Regeleinheit, die eingerichtet ist, ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen und dadurch ein besonders komfortables Fahrverhalten des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Hierbei zeigt:
- 1 schematisch ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System zum Regeln eines Fahrwerks des Fahrzeugs,
- 2 schematisch das Fahrzeug aus 1 beim Befahren einer Kuppe, und
- 3 schematisch das Fahrzeug aus 1 beim Befahren einer Senke.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem Aufbau 11, vier Rädern 12 und einem aktiven Fahrwerk 13. Das aktive Fahrwerk 13 umfasst pro Rad 12 eine Feder-Dämpfer-Vorrichtung 131 mit einer Feder 1311 und einem verstellbaren Dämpfer 1312, die zwischen einem Radträger 121 des jeweiligen Rads 12 und einem Federbeindom 111 des Aufbaus 11 angeordnet ist.
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Das Fahrzeug 1 umfasst ein erfindungsgemäßes System 10 zum Regeln des aktiven Fahrwerks 13. Das System 10 umfasst vier Rad-Beschleunigungssensoren 101, die jeweils an dem Radträger 121 eines der vier Räder 12 angeordnet sind, und vier Aufbau-Beschleunigungssensoren 102, die jeweils an einem der vier Federbeindome 111 des Aufbaus 11 angeordnet sind. Das System 10 umfasst ferner eine Regeleinheit 103.
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Die Regeleinheit 103 ist eingerichtet, mittels der Rad-Beschleunigungssensoren 101 vertikale Rad-Beschleunigungen a-12 aller vier Räder 12 zu erfassen und mittels der Aufbau-Beschleunigungssensoren 102 vertikale Aufbau-Beschleunigungen a-11 des Aufbaus 11 an den Stellen der vier Federbeindome 111 zu bestimmen.
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Die Regeleinheit 103 ist ferner eingerichtet, durch Vergleichen der vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und der vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 einen Kuppen-Senken-Indikator zu bestimmen, der angibt, ob das Fahrzeug 1 aktuell wie in 2 dargestellt eine Kuppe K befährt, wie in 3 dargestellt eine Senke S befährt, oder weder eine Kuppe K noch eine Senke S befährt.
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Im Speziellen ist die Regeleinheit 103 eingerichtet, Verläufe der vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und der vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 zu Vergleichen, wobei jeweils eine Tiefpassfilterung durchgeführt wird, um hochfrequente Änderungen der vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und der vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 - wie sie beispielsweise durch das Befahren eines unebenen Untergrunds verursacht werden - herauszufiltern.
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Die Regeleinheit 103 ist des Weiteren eingerichtet, ein Vorzeichen der tiefpassgefilterten vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 zu vergleichen und Amplituden der tiefpassgefilterten vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 jeweils mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Hierbei werden die vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und die vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 einer Vorderachse mit einem ersten Schwellenwert verglichen und die vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und die vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 einer Hinterachse mit einem zweiten Schwellenwert verglichen, der kleiner ist als der erste Schwellenwert.
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Wenn alle tiefpassgefilterten vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 - wie in 2 durch die nach oben zeigenden Pfeile verdeutlicht - ein negatives Vorzeichen und eine Amplitude größer als der jeweilige Schwellenwert aufweisen, dann wird angenommen, dass das Fahrzeug 1 aktuell eine Kuppe K befährt und der Kuppen-Senken-Indikator entsprechend festgelegt. Wenn alle tiefpassgefilterten vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 - wie in 3 durch die nach unten zeigenden Pfeile verdeutlicht - ein positives Vorzeichen und eine Amplitude größer als der jeweilige Schwellenwert aufweisen, dann wird angenommen, dass das Fahrzeug 1 aktuell eine Senke S befährt, und wird der Kuppen-Senken-Indikator entsprechend festgelegt. Andernfalls wird angenommen, dass das Fahrzeug 1 aktuell weder eine Kuppe K noch eine Senke S befährt, und wird der Kuppen-Senken-Indikator entsprechend festgelegt.
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Die Regeleinheit 103 ist ferner eingerichtet, basierend auf den Amplituden der vertikalen Rad-Beschleunigungen a-12 und vertikalen Aufbau-Beschleunigungen a-11 eine Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation zu bestimmen, die eine Angabe zur Ausprägung einer aktuell befahrenen Kuppe K beziehungsweise Senke S umfasst.
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Die Regeleinheit 103 ist ferner eingerichtet, das aktive Fahrwerk 13, insbesondere die verstellbaren Dämpfer 1312, basierend auf dem bestimmten Kuppen-Senken-Indikator und der bestimmten Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation zu regeln.
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Im Speziellen ist die Regeleinheit 103 eingerichtet, zum Regeln des Fahrwerks 13 Verläufe von Einfedergeschwindigkeiten aller Feder-Dämpfer-Vorrichtungen 131 und einen Verlauf einer Aufbaugeschwindigkeit des Aufbaus 11 zu ermitteln und abhängig von dem bestimmten Kuppen-Senken-Indikator und der bestimmten Kuppen-Senken-Ausprägungsinformation eine Tiefpassfilterung der Verläufe der Einfedergeschwindigkeiten sowie eine Hochpassfilterung des Verlaufs der Aufbaugeschwindigkeit durchzuführen oder nicht durchzuführen, wobei eine Eckfrequenz der Tiefpassfilterung der Verläufe der Einfedergeschwindigkeiten gleich einer Eckfrequenz der Hochpassfilterung des Verlaufs der Aufbaugeschwindigkeit ist.
