DE10210795B4

DE10210795B4 - Fahrverhaltensumschaltung

Info

Publication number: DE10210795B4
Application number: DE10210795.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wolgast Bernd; Norbert Weiss; Dieter Manigel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: EP1485640A1; DE10210795A1; WO2003076834A1

Abstract

Verfahren zur Umschaltung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs zwischen zwei oder mehreren Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, wobei die Fahrverhalten jeweils durch Kennfelder (FV1, FV2) realisiert sind und aus jedem Kennfeld eine entsprechende Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Zeitpunkt (t0) der Umschaltung des Fahrverhaltens die Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) des nach der Umschaltung aktivierten Fahrverhaltens mit einem Anpassungsfaktor (f1, f2) multipliziert wird, der durch den Quotient aus deaktivierter Vortriebsanforderung (VOR2, VOR1) vor der Umschaltung zu aktivierter Vortriebsanforderung nach der Umschaltung gebildet wird (VOR1, VOR2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umschaltung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Bei heutigen Fahrzeugen wird der Wunsch des Fahrers an den Antrieb elektronisch durch geeignete Einrichtungen am Fahrpedal erfaßt. Das resultierende Fahrpedalsignal wird in der Steuerelektronik des Fahrzeuges weiter interpretiert. Dazu werden in der Steuerelektronik abgelegte Kennfelder verwendet, die das Fahrpedalsignal, sowie beispielsweise Geschwindigkeit oder Drehzahl, in eine Größe wandeln, die konkret umsetzbar den Vortriebswunsch angibt. Solch eine Größe für den Vortriebswunsch kann beispielsweise Motormoment, Radmoment oder Einspritzmenge sein. Der Zusammenhang zwischen Fahrpedalsignal und Vortriebswunsch wird als Fahrverhalten bezeichnet.
Bei modernen Kraftfahrzeugen gibt es Fälle, in denen eine Umschaltung des Fahrverhaltens gewünscht oder auch erforderlich wird. Dies ist beispielsweise der Fall bei dem Betrieb eines Fahrzeuges mit Automatikgetriebe und radmomenten-orientiertem Fahrverhalten. Dort können sich bei Anwahl der Tipgasse bei Fahrzeugen mit Automatikgetrieben mit manueller Schaltmöglichkeit durch den Fahrer zu große obere Totwege im Fahrpedal ergeben. Ferner kann zur Darstellung eines ökonomischen und eines sportlichen Fahrverhaltens eine Umschaltung gewünscht werden oder es kann bei einer starken Veränderung der Triebstrangverhältnisse durch Einlegen einer Geländeuntersetzung eine Fahrverhaltensanpassung notwendig werden.
Für alle Umschaltungen des Fahrverhaltens gelten im Fahrbetrieb die Forderungen, daß eine Umschaltung bei gleichbleibender Fahrpedalstellung einerseits keinen für den Fahrer spürbaren Ruck/ Sprung im Vortriebswunsch ergeben darf und andererseits über die Zeit keine merkliche Änderung des Vortriebs bzw. des Vortriebswunsches auftritt.
Heutige Mechanismen zur Umschaltung des Fahrverhaltens erfüllen die oben genannten Forderungen nicht, sondern der Fahrer bemerkt eine Änderung im Vortriebsverhalten des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten, der Übergang zwischen einem zu einem anderen Fahrverhalten erfolgt nicht ruck- oder stoßfrei.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Umschaltung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs zu entwickeln, wobei die Umschaltung ruck- und stoßfrei erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrens nach Anspruch 1 und der Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Umschaltung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs zwischen zwei oder mehreren Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, wobei die Fahrverhalten jeweils durch Kennfelder realisiert sind und aus jedem Kennfeld eine entsprechende Vortriebsanforderung abgeleitet wird, wird im Zeitpunkt der Umschaltung des Fahrverhaltens die Vortriebsanforderung des aktivierten Fahrverhaltens mit einem Anpassungsfaktor multipliziert, der durch den Quotient aus deaktivierter Vortriebsanforderung vor der Umschaltung zu aktivierter Vortriebsanforderung nach der Umschaltung gebildet wird.
Durch diese Maßnahme bleibt der resultierende Vortriebswunsch konstant und ein Ruck bzw. Sprung wird vermieden.
Anschließend ist der Multiplikationsfaktor in angemessener Zeit wieder auf den Wert Eins zu bringen, damit nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ in das neue Fahrverhalten gewechselt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.

1 zeigt eine bekannte Grundkonfiguration einer Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Fahrverhalten, und
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Konfiguration zur Umschaltung zwischen zwei Fahrverhalten.

Die in den bevorzugten Ausführungsformen getroffene Beschränkung auf zwei Fahrverhalten dient nur zur Illustration und das Verfahren ist daher ohne weiteres auf mehr als zwei Fahrverhalten erweiterbar.
Die Grundkonfiguration für eine bekannte Fahrverhaltensumschaltung ist in 1 dargestellt. In einem Fahrzeug sind zwei unterschiedliche Fahrverhalten realisiert. Aus zwei Eingangssignalen, nämlich dem Fahrpedalsignal FPS und einem weiteren Signal, beispielsweise der Motordrehzahl DZ, wird in einem ersten Kennfeld FV1, das ein erstes Fahrverhalten beschreibt, eine erste Vortriebsanforderung VOR1 und in einem zweiten Kennfeld FV2, das ein zweites Fahrverhalten beschreibt, eine zweite Vortriebsanforderung abgeleitet. Anstelle der Drehzahl DZ können andere Eingangsgrößen gewählt werden. Die Beschränkung auf zwei Eingangsgrößen ist ebenfalls nicht zwingend, es können mehr als zwei Eingangsgrößen verwendet werden, jedoch muß eine der Eingangsgrößen das Fahrpedalsignal FPS sein. Die beiden Vortriebsanforderungen VOR1 und VOR2 werden auf einen Schalter S geleitet, der über ein Umschaltsignal US ansteuerbar ist. In Abhängigkeit von diesem Umschaltsignal US wird einer der Vortriebsanforderungen ausgewählt, der dem gewünschten Fahrverhalten entspricht, und weiter an eine geeignete Steuerung (nicht dargestellt), beispielsweise der Motorsteuerung, geleitet.
Eine derartige Vorgehensweise erfüllt die in der Einführung genannten Anforderungen nicht, nämlich daß sich kein für den Fahrer spürbaren Ruck/ Sprung im Vortriebswunsch ergeben darf und über die Zeit keine für den Fahrer merkliche Änderung der Vortriebsanforderung auftritt.
Demgegenüber erfüllt das in 2 dargestellte Verfahren (bzw. Vorrichtung) die oben genannten Anforderungen. Auch hier werden aus den zwei Eingangsgrößen Fahrpedalsignal FPS und Drehzahl DZ mittels entsprechender Kennfelder FV1 und FV2 Vortriebsanforderungen VOR1 und VOR2 ermittelt, die verschiedene Fahrverhalten verkörpern. Die Ausgangswerte VOR1 und VOR2 der beiden Fahrverhaltenskennfelder FV1 und FV2 werden mit jeweils einem Faktor f1 bzw. f2 multipliziert. Eine Berechnungseinheit T berechnet diese zwei Faktoren, die im normalen Fahrbetrieb gleich Eins sind, und multipliziert sie dann in entsprechenden Multiplikatoren M1 und M2. Die beiden Vortriebsanforderungen gelangen dann in einen Schalter S, der durch ein Umschaltsignal gesteuert wird. An die nicht dargestellt Motorsteuerung gelangt dann eine resultierende Vortriebsanforderung VOR. Ferner wird das Umschaltsignal US auf die Berechnungseinheit gegeben, um diese zur Berechnung des Anpassungsfaktors im aktivierten Fahrverhalten im Fall einer Umschaltung zu triggern.
Zum Zeitpunkt t₀ einer Umschaltung zwischen den Fahrverhalten wird der Faktor, der in den aktivierten Pfad einmultipliziert wird, auf den Quotienten „deaktivierter Vortriebswunsch zu aktivierter Vortriebswunsch“ gesetzt. Wird also z.B. vom ersten Fahrverhalten, dargestellt durch das Kennfeld FV1, auf das zweite Fahrverhalten, dargestellt durch das Kennfeld FV2, umgeschaltet, so wird f2 auf VOR1/ VOR2 gesetzt.
Der resultierende Vortriebswunsch VOR ergibt sich daher als $VOR = f 2 \cdot VOR2 = VOR1 / VOR2 \cdot VOR2 .$
Somit bleibt die resultierende Vortriebsanforderung nach der Umschaltung konstant und ein Ruck oder Sprung im Vortriebsverhalten wird vermieden.
Der Multiplikationsfaktor (im Beispiel: f2) ist anschließend wieder auf Eins zu bringen, um nicht nur qualitativ sondern auch quantitativ auf das neue Fahrverhalten VOR2 zu wechseln. Dies wird unter Verwendung des Fahrpedalsignals in der nachfolgend beschriebenen Weise erreicht.
Dabei erfolgt zum Zeitpunkt t₀ einer Umschaltung neben der Berechnung des Faktors f1 oder f2 auch die Speicherung des dann aktuellen Fahrpedalwertes r₀ . Ferner wird zur Vereinfachung der Berechnung davon ausgegangen, daß der Wert für die Fahrpedalstellung bei nicht betätigtem Fahrpedal auf den Wert Null normiert ist. Andernfalls muß noch eine entsprechende Normierung durchgeführt werden. Folgende Fälle können auftreten :

Fall a: Der Anpassungsfaktor ist größer Eins

Für Faktoren größer eins erfolgt die Reduzierung des Faktors bei Fahrpedalwerten, die unterhalb r₀ liegen. Die Berechnung des neuen Faktors erfolgt gemäß Gleichung 1. $f_{neu} = (f_{alt} - 1) \cdot r_{akt} / r_{0} + 1$
wobei anschließend f_alt = f_neu gesetzt wird.
Dabei ist

f_neu: neuer Wert für den Faktor f
f_alt: alter Wert für den Faktor f
r_akt: aktueller Wert für die Fahrpedalstellung
r₀: Wert für Fahrpedalstellung zur Zeit der Fahrverhaltensumstellung bzw. der letzten Berechnung des Faktors

Der Faktor erreicht somit den Wert 1, sobald der Fahrer erstmalig nach der Umschaltung vom Fahrpedal geht, wobei die Faktoren anfänglich größer Eins sind.
Alternativ kann der Faktor bei jedem negativen Pedalgradienten linear reduziert werden. Dann ist r₀ der Gleichung 1 durch den vorherigen Wert der Fahrpedalstellungr_akt-1 zu ersetzen. Die Reduzierung wird auch dann nur berechnet, wenn die Ungleichung r_akt < r₀ erfüllt ist. Es ergibt sich dann die folgende Gleichung, die eine Verallgemeinerung der Gleichung 1 ist: $f_{neu} = (f_{alt} - 1) \cdot r_{akt} / r_{akt - 1} + 1$
mit

r_akt-1: Wert der Fahrpedalstellung bei der vorhergehenden Berechnung.

Es sei angemerkt, daß für die erste Iteration Gleichung 1a der Gleichung 1 entspricht, da in diesem Fall gilt: r_akt-1 = r₀.

Fall b: Der Anpassungsfaktor ist kleiner Eins

Für Faktoren kleiner eins erfolgt die Reduzierung des Faktors bei Fahrpedalwerten, die oberhalb r₀ liegen. Die Berechnung des neuen Faktors erfolgt gemäß Gleichung 2. $f_{neu} = (f_{alt} - 1) \cdot (r_{max} - r_{akt}) / (r_{max} - r_{0}) + 1$
wobei anschließend f_alt = f_neu gesetzt wird.
Dabei ist

f_neu: neuer Wert für den Faktor f,
f_alt: alter Wert für den Faktor f,
r_akt: aktueller Wert für die Fahrpedalstellung,
r₀: Wert für Fahrpedalstellung zur Zeit der Fahrverhaltensumstellung bzw. der letzten Berechnung des Faktors,
r_max: Wert für Fahrpedalstellung bei durchgetretenem Fahrpedal.

Der Faktor erreicht somit den Wert 1, sobald der Fahrer erstmalig nach der Umschaltung das Fahrpedal voll durchtritt.
Alternativ kann der Faktor bei jedem positiven Pedalgradienten linear angehoben werden. Dann ist r₀ nach jedem Abtastschritt auf r _akt zu setzen. Die Anhebung wird auch dann nur berechnet, wenn r_akt > r₀ ist. In diesem Fall gilt für die Berechnung: $f_{neu} = (f_{alt} - 1) * (r_{max} - r_{akt}) / (r_{max} - r_{akt-1}) + 1$
mit

r_max: Wert der Fahrpedalstellung für durchgetretenes Fahrpedal (Maximalwert)

Durch das erläuterte Verfahren zur Variation der Faktoren erfolgt deren Anpassung nur in den Augenblicken, in denen der Fahrer durch seine Bewegung des Fahrpedals eine Änderung des Vortriebs(-wunsches) erwartet. Dabei ist sichergestellt, das die Richtung der Änderung des Faktors und damit des Vortriebswunsches der des Fahrpedals entspricht. Voraussetzung für die korrekte Funktion der oben beschriebenen Umschaltung ist lediglich, daß die Fahrverhaltenskennfelder Ausgangswerte liefern, die mit zunehmendem Fahrpedalsignal monoton steigend sind. Dies entspricht der normalen Erwartung und Bedatung.
Um sicherzustellen, daß die Faktoren nach einer bestimmten Zeit, insbesondere bei Konstantfahrt, auf den Wert 1 zurückgesetzt werden, ist zusätzlich eine Rampenfunktion zu implementieren, die immer dann die Faktoren reduziert bzw. anhebt, wenn oben beschriebene Bedingungen für den Pedalwert (r_akt > r₀ bzw. r_akt < r₀) nicht erfüllt sind. Die Zeitkonstante der Rampe ist auf einen Wert zu setzen, der sicherstellt, daß der Fahrer die Veränderung des aktiven Faktors nicht spürt.

Claims

Verfahren zur Umschaltung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs zwischen zwei oder mehreren Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, wobei die Fahrverhalten jeweils durch Kennfelder (FV1, FV2) realisiert sind und aus jedem Kennfeld eine entsprechende Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Zeitpunkt (t0) der Umschaltung des Fahrverhaltens die Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) des nach der Umschaltung aktivierten Fahrverhaltens mit einem Anpassungsfaktor (f1, f2) multipliziert wird, der durch den Quotient aus deaktivierter Vortriebsanforderung (VOR2, VOR1) vor der Umschaltung zu aktivierter Vortriebsanforderung nach der Umschaltung gebildet wird (VOR1, VOR2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt der Umschaltung (t₀) eine Speicherung des aktuellen Fahrpedalwerts (r₀) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsfaktor (f1, f2) vor dem Umschaltzeitpunkt (t₀) Eins beträgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsfaktor (f1, f2) nach dem Umschaltzeitpunkt (t₀) in vorbestimmter Weise auf den Wert Eins gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsfaktor (f1, f2) mittels einer zeitabhängigen Funktion auf den Wert Eins gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für Anpassungsfaktoren (f1, f2) größer Eins die Reduzierung des Anpassungsfaktors bei Fahrpedalwerten (r_akt) erfolgt, die unterhalb des Fahrpedalwerts (r₀) zum Zeitpunkt (t₀) der Umschaltung liegen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des reduzierten Anpassungsfaktors für Faktoren größer Eins nach der folgenden Gleichung erfolgt: $f_{neu} = 1 + (f_{alt} - 1) \cdot r_{akt} / r_{0},$
wobei f_neu der neue Wert für den Anpassungsfaktor, f_alt der alte Wert für den Anpassungsfaktor, r_akt der aktuelle Wert für die Fahrpedalstellung, r₀ der Wert der Fahrpedalstellung zur Umschaltzeit t₀ ist, und der Wert der Fahrpedalstellung bei nichtbetätigtem Pedal Null ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsfaktor (f1, f2) bei jedem negativen Fahrpedalgradienten linear reduziert wird, wobei die Berechnung des neuen Anpassungsfaktors nach der Gleichung: $f_{neu} = 1 + (f_{alt} - 1) \cdot r_{akt} / r_{akt - 1},$
erfolgt, wobei f_neu der neue Wert für den Anpassungsfaktor, f_alt der alte Wert für den Anpassungsfaktor, r_akt der aktuelle Wert für die Fahrpedalstellung, r_akt-1 der Wert der Fahrpedalstellung bei der vorhergehenden Berechnung ist, und der Wert der Fahrpedalstellung bei nichtbetätigtem Pedal Null ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für Anpassungsfaktoren (f1, f2) kleiner Eins die Anhebung des Anpassungsfaktors bei Fahrpedalwerten (r_akt) erfolgt, die oberhalb des Fahrpedalwerts (r₀) zum Zeitpunkt (t₀) der Umschaltung liegen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des reduzierten Anpassungsfaktors für Faktoren kleiner Eins nach der folgenden Gleichung erfolgt: $f_{neu} = 1 + (f_{alt} - 1) \cdot (r_{max} - r_{akt}) / (r_{max} - r_{0}),$
wobei f_neu der neue Wert für den Anpassungsfaktor, f_alt der alte Wert für den Anpassungsfaktor, r_akt der aktuelle Wert für die Fahrpedalstellung, r₀ der Wert der Fahrpedalstellung zur Umschaltzeit t₀, r_max der maximale Wert der Fahrpedalstellung ist, und der Wert der Fahrpedalstellung bei nichtbetätigtem Pedal Null ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungsfaktor (f1, f2) bei jedem negativen Fahrpedalgradienten linear reduziert wird, wobei die Berechnung des neuen Anpassungsfaktors nach der Gleichung: $f_{neu} = 1 + (f_{alt} - 1) \cdot (r_{max} - r_{akt}) / (r_{max} - r_{akt + 1}),$
erfolgt, wobei f_neu der neue Wert für den Anpassungsfaktor, f_alt der alte Wert für den Anpassungsfaktor, r_akt der aktuelle Wert für die Fahrpedalstellung, r_akt-1 der Wert der Fahrpedalstellung bei der vorhergehenden Berechnung ist, r_max der maximale Wert der Fahrpedalstellung ist, und der Wert der Fahrpedalstellung bei nichtbetätigtem Pedal Null ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rampenfunktion implementiert ist, die den Anpassungsfaktor auf den Wert Eins reduziert, wenn zur Reduzierung die Bedingung r_akt > r₀ nicht erfüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rampenfunktion implementiert ist, die den Anpassungsfaktor auf den Wert Eins anhebt, wenn zur Anhebung die Bedingung r_akt < r₀ nicht erfüllt ist.
Vorrichtung zur Umschaltung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs zwischen zwei oder mehreren Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche eingerichtet und ausgelegt ist, aufweisend zwei oder mehrere Fahrverhaltenseinheiten, wobei jede Fahrverhaltenseinheit aus einer Eingangsgröße Fahrpedalsignal (FPS), die aus einem Fahrpedal abgeleitet wird, und mindestens einem weiteren Eingangssignal mittels eines entsprechenden Kennfeldes (FV1, FV2) eine Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) ableitet, und die Vortriebsanforderungen (VOR1, VOR2) der Fahrverhaltenseinheiten auf einen Umschalter (S) gegeben werden, der in Abhängigkeit von einem Umschaltsignal (US) die Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) des ausgewählten Fahrverhaltens an eine Motorsteuerung weiterleitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Berechnungsblock (T) aufweist, der aus den Vortriebsanforderungen (VOR1, VOR2) einen Anpassungsfaktor (f1, f2) zur Multiplikation mit der ausgewählten Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) in einem Multiplikator (M1, M2) berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnungsblock (T) für jede Vortriebsanforderung (VOR1, VOR2) eines Fahrverhaltens einen Anpassungsfaktor (f1, f2) berechnet, der in einem Multiplikator (M1, M2) mit der Vortriebsanforderung multipliziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Eingangssignal durch die Motordrehzahl (DZ) gebildet wird.