DE112019005005T5

DE112019005005T5 - Ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112019005005T5
Application number: DE112019005005.2T
Authority: DE
Inventors: Kieran William Beddis; Adrian Bouaru; William Burdock
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-07-15
Also published as: CN112969602A; WO2020070055A1; GB2577872A; US20220009303A1; GB2577872B

Abstract

Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Steuersystem, ein Aufhängungssystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren. Ein Steuersystem, das einen oder mehrere Controller umfasst, ist konfiguriert, um: mindestens ein Fahrzeugdynamiksignal zu empfangen, wobei das mindestens eine Fahrzeugdynamiksignal einen Fahrzeugdynamikparameter anzeigt, eine aktuelle dynamische Nutzung eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem empfangenen mindestens einen Fahrzeugdynamiksignal zu bestimmen, einen Steuerparameter für einen Aktuator des Fahrzeugs zumindest teilweise in Abhängigkeit von der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs zu bestimmen, und ein Steuersignal auszugeben, um den Aktuator in Abhängigkeit von dem Steuerparameter zu steuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Regelsystem für ein Fahrzeug und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein Regelsystem, das mit einem Aufhängungssystem eines Fahrzeugs oder einem Aktuator des Aufhängungssystems verbunden ist. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Regelsystem für ein Fahrzeug, ein Fahrzeugaufhängungssystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Regelung eines Fahrzeugsystems.
HINTERGRUND
Einige Fahrzeuge können in einer Vielzahl von Anwendungsfällen, wie z.B. generalisierten Fahrszenarien, eingesetzt werden. Diese Anwendungsfälle können unterschiedliche Anforderungen an das Fahrzeug, sein Aufhängungssystem und seine Komponenten stellen. Daher ist ein Kompromiss bei der Konfiguration des Aufhängungssystems erforderlich, damit das Aufhängungssystem verschiedene Anforderungen ausbalancieren kann, wie z. B. eine angemessene Leistung zu liefern, ohne die Haltbarkeit zu beeinträchtigen.
Einige Aufhängungssysteme umfassen ein aktives Element, z. B. aktive Wankregelungssysteme, die in der Lage sind, dynamisch auf Eingaben zu reagieren, die durch die Fahrzeugbewegung und das befahrene Terrain erzeugt werden. Während sie die Leistung gegenüber einem nicht-aktiven Aufhängungssystem verbessern können, kann die erhöhte Komplexität aktiver Aufhängungssysteme sie anfälliger für eine verringerte Haltbarkeit in einem stark beanspruchten Anwendungsfall machen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zumindest die vorgenannten Probleme zu lösen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Regelsystem, ein Aufhängungssystem, ein Fahrzeug und ein Verfahren gemäß den beigefügten Ansprüchen bereit.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Steuersystem einen oder mehrere Regler umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: ein Fahrzeugdynamiksignal zu empfangen, wobei das Fahrzeugdynamiksignal einen Fahrzeugdynamikparameter anzeigt, eine aktuelle dynamische Nutzung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem empfangenen Fahrzeugdynamiksignal zu bestimmen, einen Steuerparameter für einen Aktuator des Fahrzeugs in Abhängigkeit von zumindest teilweise der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs zu bestimmen, und ein Steuersignal auszugeben, um den Aktuator in Abhängigkeit von dem Steuerparameter zu steuern.
Dies bietet den Vorteil, dass das Fahrzeug in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs effektiver gesteuert werden kann. Dies ermöglicht eine verbesserte Leistung des Aktuators in einer Vielzahl von Anwendungsfällen.
Unter einem Anwendungsfall kann ein aktuelles Fahrszenario des Fahrzeugs verstanden werden. Ein solcher Anwendungsfall oder ein solches Fahrszenario kann umfassen, wie das Fahrzeug gefahren wird und wie die Umgebung aussieht, in der das Fahrzeug aktuell gefahren wird. Die Hauptkomponente der Umgebung, die den Anwendungsfall definiert, kann die Art des Geländes sein, das das Fahrzeug durchfährt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für ein Fahrzeugaufhängungssystem bereitgestellt, wobei das Steuersystem einen oder mehrere Controller umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: mindestens ein Fahrzeugdynamiksignal zu empfangen, wobei das Fahrzeugdynamiksignal den mindestens einen Fahrzeugdynamikparameter anzeigt, eine aktuelle dynamische Nutzung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem empfangenen mindestens einen Fahrzeugdynamiksignal zu bestimmen, einen Betriebsgrenzsteuerparameter eines Aktuators des Fahrzeugaufhängungssystems zumindest teilweise in Abhängigkeit von der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs zu bestimmen, und ein Steuersignal auszugeben, um den Aktuator in Abhängigkeit von der Betriebsgrenze zu steuern.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das eine oder die mehreren Steuergeräte umfassen: einen elektrischen Eingang, der so konfiguriert ist, dass er das mindestens eine Fahrzeugdynamiksignal empfängt, eine Speichervorrichtung mit darauf gespeicherten Anweisungen zur Bestimmung des Steuerparameters, einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er auf die Speichervorrichtung zugreift und die darauf gespeicherten Anweisungen ausführt, und einen elektrischen Ausgang, der so konfiguriert ist, dass er das Steuersignal ausgibt.
Der Aktuator kann ein Aktuator sein, der mit einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs verbunden ist.
Der Aktuator kann ein Aktuator sein, der mit einem aktiven Wankregelungssystem verbunden ist. Das aktive Wankregelungssystem kann einen Teil des Aufhängungssystems bilden.
Vorteilhafterweise kann der Aktuator des aktiven Wankregelungssystems gesteuert werden, um verbesserte Fahr- und Handlingseigenschaften für das Fahrzeug für verschiedene Anwendungsfälle bereitzustellen
Das mindestens eine Fahrdynamiksignal wird von einer dem Fahrzeugaufhängungssystem zugeordneten Komponente empfangen.
Optional kann das mindestens eine Fahrdynamiksignal ein Störsignal umfassen, das eine Bewegung einer oder mehrerer Komponenten des Fahrzeugaufhängungssystems anzeigt. Das Störungssignal kann Daten liefern, die eine Bewegungsfrequenz, eine Bewegungsgeschwindigkeit, eine Störungsbeschleunigung oder eine Kombination der obigen Werte anzeigen.
Optional kann das mindestens eine Fahrdynamiksignal einen Anti-Roll-Drehmomentbedarf oder ein Karosserie-Rollmoment anzeigen. Das Wankmoment ist das Wanken einer Fahrzeugkarosserie, das aus der Fahrzeugbewegung resultiert. Der Anti-Roll-Drehmomentbedarf ist das Drehmoment, das benötigt wird, um dem Karosserie-Rollmoment entgegenzuwirken. Das Anti-Roll-Moment wird optional in Abhängigkeit vom Karosserie-Roll-Moment bestimmt.
Das Steuersystem kann konfiguriert sein, um eine Anti-Roll-Drehmomentanforderung in Abhängigkeit von dem mindestens einen Fahrzeugdynamiksignal zu bestimmen, und kann die aktuelle dynamische Verwendung des Fahrzeugs zumindest teilweise in Abhängigkeit von der Anti-Roll-Drehmomentanforderung bestimmen.
Das Steuersystem kann konfiguriert sein, um einen Störkennwert in Abhängigkeit von dem mindestens einen Fahrdynamiksignal zu bestimmen, und kann die aktuelle dynamische Nutzung des Fahrzeugs zumindest teilweise in Abhängigkeit von dem Störkennwert bestimmen.
Das Steuersystem kann fahrzeugdynamische Parameter verwenden, wobei der mindestens eine fahrzeugdynamische Parameter mindestens eines von Folgendem umfassen kann: einen Wankmomentbedarf und einen Störungskennwert.
Es kann zwei oder mehr Fahrdynamiksignale geben. Das Fahrdynamiksignal kann ein Störsignal und ein Fahrdynamiksignal umfassen, das einen Anti-Roll-Drehmomentbedarf angibt.
Das Steuersystem kann die aktuelle dynamische Verwendung des Fahrzeugs bestimmen, was das Bestimmen einer Anti-Roll-Drehmomentanforderung in Abhängigkeit von einem Karosserie-Rollmoment umfassen kann.
Die Verwendung eines Anti-Roll-Drehmomentbedarfs und/oder eines Störsignals ermöglicht vorteilhafterweise die Wiederverwendung von Daten, die dem Steuersystem bereits für eine generische Steuerung und nicht für eine anwendungsfallspezifische Bestimmung zur Verfügung gestellt werden.
Die Bestimmung der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs kann die Auswahl eines aus einer Vielzahl von vorbestimmten dynamischen Anwendungsfällen umfassen.
Die Anwendungsfälle können Geländetypen und der Geschwindigkeit und Bewegung des Fahrzeugs über diese Geländetypen entsprechen.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Bestimmen der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs das Bestimmen mindestens eines Fahrzeugnutzungsindexes und das Vergleichen des mindestens einen Fahrzeugnutzungsindexes mit einer Vielzahl von zuvor bestimmten Fahrzeugnutzungsindizes umfassen.
Optional umfasst das Ermitteln des mindestens einen Fahrzeugnutzungsindexes das Ermitteln eines durchschnittlichen Anti-Roll-Drehmomentbedarfs von über eine Dauer empfangenen Anti-Roll-Drehmomentanforderungen.
Optional umfasst das Bestimmen des durchschnittlichen Anti-Roll-Drehmomentbedarfs das Bestimmen eines gleitenden quadratischen Mittelwerts der über eine Dauer empfangenen Anti-Roll-Drehmomentanforderungen.
Das Bestimmen des mindestens einen Fahrzeugnutzungsindexes kann auch oder stattdessen das Bestimmen eines durchschnittlichen Bewegungswertes einer Bewegung von einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugaufhängungssystems über eine Dauer
Optional umfasst das Bestimmen des durchschnittlichen Bewegungswerts das Bestimmen eines gleitenden Effektivwerts der Bewegung der einen oder mehreren Komponenten des Fahrzeugaufhängungssystems über die Dauer.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Steuerparameter mindestens einen der folgenden Parameter umfassen: eine Störungskennlinie, eine maximale Motordrehzahl, einen maximalen Verbrauchsstrom, ein Motordrehmoment und einen maximalen Regenerationsstrom.
Die Störeigenschaft kann eine Störgeschwindigkeit und/oder eine Störbeschleunigung sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Bestimmen des Steuerparameters umfassen: Bestimmen mindestens eines Skalierungsfaktors und Anwenden des mindestens einen Skalierungsfaktors auf einen Standardsteuerparameter des Aktors.
Der mindestens eine Skalierungsfaktor kann einen Anwendungsfall-Skalierungsfaktor umfassen, der in Abhängigkeit von dem Fahrdynamikparameter ermittelt wird.
Der mindestens eine Skalierungsfaktor kann einen De-Rate-Skalierungsfaktor umfassen, der in Abhängigkeit von einer Temperatur des Aktuators bestimmt wird, zusätzlich zu oder anstelle des Anwendungsfall-Skalierungsfaktors.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Ermitteln der aktuellen dynamischen Nutzung einen On-Road-Nutzungsfall oder einen Off-Road-Nutzungsfall umfassen und wobei die ermittelte Betriebsgrenze für den On-Road-Nutzungsfall höher sein kann als für den Off-Road-Nutzungsfall.
In einer Ausführungsform der Erfindung können die vom Steuersystem vorgegebenen Anwendungsfälle einen Off-Road-Anwendungsfall umfassen, und das Steuersystem kann so konfiguriert sein, dass es den Aktuator so steuert, dass die Haltbarkeit des Federungssystems im Off-Road-Anwendungsfall priorisiert werden kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die vom Steuersystem vorgegebenen Anwendungsfälle einen On-Road-Anwendungsfall umfassen, und das Steuersystem kann so konfiguriert sein, dass es den Aktuator so steuert, dass die Leistung des Aufhängungssystems im On-Road-Anwendungsfall priorisiert werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugaufhängungssystem bereitgestellt, das einen Aktuator und das Steuerungssystem gemäß dem vorhergehenden Aspekt umfasst.
Der Aktuator kann mit einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs assoziiert sein.
Der Aktuator kann mit einem aktiven Wankregelungssystem verbunden sein. Das aktive Wankregelungssystem kann einen Teil des Aufhängungssystems bilden.
Der Aktuator kann ein Drehstellglied sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das das Regelsystem oder das Fahrzeugaufhängungssystem gemäß den vorhergehenden Aspekten umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugaufhängungssystems bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen eines Steuerparameters für einen Aktuator des Fahrzeugs zumindest teilweise in Abhängigkeit von einem Fahrzeugdynamikparameter, wobei der Fahrzeugdynamikparameter eine aktuelle dynamische Nutzung des Fahrzeugs angibt, und Steuern des Aktuators in Abhängigkeit von dem Steuerparameter.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium bereitgestellt, das computerlesbare Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch einen Prozessor die Durchführung des Verfahrens des vorangehenden Aspekts bewirken.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Aufhängungssteuerungssystem bereitgestellt, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, um: ein Signal zu empfangen, das eine Umgebungstemperatur anzeigt, und einen Betrieb einer Komponente in Abhängigkeit von dem Signal zu steuern, das eine Umgebungstemperatur anzeigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuersystem für ein Fahrzeugaufhängungssystem bereitgestellt, wobei das Steuersystem einen oder mehrere Regler umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: ein Fahrzeugdynamiksignal zu empfangen, das einen dynamischen Parameter einer Aufhängungskomponente eines Fahrzeugs anzeigt, und einen aktuellen Fahrzeugverwendungsfall in Abhängigkeit von dem Fahrzeugdynamiksignal zu bestimmen.
Jedes hierin beschriebene Steuergerät oder alle hierin beschriebenen Steuergeräte können zweckmäßigerweise eine Steuereinheit oder ein Rechengerät mit einem oder mehreren elektronischen Prozessoren umfassen. Somit kann das System eine einzige Steuereinheit oder ein einziges elektronisches Steuergerät umfassen, oder alternativ können verschiedene Funktionen des Steuergeräts in verschiedenen Steuereinheiten oder Steuergeräten verkörpert sein oder in diesen untergebracht sein. Der hier verwendete Begriff „Steuergerät“ oder „Steuereinheit“ umfasst sowohl ein einzelnes Steuergerät oder eine einzelne Steuereinheit als auch eine Vielzahl von Steuergeräten oder Steuereinheiten, die gemeinsam arbeiten, um eine bestimmte Steuerungsfunktionalität bereitzustellen. Um ein Steuergerät zu konfigurieren, kann ein geeigneter Satz von Anweisungen bereitgestellt werden, die, wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuereinheit oder das Rechengerät die hier angegebenen Steuertechniken implementiert. Der Satz von Anweisungen kann in geeigneter Weise in den einen oder die mehreren elektronischen Prozessoren eingebettet sein. Alternativ kann der Satz von Anweisungen als Software bereitgestellt werden, die in einem oder mehreren mit dem Steuergerät verbundenen Speicher(n) gespeichert ist, um auf dem Rechengerät ausgeführt zu werden. Ein erster Controller kann in Software implementiert sein, die auf einem oder mehreren Prozessoren läuft. Eine oder mehrere andere Steuerungen können in Software implementiert sein, die auf einem oder mehreren Prozessoren läuft, optional auf demselben oder mehreren Prozessoren wie die erste Steuerung. Andere geeignete Anordnungen können ebenfalls verwendet werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuersystem für ein Fahrzeugaufhängungssystem bereitgestellt, wobei das Steuersystem einen oder mehrere Controller umfasst, wobei das Steuersystem konfiguriert ist, um: mindestens ein Fahrzeugdynamiksignal zu empfangen, wobei das mindestens eine Fahrzeugdynamiksignal für mindestens einen Fahrzeugdynamikparameter bezeichnend sein kann, wobei der mindestens eine Fahrzeugdynamikparameter mindestens einen der folgenden Parameter umfassen kann: einem Anti-Roll-Drehmomentbedarf und einem Störungskennwert; Bestimmen einer aktuellen dynamischen Nutzung eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem empfangenen mindestens einen Fahrdynamiksignal; Bestimmen einer Betriebsgrenze für einen Steuerparameter eines Aktuators des Fahrzeugaufhängungssystems in Abhängigkeit zumindest teilweise von der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs, wobei der Steuerparameter mindestens eines von: einer Störungskennlinie, einer Motordrehzahl, einem Verbrauchsstrom, einem Motordrehmoment und einem Regenerationsstrom umfasst; und Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern des Aktuators in Abhängigkeit von der Betriebsgrenze.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination genommen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination miteinander kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht miteinander unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch dahingehend zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, obwohl er ursprünglich nicht in dieser Weise beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 zeigt eine vereinfachte schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einem Aufhängungssystem;
2 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines aktiven Wankstabilisators.
3 zeigt ein vereinfachtes Schema eines Steuersystems zur Verwendung in dem Fahrzeug von 1;
4a zeigt ein Blockdiagramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4b zeigt ein weiteres Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4c zeigt ein weiteres Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4d zeigt ein weiteres Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4e zeigt ein weiteres Blockschaltbild gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt einen Verlauf einer Komponententemperatur über der Zeit;
6 zeigt ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt eine Datenstruktur zur Verwendung in einer Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt eine weitere Datenstruktur zur Verwendung in einer Ausführungsform der Erfindung;
9 zeigt einen Vergleich von Diagrammen des Anti-Roll-Drehmoments gegen die Zeit; und
10 zeigt einen weiteren Vergleich von Diagrammen des Anti-Roll-Drehmoments gegen die Zeit.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Steuersystem für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeug 100 mit einer Mehrzahl von Rädern 103 vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst ferner ein Aufhängungssystem 101, d.h. ein Fahrzeugaufhängungssystem 101. Das Aufhängungssystem 101 ist betreibbar, um Störungen von einer ungefederten Masse des Fahrzeugs von einer gefederten Masse des Fahrzeugs zu trennen. Die ungefederte Masse umfasst zumindest die Räder 103 und die gefederte Masse zumindest die Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt). Das Aufhängungssystem 101 ist so konfiguriert, dass es einen bevorzugten Kompromiss zwischen zumindest einigen der Fahreigenschaften des Fahrzeugs auf der Straße, die auch als Handling bezeichnet werden, und der Fahrqualität, die auch als Fahrverhalten bezeichnet wird, bietet. Fahrverhalten und Handling sind überwiegend gegensätzlich, so dass die Abstimmung des Aufhängungssystems auf die Anforderungen beider Bereiche eine Form von Kompromiss erfordert. Die Leistung des Aufhängungssystems 101 kann durch die Fahr- und Handlingeigenschaften charakterisiert werden, die es für das Fahrzeug 100 bereitstellt, und wie effektiv es den Kompromiss zwischen diesen konkurrierenden Eigenschaften handhabt. Die Haltbarkeit des Aufhängungssystems 101 wird auch von den Eingaben in das System 101 und der Reaktion des Systems auf diese Eingaben bei der Erfüllung der Fahr- und Fahreigenschaften beeinflusst. Je größer und anhaltender ein Eingang oder die Reaktion des Systems auf diesen Eingang ist, desto größer ist der Einfluss auf die Haltbarkeit des Systems 101.
Das in 1 dargestellte Aufhängungssystem 101 ist ein aktives Aufhängungssystem. Ein aktives Aufhängungssystem 101 bietet vorteilhafterweise größere Möglichkeiten, die Kompromisse zwischen Fahrverhalten und Handling zu reduzieren als ein nicht aktives Aufhängungssystem. Ein aktives Aufhängungssystem ist in Reaktion auf gemessene Eingaben anpassungsfähig. Die Kompromisse zwischen Fahrverhalten und Handling werden durch die Verwendung von Aktuatoren 104 reduziert, die von einem Regelsystem 102 des aktiven Aufhängungssystems gesteuert werden.
Während Beispiele der Erfindung in Bezug auf ein Radfahrzeug 100 beschrieben werden, ist die Erfindung auch auf Fahrzeuge 100 anwendbar, die andere bodeneingreifende Vorrichtungen umfassen, zum Beispiel Raupen oder Skier. Es wird auch verstanden, dass das Fahrzeug 100 kann eine Mischung oder Kombination von Arten von Bodeneingriffsvorrichtungen umfassen.
Eine Eigenschaft, die sich auf Fahrverhalten und Handling auswirkt, ist die Wankneigung des Fahrzeugs 100. Die Wankneigung kann durch einen oder eine Kombination von mehreren Faktoren verursacht werden, z. B. durch hohe Querbeschleunigungen, die oft durch Kurvenfahrten mit hohen Geschwindigkeiten verursacht werden. Das Wanken der Karosserie kann durch ein Wankmoment definiert werden, d.h. ein Wankmoment, das ein Drehmoment um eine Längsachse des Fahrzeugs 100, d.h. eine Wankachse, ist. Beispiele der Erfindung umfassen Systeme, die geeignet sind, ein Anti-Roll-Moment bereitzustellen. Ein Anti-Roll-Drehmoment kann als ein Drehmoment definiert werden, das in einer dem Rollmoment entgegengesetzten Richtung aufgebracht wird. Das Anti-Roll-Drehmoment wird also aufgebracht, um die Auswirkungen des Rollmoments zu mildern oder zu reduzieren.
Eine weitere Eigenschaft, die sich auf Fahrverhalten und Handling auswirkt, sind Radstörungen. Eine Hauptursache der Radstörung ist die Reaktion des Rades 103 auf das Gelände, über das das Fahrzeug 100 gerade fährt. Eine Größe der Radstörung ist abhängig vom Gelände. Eine Geschwindigkeit und eine Frequenz der Radstörung ist abhängig von dem Gelände und der Fahrzeuggeschwindigkeit, mit der das Fahrzeug 100 gerade über das Gelände fährt. Die Radstörung wird auf andere Komponenten des Aufhängungssystems 101 übertragen, so dass Messungen, die auf die Störung hinweisen, an verschiedenen Stellen des Systems 101 vorgenommen werden können.
Das Aufhängungssystem 101 umfasst ein elektronisches Anti-Wank-Regelsystem 1040, 104. Das elektronische Anti-Wank-Regelsystem 1040, 104 ist in der Lage, die Wankbewegungen des Fahrzeugs zu reduzieren. Das elektronische Anti-Wank-Regelsystem 1040, 104 umfasst einen oder mehrere aktive Wankstabilisatoren 1040a, 1040b. Der eine oder die mehreren aktiven Wankstabilisatoren 1040a, 1040b umfassen jeweils einen Aktuator 104a, 104b. Die ein oder mehreren aktiven Wankstabilisatoren 1040a, 1040b werden anstelle von passiven Stabilisatoren verwendet, die Wankstabilisatoren ohne jegliche Betätigung umfassen. Die Aktuatoren 104a, 104b werden von einem Steuersystem 102 gesteuert. Das Steuersystem 102 kann die Aktuatoren 104a, 104b unabhängig voneinander ansteuern, um die Fahr- und Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern. Das Steuersystem 102 steuert die Aktuatoren 104a, 104b an, um ein Anti-Roll-Moment aufzubringen, um einem Rollmoment im Fahrzeug entgegenzuwirken. Das Steuersystem 102 kann den Aktuator in Abhängigkeit von einem ermittelten Anti-Rollmoment-Bedarf steuern. Ein Steuersignal 1021 wird von dem Steuersystem 102 ausgegeben und von dem Aktuator 104a, 104b empfangen. Das Steuersignal 1021 enthält Steueranweisungen, die von dem Aktuator 104a, 104b auszuführen sind. Der eine oder die mehreren aktiven Wankstabilisatoren 1040a, 1040b umfassen einen vorderen aktiven Wankstabilisator 1040a, der mit einer Vorderachse des Fahrzeugs verbunden ist. Der eine oder die mehreren aktiven Wankstabilisatoren 1040a, 1040b umfassen einen hinteren aktiven Wankstabilisator 1040a, der mit einer Hinterachse des Fahrzeugs verbunden ist. Einige Fahrzeuge können nur mit einem hinteren aktiven Wankstabilisator 1040b ausgestattet sein.
Das Aufhängungssystem 101 kann verschiedene Formen eines aktiven Aufhängungssystems umfassen, ebenso wie oder anstelle des Wankregelungssystems mit aktiven Wankstabilisatoren 1040a, 1040b, wie oben beschrieben. Andere Formen eines aktiven Aufhängungssystems 101 umfassen auch Aktuatoren 104a, 104b, die anfällig für Überhitzung sein können, und daher kann ein Regelungssystem oder Verfahren, wie hier beschrieben, ebenfalls angewendet werden. Die Aktuatoren 104a, 104b können voll aktive Aktuatoren sein, die sowohl dämpfende als auch statische Kräfte liefern können. Die statischen Kräfte können in Abhängigkeit von der gemessenen Querbeschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie einem vorbestimmten Fahrzeuggewicht bestimmt werden. Jeder Aktor kann Teil eines aktiven Dämpfers sein, der zu einem aktiven Aufhängungssystem gehört. Ein aktives Aufhängungssystem 101 mit aktiven Dämpfern wird an jedem Rad 103 des Fahrzeugs 100, in das das aktive Aufhängungssystem 101 eingebaut ist, einen aktiven Dämpfer haben.
Das Steuersystem empfängt Eingangssignale 1071 von einer Vielzahl von Sensoren 107. Die Mehrzahl der Sensoren 107 umfasst einen oder mehrere Sensoren 107, die dem Aufhängungssystem 101 zugeordnet sind. Zumindest einige der Sensoren 107 können mit weiteren Systemen des Fahrzeugs verbunden sein (nicht dargestellt). Die Sensoren 107 sind so angeordnet, dass sie entsprechende Variablen messen, die mit dem Fahrzeug 100 und seinem Betrieb zusammenhängen. Die Aktuatoren 104a, 104b beziehen elektrische Energie von einer Systemstromversorgung 106. Die Systemstromversorgung 106 kann eine eigene Stromversorgung für das Federungssystem 101 sein. Bei der Systemstromversorgung 106 kann es sich um eine 48-V-Stromversorgung handeln. Die Systemstromversorgung 106 kann einen Superkondensator umfassen, wobei der Superkondensator seinen Strom von einer Fahrzeugstromversorgung beziehen kann. In Beispielen, in denen die Fahrzeugstromversorgung nicht die gleiche Spannung wie die Systemstromversorgung 106 hat, wie z. B. eine 12-V-Stromversorgung, kann ein DC-DC-Wandler verwendet werden. Andere Stromversorgungen 106 können in Abhängigkeit von der Art des Fahrzeugs 100, zu dem das System 101 gehört, verwendet werden. Beispielsweise kann in Nicht-Hybrid-Fahrzeugen eine 12-V-Versorgung verwendet werden.
Ein Beispiel für einen aktiven Wankstabilisator 1040 ist in 2 gezeigt, der ein Modul ist, das Teil des Aufhängungssystems 101 ist und den Aktuator 104 umfasst. 2 ist vereinfacht dargestellt und zeigt die Hauptkomponenten des Wankstabilisators 1040. Der aktive Wankstabilisator 1040 besteht aus dem Aktuator 104, einem Regler 1022, einem Getriebe 1041 und einer Isoliereinheit 1042. Der Aktuator 104 ist ein Elektromotor, der von der Steuerung 1022 so gesteuert wird, dass eine erste Seite 1043 des aktiven Wankstabilisators 1040 in Bezug auf eine zweite Seite 1044 des aktiven Wankstabilisators 1040 gedreht wird, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Das erzeugte Drehmoment stellt das Anti-Roll-Drehmoment bereit, um dem Rollmoment in der Fahrzeugkarosserie entgegenzuwirken.
Der Aktuator 104 verfügt über eine Vielzahl von Steuerparametern, die die Leistung des Aktuators bestimmen. Die Regelparameter können einen oder mehrere der folgenden Parameter umfassen: Motordrehzahl, Motordrehmoment, Verbrauchsstrom, Regenerationsstrom, Störgeschwindigkeit und Störbeschleunigung. Insbesondere können die Steuerparameter durch die Maximalwerte gekennzeichnet sein, auf die der Aktuator gesteuert werden kann. Zum Beispiel: Ein Maximalwert für den Verbrauchsstrom und den Regenerationsstrom kann weniger als 50A betragen, genauer gesagt kann der Maximalwert für den Verbrauchsstrom und den Regenerationsstrom etwa 40A betragen; eine maximale Motordrehzahl kann weniger als 500 rad/s betragen, genauer gesagt kann die maximale Motordrehzahl im Bereich von 400 bis 450 rad/s liegen, die maximale Motordrehzahl kann etwa 420 rad/s betragen. Es wird deutlich, dass auch andere Werte verwendet werden können.
Der Stellantrieb 104 ist so konfiguriert, dass er ein Drehmoment bis zu einem maximalen Drehmoment bereitstellt. Abhängig von der Spezifikation des Aktuators, die in Abhängigkeit von Typ und Größe des Fahrzeugs 100 bestimmt werden kann, können unterschiedliche maximale Drehmomente anwendbar sein. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug vom Typ SUV einen größeren Aktuator 104 haben als ein Fahrzeug vom Typ Kompaktwagen. In einigen Beispielen kann das maximale Drehmoment zwischen 900Nm und 2000 Nm liegen. In einigen Beispielen kann das maximale Drehmoment etwa 1400 Nm betragen.
3 zeigt ein Systemdiagramm für das Steuersystem 102, das in dem in 1 gezeigten Fahrzeug 100 verwendet wird. Das Steuersystem 102 ist mit der Vielzahl von Sensoren 107, insbesondere 107a-107e, und den Aktuatoren 104 der jeweiligen vorderen und hinteren aktiven Wankstabilisatoren 1040 gekoppelt. Das Steuersystem 102 umfasst mindestens einen Controller 201 und kann eine Vielzahl von Controllern umfassen. In diesem Beispiel umfasst das Steuersystem 102 einen Hauptcontroller 201 und zwei Aktuatorcontroller 1022. Der Hauptcontroller 201 umfasst einen Speicher 203 und einen Prozessor 204. Der Prozessor 204 ist so konfiguriert, dass er auf den Speicher 203 zugreift, um darin gespeicherte computerlesbare Anweisungen auszuführen. Der Speicher 203 kann auch Informationen und Parameter speichern, die sich auf das Steuersystem 101 beziehen.
In einigen Beispielen umfasst das Steuersystem 102 einen Haupt-Controller 201 und eine Vielzahl von Aktuator-Controllern 202a, 202b. Im dargestellten Beispiel umfasst das Steuersystem 102 erste und zweite Aktuator-Controller 202a, 202b, die jeweils einem entsprechenden Aktuator 104a, 104b zugeordnet sind. In anderen Beispielen kann das Steuersystem 102 einen einzelnen Regler oder eine größere Anzahl von Reglern umfassen. Das Steuersystem 102 ist so konfiguriert, dass es ein Steuersignal 1021 an den/die Aktor(en) 104a, 104b ausgibt. In einigen Beispielen wird ein erster Teil eines Steuersignals 1021a von einem elektrischen Ausgang 2012 des Hauptcontrollers 201 gesendet und an einem elektrischen Eingang 2021 des Aktorcontrollers 202 empfangen. Der erste Teil des Steuersignals 1021a wird dann in jedem Aktor-Controller 202a, 202b weiterverarbeitet und ein zweiter Teil des Steuersignals 1021b wird dann von einem elektrischen Ausgang 2022 jedes Aktor-Controllers 202a, 202b an den jeweiligen Aktor 104a, 104b ausgegeben.
Die Eingangssignale 1071 umfassen ein oder mehrere Fahrdynamiksignale, die für verschiedene Fahrdynamikparameter kennzeichnend sind. Mit anderen Worten, zumindest einige der Eingangssignale 1071 sind mit Parametern verbunden, die mit einer Bewegung des Fahrzeugs zusammenhängen. Dies kann nicht erschöpfend Verschiebungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Fahrzeugs 100, seiner Systeme und einzelner Komponenten umfassen. In einem Beispiel umfassen die Sensoren 107 mindestens einen von: einem Aufhängungshöhensensor 107a, einem Beschleunigungssensor 107b am Rad 103 und einem Querbeschleunigungssensor 1070. Es kann mehrere der vorgenannten Sensoren 107 geben. So kann es beispielsweise an jeder der vier Ecken des Fahrzeugs 100 einen Höhensensor 107a und/oder einen Beschleunigungssensor 107b geben. Es kann zwei seitliche Sensoren 1070 geben. Ein erster Querbeschleunigungssensor kann tief im Fahrzeug 100 und ein zweiter Querbeschleunigungssensor höher im Fahrzeug 100 positioniert sein. Alternativ kann die Beschleunigung von einer einzigen, dem Fahrzeug zugeordneten Einheit gemessen werden, z. B. einer Inertialmesseinheit (IMU). Die fahrdynamischen Parameter sind indikativ für eine aktuelle dynamische Nutzung des Fahrzeugs. Die dynamische Nutzung ist durch den Effekt gekennzeichnet, den die Nutzung auf die Bewegung des Fahrzeugs 100 hat. Die Bewegung des Fahrzeugs 100 kann über mindestens eine von sechs Achsen definiert werden: Längsachse, Querachse, Hochachse, Gierachse, Rollachse und Nickachse. Vorzugsweise werden alle sechs Bewegungsachsen verwendet. Der eine oder die mehreren Aktuatoren 104a, 104b, die mit dem Steuersystem 102 kommunizieren, liefern auch Fahrzeugdynamiksignale 1071. Diese Signale können eine Bewegung oder Störung der Aktuatoren 104a, 104b oder des aktiven Wankstabilisators 1040 und/oder seiner Bestandteile anzeigen. Das Fahrzeugdynamiksignal kann das Störungssignal 1071a umfassen.
Die aus dem Stromversorgungssystem 106 entnommene Energiemenge ist abhängig von der Antirollmomentanforderung und einer Störungssteuerungsanforderung.
Der Wankmomentbedarf kann mit Hilfe von Bewegungsgleichungen bestimmt werden. Beispielsweise kann aus einer gemessenen Querbeschleunigung an einem Punkt des Fahrzeugs und der Masse des Fahrzeugs eine Seitenkraft berechnet werden. Der Abstand von dem Punkt, an dem die Querbeschleunigung gemessen wird, zur Rollachse des Fahrzeugs 100 kann dann zusammen mit der Querkraft zur Berechnung eines Wankmoments verwendet werden. Eine Datenstruktur, wie z. B. eine Rollkarte, liefert Werte des Rollmoments, die den gemessenen Querbeschleunigungen entsprechen. Die Datenstruktur ist in einem für das Steuersystem 102 zugänglichen Speicher 203 abgelegt. Das Kennfeld kann in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Fahrzeugeigenschaften bestimmt werden. Zu den Fahrzeugeigenschaften können Geometrie und Kinematik des Fahrzeugs 100 und/oder des Aufhängungssystems 101, Federraten einer oder mehrerer Komponenten des Aufhängungssystems und die Fahrzeugmasse gehören. Das Regelsystem 102 berechnet das vom Aktuator 104 bereitzustellende Wankmoment, um das aus dem Wankkennfeld ermittelte Wankmoment zu erfüllen.
Die Frequenzen der Änderungen der Querbeschleunigung, die sich auf die Anforderung des Anti-Roll-Drehmoments auswirken, sind oft kleiner als 3 Hz. Genauer gesagt sind die meisten Frequenzen der Querbeschleunigung oft kleiner als 2 Hz. Überwiegend liegen die Querbeschleunigungsfrequenzen im Bereich von meist um 1Hz.
Der Störgrößenbedarf wird in Abhängigkeit von Eingaben am Rad 103 ermittelt. Eingaben am Rad 103, d.h. Radstörungen, werden in Abhängigkeit von einer Rauhigkeit einer angetriebenen Oberfläche erzeugt. Die Rauheit der angetriebenen Oberfläche kann als Profil der angetriebenen Oberfläche definiert werden. Genauer gesagt, kann die Rauheit der angetriebenen Oberfläche durch eine Amplitude und/oder eine Frequenz der Oberflächenvariation der angetriebenen Oberfläche definiert sein. Die Störungen sind abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Insbesondere sind die Störungen abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Rauheit der angetriebenen Oberfläche. Die raue Oberfläche induziert Radeingaben, die auf den aktiven Wankstabilisator 1040 übertragen werden. Um die unerwünschte Momentenbildung abzuschwächen oder zu reduzieren, wird der Aktor 104 mit Strom versorgt und so gesteuert, dass er gegen die Störungen wirkt.
Der Regelbedarf für die Störung wird so bestimmt, dass einem Störkennwert entgegengewirkt wird. Der Störkennwert wird vom Regelsystem 102 ermittelt. Der Störkennwert kann eine Störeigenschaft des aktiven Wankstabilisators 1040 oder einer seiner Komponenten, wie z. B. des Aktors 104, anzeigen. Der Störkennwert wird in Abhängigkeit von dem einen oder den mehreren Fahrdynamiksignalen 1071 ermittelt. Die Fahrdynamiksignale 1071 umfassen Verschiebungswerte, Beschleunigungswerte von zumindest einigen der Räder 103. Die Radauslenkung ist proportional zu einer Auslenkung des Wankstabilisators 1040. Aus der Radverschiebung kann auf eine vertikale Geschwindigkeit geschlossen werden. Aus der Auslenkung des Wankstabilisators kann auf eine Rotationsgeschwindigkeit geschlossen werden. Der Störkennwert wird als Differenz zwischen den ermittelten Geschwindigkeiten von der ersten Seite 1043 und der zweiten Seite 1044 des Wankstabilisators 1040 ermittelt. Die Störkennwertanforderung kann durch das Steuersystem 102 konfigurierbar sein, um den Aktuator 104 zu veranlassen, bis zu einer maximalen Betriebsgeschwindigkeit, einer maximalen Betriebsfrequenz, einer maximalen Betriebsbeschleunigung oder einer Kombination davon zu arbeiten, um dem Störkennwert entgegenzuwirken.
Die Störeigenschaft kann verschiedene Störeigenschaften umfassen. Der Störkennwert kann eine Bewegung einer Komponente des Aufhängungssystems 101 umfassen. Genauer gesagt, kann der Störkennwert eine Störgeschwindigkeit oder eine Störbeschleunigung einer Komponente des aktiven Wankstabilisators 1040 umfassen. In Beispielen, in denen die Komponente des aktiven Wankstabilisators 1040 ein Motor 104 ist, kann der Störkennwert eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung des Motors 104 umfassen.
In einigen Beispielen kann der Störkennwert als ein Fahrdynamiksignal 1071 bereitgestellt werden, das von einem anderen Steuergerät oder System des Fahrzeugs 100 empfangen wird.
Die Störungssteuerungsanforderung ist eine Vorwärtssteuerungsanforderung, d. h. die Störungen werden vom Steuersystem 102 unabhängig von der Anforderung des Wankmoments ermittelt und berücksichtigt. Das Steuersystem 102 kann einen Skalierungsfaktor auf den Störungskennwert anwenden, um die Störungssteuerungsanforderung zu bestimmen. Der Störregelbedarf kann daher bis zu 100 % des Störkennwerts ermittelt werden. Der ermittelte Störkennwert kann z. B. eine Störgeschwindigkeit sein. Wenn die Störgrößenanforderung so konfiguriert ist, dass sie 100 % des Störgrößenkennwerts beträgt, dann ist eine geregelte Störgrößenansprechgeschwindigkeit des Aktors 104 gleich der Störgrößengeschwindigkeit.
Das Störsignal 1071a kann eine Frequenzinformation enthalten, die die Frequenz der Radstörung angibt. Die Frequenz der Radstörung kann größer als 3 Hz sein. Die Radstörung kann überwiegend im Bereich von 12 Hz liegen.
In einigen Beispielen kann die dynamische Nutzung in diskrete oder sich überschneidende Anwendungsfälle unterteilt werden. Solche Anwendungsfälle werden durch ihre Auswirkungen auf die Fahrzeugbewegung definiert. Zum Beispiel kann das Fahren des Fahrzeugs 100 auf einer Rennstrecke durch hohe Querbeschleunigungen und Wankbewegungen gekennzeichnet sein, die durch Kurvenfahrten mit hohen Geschwindigkeiten, aber bei relativ niedrigen Frequenzen erzeugt werden. Das Fahren des Fahrzeugs 100 im Gelände kann durch eine große Anzahl von Radeingaben mit relativ hohen Frequenzen und durch geländebedingte, niederfrequente Wankbewegungen gekennzeichnet sein. Für die Zwecke der Radeingaben können hohe Frequenzen als größer als 10 Hz definiert werden. Insbesondere können hohe Frequenzen etwa 15 Hz betragen. Hohe Radeingangsfrequenzen können durch die Gelenkigkeit des Fahrzeugs 100 bei der Fahrt über unebenes Gelände verursacht werden. Bei normaler Straßenfahrt auf asphaltierten Straßen ergeben sich geringe Radeingaben und mäßige Querbeschleunigungen bei überwiegend niedrigen Frequenzen.
Die vom Aktuator 104 benötigte Leistung ist abhängig von den Wankbewegungen der Karosserie und den Störungen, die durch die vom Gelände erzeugten Radeingaben verursacht werden. Genauer gesagt ist die vom Aktuator 104 benötigte Leistung abhängig von der Anforderung des Wankmoments und der Anforderung der Störungsregelung. Insbesondere von der Frequenz und Amplitude des Anti-Roll-Drehmoments und von der Frequenz und Amplitude der Reaktion auf die Radeingaben. Die Anti-Roll-Drehmomentanforderung ist abhängig vom Rollmoment. Je größer der Stromverbrauch (oder die Stromerzeugung, für Situationen, in denen der Aktuator als Generator fungieren kann) durch den Aktuator 104 ist, desto mehr Abwärme wird durch den Aktuator 104 erzeugt. Der Aktor 104 hat eine maximale Betriebstemperatur, oberhalb derer er sich überhitzt. Eine Überhitzung kann die Funktion des Wankstabilisierungssystems 101 beeinträchtigen. Ein gewisser Kühleffekt kann dadurch erzielt werden, dass der Aktuator 104 den Umgebungsbedingungen und dem Luftstrom ausgesetzt wird. Die Position des Aktuators 104 innerhalb des Fahrzeugs 100 kann jedoch dazu führen, dass dies nur begrenzt möglich ist. Das Steuersystem 102 ist daher so konfiguriert, dass es die Leistungsaufnahme des Aktuators 104 steuert.
In einigen Beispielen wird der Aktuator in Abhängigkeit vom Erreichen einer Schwelle durch die Aktuatortemperatur heruntergeregelt, d.h. in seiner Leistung begrenzt. Der Schwellenwert wird in Abhängigkeit von der maximalen Betriebstemperatur des Aktors 104 bestimmt. Das De-Rating allein in Abhängigkeit von der Temperatur kann jedoch zu einem inkonsistenten Verhalten für den Fahrzeugnutzer führen.
In einigen Beispielen wird der Betrieb des Aktuators in Abhängigkeit von einem oder mehreren bestimmten Anwendungsfällen mit hoher Leistungsaufnahme und einer erkannten Umgebungstemperatur begrenzt. Der eine oder mehrere Anwendungsfall(e) mit hoher Leistungsaufnahme ist ein Anwendungsfall, in dem die Leistungsanforderungen des Federungssystems 101 als am größten ermittelt werden.
Die Herabstufung des Aktuators 104 bei hohen Umgebungstemperaturen kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass der Aktuator 104 oder andere Komponenten des Aufhängungssystems 101 ihre jeweiligen maximalen Betriebstemperaturen erreichen. Das De-Rating des Aktuators 104 kann die Steuerung des Aktuators 104 umfassen, so dass seine Leistungsaufnahme reduziert wird. Das De-Rating kann das Steuern des Aktuators 104 umfassen, so dass die Steuerparameter, die seine Leistung beeinflussen, reduziert werden. Das Steuersystem 102 kann ein Temperatursignal empfangen, das eine Umgebungstemperatur anzeigt. Die Umgebungstemperatur kann eine externe Umgebungstemperatur sein, d. h. eine Temperatur der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100. Die Umgebungstemperatur kann eine lokale Umgebungstemperatur sein, d. h. eine Temperatur der Umgebung in der Nähe einer oder mehrerer Komponenten des Federungssystems 101. Die Umgebungstemperatur der Komponente kann also eine Temperatur innerhalb eines Bereichs des Fahrzeugs sein. Der Bereich des Fahrzeugs kann sich in einem Unterflurbereich des Fahrzeugs 100 befinden.
In Abhängigkeit von der gemessenen Umgebungstemperatur wird ein De-Rate-Temperaturwert ermittelt. Der Absenktemperaturwert ist eine Temperatur, bei der der Aktor 104 abgeregelt wird. Die Ermittlung des Absenktemperaturwertes erfolgt so, dass bei höheren Umgebungstemperaturen der Absenktemperaturwert niedriger ist. Der De-Rate-Temperaturwert wird durch Anwendung eines Skalierungsfaktors auf die maximale Betriebstemperatur der Komponente bestimmt. Bei hohen Umgebungstemperaturen kann der Absenktemperaturwert z. B. auf 60 % der maximalen Betriebstemperatur festgelegt werden. In diesem und anderen Beispielen kann bei niedrigen Umgebungstemperaturen der De-Rate-Temperaturwert auf 80 % der maximalen Betriebstemperatur festgelegt werden. Hohe Umgebungstemperaturen können festgelegt werden, wenn die Temperatur der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 40°C überschreitet, obwohl auch andere Temperaturwerte gewählt werden können. Hohe Umgebungstemperaturen können festgelegt werden, wenn die Temperatur der Umgebung in der Nähe einer oder mehrerer Komponenten des Aufhängungssystems 101 140°C übersteigt, obwohl auch andere Temperaturwerte gewählt werden können. Niedrige Umgebungstemperaturen können bestimmt werden, wenn die Temperatur der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs 100 unter 20°C liegt, obwohl auch andere Temperaturwerte gewählt werden können. Niedrige Umgebungstemperaturen können bestimmt werden, wenn die Temperatur der Umgebung in der Nähe einer oder mehrerer Komponenten des Aufhängungssystems 101 unter 90°C liegt, obwohl auch andere Temperaturwerte gewählt werden können. Weitere Skalierungsfaktoren können durch Interpolation und Extrapolation dieser Werte bestimmt werden. Die Skalierungsfaktoren können in eine Datenstruktur des Speichers 203 des Controllers eingebettet sein. Die Datenstruktur kann z. B. in Form einer Look-up-Tabelle vorliegen.
Alternativ wird eine Vorhersage, wann das Bauteil seine maximale Betriebstemperatur erreichen kann, vom Steuerungssystem 102 unter Verwendung des Anwendungsfalls mit hoher Leistungsaufnahme und der Umgebungstemperatur getroffen. Wenn eine vorhergesagte Dauer, bis der Aktor seine maximale Betriebstemperatur erreicht, in einen Zeitbereich fällt, kann der Aktor dann so gesteuert werden, dass er auf einem reduzierten Leistungsniveau arbeitet, so dass seine maximale Betriebstemperatur nicht erreicht wird.
Das De-Rating des Stellantriebs 104 kann die Anwendung eines Skalierungsfaktors auf einen oder mehrere der Regelparameter umfassen.
Das De-Rating in allen Anwendungsfällen, in denen eine hohe Umgebungstemperatur herrscht, verschlechtert jedoch die Funktionalität der Komponente in Situationen, in denen das Risiko, dass die maximale Betriebstemperatur erreicht wird, gering ist. Dadurch steht möglicherweise nicht die volle Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs 100 und seiner Systeme zur Verfügung.
Das De-Rating in allen Anwendungsfällen, in denen eine hohe Umgebungstemperatur herrscht, schränkt daher die Leistungsfähigkeit des Wankstabilisierungssystems in mehr Anwendungsfällen ein, als erforderlich ist. Beispielsweise wird das System eines Fahrzeugs, das in einer heißen Umgebung auf einer asphaltierten Straße fährt, so begrenzt, dass es sich um einen Anwendungsfall für das Fahren im Gelände handelt. Wird ein hohes Anti-Roll-Drehmoment gefordert, sind die Möglichkeiten des Systems viel stärker eingeschränkt, als wenn das Fahrzeug in einer kalten Umgebung unterwegs gewesen wäre. In einem solchen Szenario wäre jedoch das Risiko gering, dass der Aktuator 104 seine maximale Betriebstemperatur erreicht, da die vorherrschenden Antirollmomente und Radstörungen gering wären.
In einigen Beispielen wird der Aktuator 104 in Abhängigkeit von einer aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs 100 gesteuert. Dies bietet den Vorteil, dass ein Fahrzeug 100, das in einem Anwendungsfall mit geringer Leistung betrieben wird (z. B. Fahren auf einer asphaltierten Straße), auch bei hohem Leistungsbedarf und diskreten Ereignissen noch verbesserte Fahr- und Fahreigenschaften bieten kann. Beispiele für diskrete Ereignisse mit hohem Leistungsbedarf sind Fahrereingaben, wie aggressives Lenken, und Straßenbedingungen, wie ein Schlagloch.
Die 4a bis 4e zeigen Blockdiagramme, in denen die verschiedenen Schritte dargestellt sind, die vom Steuerungssystem 102 ausgeführt werden. Die Schritte umfassen zwei Gruppen von Schritten, eine Anwendungsfallgruppe 41 und eine De-Rate-Gruppe 42. Der Anwendungsfallsatz 41 kann innerhalb der Hauptsteuerung 201 ausgeführt werden. Der De-Rate-Satz kann in der Aktorsteuerung 202 ausgeführt werden.
In Block 430 wird der Aktor 104 in Abhängigkeit von einem ermittelten Regelparameter gesteuert, wie weiter unten beschrieben.
Innerhalb des Anwendungsfallsatzes 41:

In Block 412 ermittelt das Steuerungssystem 102 einen Steuerparameter für den Aktor 104. Steuerparameter für einen Aktor 104 sind Parameter, die sich auf dessen Leistung beziehen. Beispielsweise können Steuerparameter für einen Aktor 104 in einem Anti-Wank-Regelsystem mindestens einen der folgenden Parameter umfassen: eine Störungskennlinie, eine maximale Motordrehzahl, einen maximalen Verbrauchsstrom und einen maximalen Regenerationsstrom. Die Bestimmung erfolgt in Abhängigkeit von dem mindestens einen fahrdynamischen Parameter, der eine aktuelle dynamische Nutzung des Fahrzeugs 100 anzeigt. Der/die Parameter werden durch das/die Fahrdynamiksignal(e) 1071 angezeigt, das/die von mindestens einem der Steuergeräte 201 des Steuerungssystems 102 empfangen wird/werden.

In einigen Beispielen umfasst das Bestimmen des Steuerparameters die Anwendung eines Skalierungsfaktors auf einen vorbestimmten Steuerparameter. Der vorbestimmte Steuerparameter kann ein Standardsteuerparameter sein. Der Skalierungsfaktor wird in Abhängigkeit von dem mindestens einen Fahrzeugdynamikparameter bestimmt, der eine aktuelle dynamische Nutzung des Fahrzeugs 100 anzeigt. Wenn der mindestens eine Fahrzeugparameter beispielsweise eine hohe dynamische Auslastung des Fahrzeugs 100 anzeigt, wird der Skalierungsfaktor niedriger sein als bei einer niedrigen dynamischen Auslastung. Ein niedrigerer Skalierungsfaktor führt zu einem niedrigeren Regelparameter. Ein erniedrigter Regelparameter ist ein Parameter, der eine geringere Leistungsaufnahme erfordert als ein nicht erniedrigter Parameter. Zum Beispiel führt ein niedrigerer maximaler Verbrauchsstrom eines Motors dazu, dass der Motor weniger Leistung verbraucht als ein höherer maximaler Verbrauchsstrom.
In Block 411 wird ein wahrscheinlicher aktueller Anwendungsfall des Fahrzeugs 100 bestimmt. Der mindestens eine Fahrdynamikparameter wird verwendet, um diese Bestimmung vorzunehmen. Es können verschiedene Fahrzeugdynamikparameter verwendet werden. In einigen Beispielen umfasst der mindestens eine Fahrdynamikparameter ein Wankmoment oder ein Anti-Rollmoment, wobei das Anti-Rollmoment in Abhängigkeit vom Wankmoment ermittelt wird. In einigen Beispielen umfasst der mindestens eine fahrdynamische Parameter eine Bewegung einer oder mehrerer Komponenten des Aufhängungssystems 101 des Fahrzeugs. Die Bewegung einer oder mehrerer Komponenten kann durch eine Störungskennlinie definiert sein. Die Störungskennlinie kann eine Störungsgeschwindigkeit und/oder eine Störungsbeschleunigung des aktiven Wankstabilisators 1040 oder einer seiner Komponenten sein.
In einigen Beispielen werden in Block 411 ein oder mehrere Indexwerte für die fahrdynamischen Parameter erzeugt. Das Erzeugen der Indexwerte umfasst die Mittelung der empfangenen Werte der Fahrzeugdynamikparameter, die über eine Dauer empfangen wurden. Die Indexwerte umfassen einen Drehmomentbedarfsindex. Das Erzeugen eines Drehmomentbedarfsindexes umfasst das Bestimmen eines gleitenden Effektivwerts des Wankmomentbedarfs an jeder der Vorder- und Hinterachsen. Die Indexwerte umfassen einen Störungsindex. Das Erzeugen eines Störungsindexes umfasst das Bestimmen eines gleitenden quadratischen Mittelwertes einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem linken Rad 103 und einem rechten Rad 103 an jeder der Vorder- und Hinterachsen. Die erzeugten Indexwerte werden dann verwendet, um einen geeigneten Anwendungsfall-Skalierungsfaktor in Block 412 auszuwählen, der für einen bestimmten vorbestimmten Steuerparameter relevant ist. Die Auswahl des geeigneten Anwendungsfalls kann in Abhängigkeit von zuvor durchgeführten Charakterisierungstests erfolgen. Die Charakterisierungstests werden verwendet, um die Beziehung zwischen den verschiedenen Anwendungsfall-Skalierungsfaktoren und der Leistungsaufnahme nach Anwendungsfall zu identifizieren. In anderen Beispielen werden die Charakterisierungstests verwendet, um die Beziehung zwischen den verschiedenen Skalierungsfaktoren für den Anwendungsfall und der Leistung des Federungssystems 101 je nach Anwendungsfall zu ermitteln. Die Ergebnisse der Charakterisierungen können dann innerhalb des Steuerungssystems 102 als Mapping-Funktion bereitgestellt werden. Beispielsweise können die Ergebnisse der Charakterisierungen in eine Datenstruktur des Speichers 203 der Steuerung eingebettet werden. Die Datenstruktur kann in Form einer Look-up-Tabelle vorliegen. In anderen Beispielen können auch andere Mapping-Funktionen verwendet werden. Solche Abbildungsfunktionen können neuronale Netze oder andere nichtlineare Abbildungsfunktionen umfassen.
In Block 440 wird der Anti-Roll-Drehmomentbedarf bestimmt. Der Anti-Roll-Drehmomentbedarf bildet einen der Parameter der Fahrzeugdynamik. Die Bestimmung kann innerhalb des Hauptcontrollers 201 oder an anderer Stelle innerhalb des Steuerungssystems 102 vorgenommen werden. Die Bestimmung erfolgt in Abhängigkeit von einem gemessenen oder ermittelten Wankmoment. Das Wankmoment kann in Abhängigkeit von den Fahrdynamiksignalen 1071 bestimmt werden, die von mindestens einem der mehreren Sensoren 107 empfangen werden. Der Wankmomentbedarf kann durch die Verwendung einer Datenstruktur bestimmt werden. Die Datenstruktur kann eine Nachschlagetabelle sein. Der Wankmomentbedarf kann durch die Verwendung der Fahrzeugmasse und der kinematischen Eigenschaften des Fahrzeugs bestimmt werden, die in Bewegungsgleichungen eingegeben werden. Das Wankmoment wird in Abhängigkeit von einer gemessenen Querbeschleunigung ermittelt. Das Wankmoment kann dann der Nachschlagetabelle zur Verfügung gestellt werden und ein Anti-Wankmoment in Abhängigkeit vom ermittelten Wankmoment daraus ausgewählt werden.
Die Skalierungsfaktoren liegen in einem Bereich vorgegebener Minimal- und Maximalwerte, z. B. im Bereich von 0 bis 1. Wobei ein Skalierungsfaktor von 1 bedeutet, dass 100 % des vorgegebenen Regelparameters angewendet werden. Zum Beispiel kann ein Skalierungsfaktor zwischen 0,9 und 1 bei Straßenbedingungen und bei Geländebedingungen ein Skalierungsfaktor zwischen 0,5 und 0,7 verwendet werden.
In einigen Beispielen wird Block 411 in einem separaten Fahrzeugsystem, wie z. B. einem Geländebestimmungssystem, durchgeführt. Die Ausgabe von diesem separaten System kann dann dem Block 412 innerhalb des Steuerungssystems 102 zugeführt werden.
Innerhalb des De-Rate-Sets 42:

In Block 422 ermittelt das Steuersystem 102 den Steuerparameter für den Aktor 104 in Abhängigkeit von dem zuvor in Block 412 ermittelten Steuerparameter und einem Temperaturwert. Der Temperaturwert kann indikativ für eine Komponententemperatur sein. Die Komponente kann das Stellglied 104, der Stellgliedregler 1022 oder die Systemstromversorgung 106 sein. Der Regelungsparameter wird in Abhängigkeit von der Temperatur bestimmt, so dass bei einer höheren Temperatur ein Regelungsparameter mit geringerer Leistungsaufnahme bestimmt werden kann.
Block 421 vergleicht den Temperaturwert mit einer Vielzahl von Temperaturbereichen. Die Vielzahl der Temperaturbereiche umfasst mindestens einen Energiemanagementbereich EMR und einen De-Rate-Bereich DR. Wie in gezeigt, kann der De-Rate-Bereich DR in eine weitere Vielzahl von De-Rate-Bereichen DR1, DR2, DR3 aufgeteilt sein. Jeder Temperaturbereich kann einem De-Rate-Skalierungsfaktor entsprechen, der ein Skalierungsfaktor von 1 und darunter ist. Wenn sich das System im niedrigsten Bereich, dem Energiemanagementbereich EMR, befindet, ist der Skalierungsfaktor 1. Wenn die Temperatur ansteigt, fällt sie in die De-Rate-Bereiche DR, der Skalierungsfaktor wird reduziert (in Richtung 0).

Die Temperaturbereiche können für jede Komponente des Federungssystems 101 spezifisch sein. Die Temperaturbereiche können spezifisch für einen Bestandteil von mindestens einer der Komponenten sein.
Zum Beispiel für die Wicklungen des Aktors 104:

Der Energiemanagementbereich EMR kann niedrige und normale Temperaturen umfassen. Niedrige Temperaturen können als Temperaturen unter -40°C angesehen werden. Normale Temperaturen können als Temperaturen im Bereich von -40°C bis 90°C angesehen werden.
Der De-Rate-Bereich kann Temperaturen über 90°C umfassen. Genauer gesagt kann ein erster De-Rate-Bereich DR1 Temperaturen im Bereich von 90°C bis 140°C umfassen, ein zweiter De-Rate-Bereich DR2 kann Temperaturen im Bereich von 140°C bis 170°C umfassen und ein dritter De-Rate-Bereich DR3 kann Temperaturen im Bereich von 170°C bis 180°C umfassen. Temperaturen, die den De-Rate-Bereich überschreiten, können dazu führen, dass das Steuersystem ein Abschaltsignal ausgibt, um eine weitere Aufheizung zu verhindern.

Block 421 kann für mehr als eine der Komponenten des Aufhängungssystems ausgeführt werden. Insbesondere kann er für den Aktor 104, einen weiteren Aktor 104, den Aktorregler 1022 und die Systemstromversorgung 106 ausgeführt werden. Mit anderen Worten: Jede Komponente hat ihren eigenen Energiemanagementbereich EMR und De-Rate-Bereich DR, wie in dargestellt. Das Steuerungssystem kann die Komponente auswählen, die den höchsten Nennbereich hat. Befindet sich beispielsweise die Temperatur des Stellantriebs 104 in seinem Energiemanagementbereich EMR, die Temperatur des Stellantriebsreglers 1022 in seinem ersten De-Rate-Bereich DR1 und die Temperatur des Systemnetzteils 106 in seinem zweiten De-Rate-Bereich DR2, wählt das Steuersystem einen Skalierungsfaktor entsprechend DR2.
Es können verschiedene Modifikationen an den Blöcken vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Festlegungen können in den verschiedenen hier definierten Blöcken oder in weiteren Blöcken, die weitere höher auflösende Schritte definieren, kombiniert oder getrennt werden.
Ein Verfahren, das dem zuvor beschriebenen Steuerungssystem 102 entspricht, ist in 6 dargestellt. Das Verfahren umfasst zwei Schritte. Der erste Schritt 601 umfasst das Ermitteln eines Steuerparameters für den Aktuator 104 in Abhängigkeit von zumindest teilweise dem Fahrdynamikparameter. Der zweite Schritt 602 umfasst das Steuern der Leistungsaufnahme des Aktors 104 in Abhängigkeit von dem Steuerparameter.
In einigen Beispielen kann die Bestimmung des wahrscheinlichen aktuellen Fahrzeugnutzungsfalls anstelle von oder zusätzlich zum Energiemanagement für andere Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel kann der in Block 411 ermittelte Anwendungsfall dazu verwendet werden, einen Regelparameter zu bestimmen, um die Leistung des Federungssystems 101 zu steuern. Die Leistung des Aufhängungssystems 101 kann durch das Steuersystem 102 so gesteuert werden, dass das Ansprechverhalten des Aufhängungssystems 101 so abgestimmt wird, dass es ein bevorzugtes Ansprechverhalten für vorher festgelegte Anwendungsfälle bietet. Die vorbestimmten Anwendungsfälle können in einem Speicher 203 gespeichert werden, auf den das Steuersystem 102 zugreifen kann. Die Leistung des Aufhängungssystems 101 kann durch das Steuersystem 102 so gesteuert werden, dass das Ansprechverhalten des Aufhängungssystems 101 so abgestimmt wird, dass eine erhöhte Haltbarkeit des Aufhängungssystems 101 oder seiner Komponenten für den Anwendungsfall, in dem das Fahrzeug 100 gerade betrieben wird, erreicht wird.
zeigt ein Beispiel für eine Datenstruktur in Form einer Nachschlagetabelle, die bei der Bestimmung eines Anwendungsfalls des Fahrzeugs 100 verwendet werden kann. In diesem Beispiel sind die Anwendungsfälle in 9 diskrete Anwendungsfälle aufgeteilt: A-I. Jeder Anwendungsfall wird in Abhängigkeit vom Wankmoment und der Störeigenschaft bestimmt. Die Nachschlagetabelle kann im Speicher 203 gespeichert sein, auf den das Steuerungssystem 102 zugreifen kann.
In Anwendungsfällen, in denen die Störungen hoch sind, können die Fahrleistung und die Systemlebensdauer gegenüber der Handhabungsleistung priorisiert werden. In Anwendungsfällen mit geringer Störung kann die Fahrleistung Vorrang vor der Haltbarkeit haben.
Zum Beispiel kann die Steuerung des Aktuators 104 in einem Fahrszenario „Enthusiastisch auf der Straße“ (D) und einem Fahrszenario „Rennstrecke“ (H) sicherstellen, dass der Aktuator 104 in der Lage ist, angemessene Reaktionen auf schnelle und/oder großamplitudige Lenkeingaben zu liefern. Solche Eingaben können erfolgen, um Spurwechsel während der Autobahnfahrt vorzunehmen, oder als Teil des enthusiastischen Fahrens, wie z. B. das Einfahren in eine Kurve bei hoher Geschwindigkeit auf einer Rennstrecke. Diese Anwendungsfälle erfordern eine schnelle Reaktion auf die Anforderung des Wankmoments. Um das geforderte Anti-Roll-Drehmoment schnell zu liefern, ist eine hohe Motordrehzahl erforderlich. Daher wird in den Anwendungsfällen A-D und H für das Fahren auf der Straße und auf der Rennstrecke die maximale Motordrehzahl so geregelt, dass sie an der Grenze der Fähigkeiten des Motors 104 liegt. Zum Beispiel kann die maximale Motordrehzahl so geregelt werden, dass sie mindestens 80 % einer absoluten maximalen Motordrehzahl beträgt, wobei die absolute maximale Motordrehzahl die Motordrehzahl ist, die der Motor 104 nach seiner Auslegung liefern kann.
In Anwendungsfällen, in denen die Radeingaben und damit die Anforderungen an die Störungssteuerung stärker ausgeprägt sind, wie z. B. in den Anwendungsfällen E-G für das Fahren im Gelände, können hohe Motordrehzahlen zu höheren Drehmomentfehlern führen. Höhere Drehmomentfehler können zu schlechteren Fahreigenschaften führen. Höhere Drehmomentfehler können zu erhöhten Belastungen in den Komponenten des Aufhängungssystems 101 und des Fahrzeugs 100 insgesamt führen. Höhere Belastungen sind unerwünscht, da sie die Haltbarkeit der Komponenten oder Systeme beeinträchtigen können. Daher können in diesen Anwendungsfällen niedrigere maximale Motordrehzahlen vorzuziehen sein. Beispielsweise kann die maximale Motordrehzahl so geregelt werden, dass sie nicht mehr als 60 % der absoluten maximalen Motordrehzahl beträgt.
zeigt ein Beispiel für eine Datenstruktur in Form einer Nachschlagetabelle mit Steuerparametern für die Indizes, die den in angegebenen entsprechen. In diesem Beispiel ist der Steuerparameter die maximale Motordrehzahl. Jeder Steuerparameter kann eine entsprechende Datenstruktur haben.
zeigt einen Vergleich von Diagrammen des Anti-Roll-Drehmoments über die Zeit als Reaktion auf ein Fahrereignis auf einer glatten Fahrfläche. Dargestellt ist die Anforderung des Anti-Roll-Drehmoments, wie sie vom Regelsystem 102 bereitgestellt wird. Messungen des abgegebenen Wankmoments für verschiedene Regelparameter sind in den übrigen Diagrammen dargestellt. In diesem Beispiel sind die Regelparameter die Motordrehzahl und die Störgeschwindigkeit. Die Regelparameter werden durch die Anwendung einer Betriebsgrenze modifiziert. Die angewandte Betriebsgrenze ist ein skalierter Wert der maximalen Leistung. In einer ersten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 40 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störungsantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Störungsdrehzahl beträgt. In einer zweiten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 60 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Stördrehzahl beträgt. In einer dritten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 80 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Stördrehzahl beträgt. In einer vierten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 100 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Stördrehzahl beträgt. In einer fünften Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 100 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 10 % der Stördrehzahl beträgt. In einer sechsten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 100 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 20 % der Stördrehzahl beträgt. Aus den Diagrammen ist zu erkennen, dass die Skalierung um mindestens 80 % das optimale Verhalten der vorgenommenen Änderungen ergibt. In diesem Fall erreicht die Motordrehzahl nicht ihre vorgegebene maximale Betriebsgrenze, so dass es keinen Vorteil bringt, 100 % der maximalen Motordrehzahl zuzulassen. Da das Fahrereignis auf einer glatten Fahrbahn stattfindet, hat die Skalierung des Störverhaltens W wenig bis keinen Einfluss.
Wäre das Steuersystem 102 so voreingestellt, dass es die Steuerparameter an einen Anwendungsfall im Gelände anpasst, würde die Reaktion dem Diagramm entsprechen, das durch die erste und zweite Darstellung des abgegebenen Drehmoments gezeigt wird. 9 verdeutlicht daher den Vorteil der Erfindung, das Ansprechverhalten des Federungssystems 101 in Abhängigkeit vom aktuellen Einsatzfall des Fahrzeugs modifizieren zu können.
10 zeigt einen Vergleich von Diagrammen des Anti-Roll-Drehmoments über die Zeit als Reaktion auf den Einsatz im Gelände. Dargestellt ist die Anforderung des Anti-Wank-Drehmoments, wie es vom Regelsystem 102 bereitgestellt wird. Messungen des abgegebenen Anti-Wank-Drehmoments für verschiedene Regelparameter sind in den übrigen Diagrammen dargestellt. In diesem Beispiel sind die Regelparameter die Motordrehzahl und die Störungsdrehzahl. Die Regelparameter werden durch die Anwendung einer Betriebsgrenze modifiziert. Die angewandte Betriebsgrenze ist ein skalierter Wert der maximalen Leistung. In einer ersten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 40 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störungsantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Störungsdrehzahl beträgt. In einer zweiten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 60 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Stördrehzahl beträgt. In einer dritten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 80 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Stördrehzahl beträgt. In einer vierten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 100 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 0 % der Stördrehzahl beträgt. In einer fünften Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 100 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 10 % der Stördrehzahl beträgt. In einer sechsten Darstellung des abgegebenen Drehmoments wurde die maximale Motordrehzahl Mrpm so skaliert, dass die Betriebsgrenze 100 % der maximalen Motordrehzahl Mrpm beträgt, und die maximale Störungsantwort W wurde so skaliert, dass die Betriebsgrenze 20 % der Störungsdrehzahl beträgt. Aus den Diagrammen ist die Verschlechterung des abgegebenen Drehmoments zu erkennen, wenn die Betriebsgrenze der maximalen Motordrehzahl Mrpm von 40 % auf 100 % steigt. Die Erhöhung der Betriebsgrenze der Störungsreaktion W von 0 % auf 20 % hat den gegenteiligen Effekt und kehrt die Verschlechterung um. Der Effekt der Erhöhung der Betriebsgrenze der Störantwort W ist am deutlichsten zwischen 9,95 Sekunden und 10,05 Sekunden zu sehen, wobei die abnehmende Differenz zwischen den Spitzen der Diagramme zu beobachten ist, wenn die Betriebsgrenze der Störantwort W steigt.
Wenn das Steuersystem 102 so voreingestellt wäre, dass es die Steuerparameter so modifiziert, dass sie zu einem Anwendungsfall auf der Straße passen, dann würde die Reaktion zu den Diagrammen passen, die durch das dritte und vierte gelieferte Drehmomentdiagramm gezeigt werden. 10 verdeutlicht daher den Vorteil der Erfindung, das Ansprechverhalten des Federungssystems 101 in Abhängigkeit vom aktuellen Einsatzfall des Fahrzeugs modifizieren zu können.
Es wird deutlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Anmeldung abzuweichen.

Claims

Regelsystem für ein Fahrzeugaufhängungssystem, wobei das Regelsystem einen oder mehrere Regler umfasst, wobei das Regelsystem konfiguriert ist, um: Empfangen mindestens eines Fahrzeugdynamiksignals, wobei das mindestens eine Fahrzeugdynamiksignal für mindestens einen Fahrzeugdynamikparameter indikativ ist; Bestimmen einer aktuellen dynamischen Nutzung eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem empfangenen mindestens einen Fahrzeugdynamiksignal Bestimmen einer Betriebsgrenze für einen Steuerparameter eines Aktuators des Fahrzeugaufhängungssystems in Abhängigkeit zumindest teilweise von der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs; und Ausgeben eines Steuersignals zum Steuern des Aktuators in Abhängigkeit von der Betriebsgrenze.
Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerungssystem konfiguriert ist, um: Bestimmen, in Abhängigkeit von dem mindestens einen Fahrzeugdynamiksignal, mindestens eines von: einer Anti-Roll-Drehmomentanforderung, und einem Störungskennwert; und Bestimmen der aktuellen dynamischen Verwendung des Fahrzeugs zumindest teilweise in Abhängigkeit von der Anti-Roll-Drehmomentanforderung und/oder dem Störungskennwert.
Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das mindestens eine Fahrzeugdynamiksignal eine Bewegung einer oder mehrerer mit dem Fahrzeugaufhängungssystem verbundenen Komponenten anzeigt.
Das Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs das Auswählen eines aus einer Vielzahl von vorbestimmten dynamischen Nutzungsfällen umfasst.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs umfasst: Bestimmen mindestens eines Fahrzeugnutzungsindexes; und Vergleichen des mindestens einen Fahrzeugnutzungsindex mit einer Mehrzahl von zuvor bestimmten Fahrzeugnutzungsindizes.
Steuerungssystem nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen des mindestens einen Fahrzeugnutzungsindexes das Bestimmen eines durchschnittlichen Bewegungswertes einer Bewegung von einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugaufhängungssystems über eine Dauer umfasst.
Steuerungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steuerparameter mindestens einen der folgenden Parameter umfasst: eine Störungskennlinie, eine Motordrehzahl, einen Verbrauchsstrom, ein Motordrehmoment und einen Regenerationsstrom.
Das Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestimmung der Betriebsgrenze umfasst: Bestimmen mindestens eines Skalierungsfaktors; und Anwenden des mindestens einen Skalierungsfaktors auf eine vorbestimmte Betriebsgrenze des Steuerparameters des Aktuators.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ermittelte aktuelle dynamische Nutzung einen On-Road-Nutzungsfall oder einen Off-Road-Nutzungsfall umfasst und wobei die ermittelte Betriebsgrenze für den On-Road-Nutzungsfall höher ist als für den Off-Road-Nutzungsfall.
Fahrzeugaufhängungssystem, umfassend einen Aktuator und das Regelungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug, umfassend das Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder das Fahrzeugaufhängungssystem nach Anspruch 10.
Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugaufhängungssystems, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer aktuellen dynamischen Auslastung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von mindestens einem fahrdynamischen Parameter; Bestimmen einer Betriebsgrenze für einen Steuerparameter eines Aktuators des Fahrzeugaufhängungssystems in Abhängigkeit zumindest teilweise von der aktuellen dynamischen Nutzung des Fahrzeugs; und Steuern des Aktuators in Abhängigkeit von der Betriebsgrenze.
Nicht-transitorisches computerlesbares Medium, das computerlesbare Anweisungen enthält, die bei Ausführung durch einen Prozessor die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12 bewirken.