DE10239255A1

DE10239255A1 - Verfahren zum Ermitteln eines Antriebsmodus

Info

Publication number: DE10239255A1
Application number: DE10239255A
Authority: DE
Inventors: Zhenfu Dr. Chen
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-04
Also published as: US20040094348A1; JP2004083010A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Antriebsmodus in einem Fahrzeug mit Allradantrieb und variabler Kopplung des Antriebsstrangs zwischen Vorder- und Hinterachse und mit Drehzahlsensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens an den Rädern. DOLLAR A Um ein Verfahren zum Ermitteln eines Antriebsmodus in einem Fahrzeug mit Allradantrieb dahingehend zu verbessern, dass eine einfache und zuverlässige Ermittlung des Antriebsmodus ohne zusätzlichen Sensor erfolgt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass aus der logischen Verknüpfung der Radgeschwindigkeiten der Vorderräder mit den Radgeschwindigkeiten der Hinterräder und dem Vergleich mit einem Schwellenwert auf zwei angetriebene Räder (2WD-Antriebsmodus) geschlossen wird, und dass in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis auf vier angetriebene Räder (4WD-Antriebsmodus) geschlossen wird, wenn zusätzlich eine logische Verknüpfung der linken und rechten Radgeschwindigkeiten bestimmten Bedingungen genügt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Antriebsmodus in einem Fahrzeug mit Allradantrieb und variabler Kopplung des Antriebstrangs zwischen Vorder- und Hinterachse und mit Drehzahlsensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens an den Rädern.
Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb ist der Antriebsmodus meisten umschaltbar zwischen Zweiradantrieb und Vierradantrieb (manuell und/oder automatisch). Das Fahrverhalten eines Fahrzeug in Zweiradantrieb (in 2WD-Modus) ist stark unterschiedlich von dem im Vierradantrieb (in 4WD-Modus). Dabei werden verschiedene Regelungsstrategien für die Fahrdynamikregelung im 2WD-Modus und 4WD-Modus eingesetzt. Bei dem starren 4WD-Antrieb wird die Antriebskraft als auch die Bremskraft von einer Achse auf die andere Achse übertragen. Damit ist die Regelung der einzelnen Achsen unmöglich. Dagegen können die einzelnen Achsen im 2WD-Modus getrennt geregelt werden. Besonders auf Fahrbahnen mit niedrigen Reibwerten ist das Fahrzeugverhalten abhängig von dem Antriebmodus, z.B. wenn ein Fahrzeug übersteuert, kann das Fahrzeug im 2WD-Modus durch Bremsung an dem äußeren Vorderrad stabilisiert werden. Bei einem Fahrzeug im 4WD-Modus wird die Bremsung an dem äußeren Vorderrad auf die Hinterachse übertragen. Damit bekommen die beide Hinterräder großen Bremsschlupf und verlieren Seitenführungskraft. Dadurch wird die Übersteuerungstendenz des Fahrzeugs weiter verstärkt. Für die korrekte Verwendung der Regelungsstrategien muß zuerst festgestellt werden, in welchem Abtriebsmodus sich das Fahrzeug befindet.
Der Antriebsmodus wird bei den meisten Fahrzeugen mit Allradantrieb mit einem zusätzlichen Sensor (Ermittelung der Position des Schalters zur Einstellung des Antriebsmodus oder einem im Getriebe integrierten Sensor) ermittelt und per Verdrahtung (Hardwire) oder Bussystem an den Fahrdynamikregler weitergeleitet. Dabei ergeben sich die folgenden Probleme:

a) Das Signal über den Antriebsmodus ist bei einigen Fahrzeugen nicht verfügbar;
b) Das Signal über den Antriebsmodus ist bei einigen Fahrzeugen nicht zuverlässig wegen Sensorfehler oder defekter Leitung;
c) Das Signal über den Antriebsmodus ist zwar physikalisch korrekt, aber das Fahrverhalten des Fahrzeugs ist genau wie in dem anderen Antriebsmodus. Das passiert besonders häufig bei tiefen Temperaturen. Obwohl sich das Fahrzeug physikalisch in 2WD-Antriebsmodus befindet und die Kupplung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse geöffnet sein sollte, ist das Restmoment der Kupplung zwischen den beiden Achsen wegen der tiefen Temperaturen immer noch so groß, dass die beiden Achsen immer noch fest gekoppelt sind. In diesem Fall verhält sich das Fahrzeug genau wie in dem 4WD-Antriebsmodus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln eines Antriebsmodus in einem Fahrzeug mit Allradantrieb dahingehend zu verbessern, dass ein einfache und zuverlässige Ermittlung des Antriebsmodus ohne zusätzlichen Sensor erfolgt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, ein gattungsgemäßes Verfahren so auszubilden, dass aus der logische Verknüpfung der Radgeschwindigkeiten der Vorderräder mit den Radgeschwindigkeiten der Hinterräder und dem Vergleich mit einem Schwellenwert auf zwei angetriebene Räder (2WD-Antriebsmodus) geschlossen wird und dass in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis auf vier angetriebene Räder (4WD-Antriebsmodus) geschlossen wird, wenn zusätzlich eine logische Verknüpfung der linken und rechten Radgeschwindigkeiten bestimmten Bedingungen genügt.
Zum Erkennen des Antriebsmodus beim Start des Fahrzeugs, wird die Differenz zwischen der Summe der gefilterten Radgeschwindigkeiten der Vorderräder und der Summe der gefilterten Radgeschwindigkeiten der Hinterräder gebildet und der 2WD-Antriebsmodus ermittelt, wenn der Differenzwert den Schwellenwert überschreitet.
Vorteilhaft ist, dass der 4WD-Antriebsmodus ermittelt wird, wenn der Differenzwert den Schwellenwert nicht überschreitet.
Als weitere Bedingung zur Erkennung des 4WD-Antriebsmodus ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Differenz der linken Radgeschwindigkeiten gebildet wird und der 4WD-Antriebsmodus ermittelt wird, wenn der Differenzwert einen Schwellenwert überschreitet.
Ferner ist als weitere vorteilhafte Bedingung zur Erkennung des 4WD-Antriebsmodus vorgesehen, dass die Differenz der rechten Radgeschwindigkeiten gebildet wird und der 4WD- Antriebsmodus ermittelt wird, wenn der Differenzwert einen Schwellenwert überschreitet.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren für die Erkennung des Antriebmodus werden folgende Vorteile erreicht:
Besonders vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass die Erkennung des Antriebsmodus auf Größen beruht, nämlich den vier gemessenen Radgeschwindigkeiten, die bei allen Fahrzeugen die mit einem Fahrstabilitätssystem, wie ABS, ASR, ESP und dgl., ausgerüstet sind, schon vorhanden sind. Diese, von bekannten Drehzahlsensoren gemessenen Radgeschwindigkeiten sind für alle Fahrdynamikregelungen sehr wichtig, und werden von den einzelnen Reglern benutzt. Es werden daher keine zusätzlichen Sensoren für das erfindungsgemäße Verfahren benötigt. Auch entsprechende Fail-Safe Strategien für die Radgeschwindigkeiten sind im Regler implementiert und müssen daher ebenfalls nicht entwickelt werden. Das Verfahren ist einfach realisierbar, robust und zuverlässig. Der damit erkannte Antriebsmodus ist besser geeignet für die Fahrdynamikregelung als der bekannte physikalische Antriebsmodus aus dem zusätzlichen Sensor. Der Antriebsmodus kann mit diesem Verfahren während der Fahrten bzw. Regelungsvorgänge erkannt und aktualisiert werden, und entspricht damit immer dem Fahrverhalten des Fahrzeugs. Das Verfahren kann auch als Plausibilitätskontrolle für das Signal über den Antriebsmodus aus dem zusätzlichen Sensor dienen.
Darüber hinaus ist bei dem Verfahren vorteilhaft, dass aus dem Zusammenhang der vier gemessenen Radgeschwindigkeiten erkannt wird, in welchem Antriebsmodus sich das Fahrzeug mit Allradantrieb aktuell befindet. Das Verfahren betrachtet das reale Fahrverhalten des Fahrzeugs, nicht die physikalische Position des Schalters. Für die Erkennung und Aktualisierung des Antriebsmodus sind bestimmte Radschlüpfe erforderlich, die auf Fahrbahnen mit niedrigen Reibenwerten durch Bremsung oder Antrieb häufig vorkommen und wobei die Regelungen oft eingesetzt werden könnten. Weiter kann das Verfahren als Plausibilitätskontrolle für das Signal über den Antriebsmodus aus dem zusätzlichen Sensor benutzt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
1 zeigt schematisch ein Ablaufschema zum Bestimmung bzw. Erkennen oder Ermitteln des Antriebsmodus.
Das Verfahren basiert auf dem Vergleich der vier einzelnen Raddrehgeschwindigkeiten (ν_β, ν_rl, ν_rl und ν_rl). Für alle Fahrzeuge mit Fahrdynamikregelungen werden alle vier Raddrehzahlen mit Sensoren gemessen und die Meßgrößen werden als Radgeschwindigkeiten (ν_β, ν_rl, ν_rl und ν_rl) bezeichnet . Die Raddrehgeschwindigkeiten werden mit folgender Beziehungen ν_i= ω_ir ausgedrückt. Dabei ist r der dynamische Reifenradius und konstant, ω_i die Umfangsgeschwindigkeit. Bei einem Fahrzeug im starren Vierradantriebsmodus sollen die Summen der beiden Vorderradgeschwindigkeiten gleiche der Summe der beiden Hinterradgeschwindigkeiten sein. Da jede Meßgröße be stimmte Meßfehler aufweist, werden die gemessenen Radgeschwindigkeiten mit einem Tiefpass gefiltert. Für die Erkennung des Antriebsmodus werden die gefilterten Radgeschwindigkeiten (ν_F,fl, ν_F,rl, ν_F,rl und ν_F,rl) verwendet . Die Logik ist in 1 dargestellt. Beim Start ist der Antriebsmodus „unbekannt". Falls die folgende Bedingung (Bedingung 1) erfüllt ist:

a) Die Differenz zwischen der Summer der beiden gefilterten Vorderradgeschwindigkeiten und der Summe der beiden gefilterten Hinterradgeschwindigkeiten überschreitet einen Schwellenwert Δν_Axel,thr für N_2WD nach der Beziehung |(νF,fl + νF,fr) – (νF,rl + νF,rr)| > ΔνΑxel,thr (1)

Wenn die Bedingung 1 erfüllt ist, dann ist der 2WD-Antriebsmodus erkannt.
Falls die o.g. Bedingung 1 nicht erfüllt ist, sondern die folgenden Bedingungen gleichzeitig für N_4WD nach den Beziehungen (Bedingung 2) erfüllt sind:

b) Die Differenz zwischen der Summe der beiden gefilterten Vorderradgeschwindigkeiten und der Summe der beiden gefilterten Hinterradgeschwindigkeiten überschreitet den Schwellenwert Δν_Αxel,thr nicht. |(νF,fl + νF,fr) – (νF,rl + νF,rr)| ≤ ΔνΑxel,thr (2)
c) Und die Differenz der beiden linken Radgeschwindigkeiten überschreitet einen anderen Schwellenwert Δν_Side,thr |(ν_F,fl – ν_F,rl)| > Δν_Side,thr (3)
d) Und die Differenz der beiden rechten Radgeschwindigkeiten überschreitet ebenfalls den Schwellenwert Δν_Side,thr |(νF,fr – νF,rr)| > ΔνSide,thr (4) dann wird der 4WD-Antriebsmodus erkannt.

Nachdem der 2WD-Antriebsmodus erkannt ist, verbleibt das Fahrzeug so lange im 2WD-Modus, bis die Bedingung 2 erfüllt ist, dann geht das Fahrzeug vom 2WD-Antriebsmodus zum 4WD-Antriebmodus über. Falls der 4WD-Antriebmodus erkannt ist, verbleibt das Fahrzeug so lange im 4WD-Modus, bis die Bedingung 1 erfüllt ist, dann geht das Fahrzeug vom 4WD-Antriebsmodus zum 2WD-Antriebsmodus über. Während den Fahrten wird der aktuelle Antriebsmodus immer damit erkannt bzw. aktualisiert, wenn die Räder bestimmte Schlüpfe aufweisen, die besonders auf Fahrbahnen mit niedrigen Reibewerten häufig vorkommen, wo eine Regelung nötig ist.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Antriebsmodus in einem Fahrzeug mit Allradantrieb und variabler Kopplung des Antriebstrangs zwischen Vorder- und Hinterachse und mit Drehzahlsensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens an den Rädern, dadurch gekennzeichnet, dass aus der logischen Verknüpfung der Radgeschwindigkeiten der Vorderräder mit den Radgeschwindigkeiten der Hinterräder und dem Vergleich mit einem Schwellenwert auf zwei angetriebene Räder (2WD-Antriebsmodus) geschlossen wird und dass in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis auf vier angetriebene Räder (4WD-Antriebsmodus) geschlossen wird, wenn zusätzlich eine logische Verknüpfung der linken und rechten Radgeschwindigkeiten bestimmten Bedingungen genügt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der Summe des Radgeschwindigkeiten der Vorderräder und der Summe der Radgeschwindigkeiten der Hinterräder gebildet wird und der 2WD-Antriebsmodus ermittelt wird, wenn der Differenzwert den Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radgeschwindigkeiten gefiltert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der 4WD-Antriebsmodus ermittelt wird, wenn der Differenzwert den Schwellenwert nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der linken Radgeschwindigkeiten gebildet wird und der 4WD-Antriebsmodus ermittelt wird, wenn der Differenzwert einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der rechten Radgeschwindigkeiten gebildet wird und der 4WD-Antriebsmodus ermittelt wird, wenn der Differenzwert einen Schwellenwert überschreitet.