DE19943894B4

DE19943894B4 - Verfahren zum Stabilisieren des Fahrverhaltens

Info

Publication number: DE19943894B4
Application number: DE19943894A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Latarnik; Josef Lauer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2011-03-31
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: DE19943894A1

Abstract

Verfahren zum Stabilisieren des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit den Schritten
Erfassen von Zustandsgrößen, die das Motormoment des Fahrzeugs beschreiben
Überwachen der Zustandsgrößen oder des Motormoments auf Lastwechseländerungen
Auswerten der Lastwechseländerungen
Trennen des Motors von den angetriebenen Rädern aufgrund des ausgewerteten Ergebnisses
gekennzeichnet durch eine Nachbildung des oder eines Motorschleppmoments durch Betätigen der Bremsen des Fahrzeugs, wobei zum Stabilisieren des Fahrverhaltens des Fahrzeugs das nachgebildete Motorschleppmoment so geregelt wird, dass keine instabilen Fahrzustände auftreten können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit den Schritten
Erfassen von Zustandsgrößen, die das Motormoment des Fahrzeugs beschreiben
Überwachen der Zustandsgrößen oder des Motormoments auf Lastwechseländerungen
Auswerten der Lastwechseländerungen
Trennen des Motors von den angetriebenen Rädern, z. B. durch Einwirkung auf den Antriebsstrang, aufgrund des ausgewerteten Ergebnisses.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 36 15 639 A1 bekannt. Diese bekannte ABS-geregelte Bremsanlage vermeidet, daß das Schleppmoment des Motors die angetriebenen Räder soweit abbremst, daß die Räder in den Schlupfbereich geraten und das Fahrzeug insgesamt in einen instabilen Fahrzustand gelangt, indem über eine auf den Antriebsstrang einwirkende Stellvorrichtung eine teilweise oder vollständige Trennung des Fahrzeugmotors von den angetriebenen Fahrzeugrädern vorgenommen wird. Durch die Trennung der angetriebenen Fahrzeugräder von dem Motor soll eine Reduzierung oder eine völlige Eliminierung der Wirkung des Motorschleppmoments auf die angetriebenen Räder ermöglicht werden. Die auf den Antriebsstrang einwirkende Stellvorrichtung wird entsprechend einem im Antiblockiersystem installierten Algorithmus betätigt, dem bekanntermaßen von Raddrehzahlsensoren, die jedem Rad zugeordnet sind, ein der Rad-Umfangsgeschwindigkeit proportionales Spannungssignal zugeführt wird.
Weiterhin ist es aus der EP 0754588 A1 bekannt, bei Lastwechseländerungen ein Motorschleppmoment durch Anlegen eines regenerativen Bremsmoments nachzubilden. Dadurch soll das Fahrgefühl eines Hybridfahrzeugs dem eines konventionellen Fahrzeugs nachempfunden werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Stabilisieren des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem einerseits die negativen Einflüsse des Motorschleppmoments, wie instabiles Fahrverhalten bzw. instabile Fahrzustände, vermieden werden und andererseits das Fahrverhalten des Fahrzeugs an den Fahrerwunsch angepaßt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch eine Nachbildung des oder eines Motorschleppmoments durch Betätigung der Bremsen des Fahrzeugs bei von dem Fahrzeugmotor getrennten, angetriebenen Fahrzeugrädern, wird ein Motorschleppmoment erzeugt, welches entsprechend einer Zeitfunktion wahlweise konstant oder in Abhängigkeit von Regelgrößen, wie z. B. dem Reibwert der Fahrbahn, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugmasse, der Gas-Pedalstellung und dergleichen, geregelt wird, um eine definierte Verzögerung des Fahrzeugs zu erzielen. Das Motorschleppmoment wird zu dem Zeitpunkt durch selbsttätiges, d. h. vom Fahrer unabhängiges, Bremsen erzeugt, wenn das vom Fahrzeugmotor erzeugte Motorschleppmoment auftreten würde. Hierdurch wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs entsprechend den Erwartungen des Fahrers geregelt, ohne daß instabile Fahrzustände durch das Motorschleppmoment auftreten können, da die Regelstrategie des Fahrzeugreglers dem stabilen Fahrzustand eine höhere Priorität zuordnet als dem Komfort des Fahrers, der ein Motorschleppmoment erwartet, welches immer dann durch eine entsprechende Bremsbetätigung nachgebildet wird, wenn sich das Fahrzeug im stabilen Bereich befindet. Durch das steuer- bzw. regelbare Motorschleppmoment können in Abhängigkeit von der Fahrsituation Motorschleppmomente derart nachgebildet werden, daß von extremen Fahrzeugverzögerungen bis hin zur nahezu ungebremsten Fahrzeugbewegung, alle Fahrsituationen berücksichtigt werden können.
Tritt beispielsweise bei einer Kurvenfahrt ein instabiles Fahrverhalten auf, welches einen Regeleingriff von einem ESP(elektronisches Stabilitätsprogramm)-Regler auslösen würde, steuert der Fahrer normalerweise über die Gas-Pedalbetätigung bis in einen negativen Motor-Momentenbereich, der sich im allgemeinen als Schleppmoment des Fahrzeugmotors sowie als Verzögerung des Fahrzeugs darstellt. Durch das Erfassen von Zustandsgrößen, die das Motormoment repräsentieren, wird der vom Fahrer vorgegebene Lastwechsel überwacht und in Abhängigkeit von dem überwachten Ergebnis die angetriebenen Räder vom Fahrzeugmotor getrennt. Die Trennung der angetriebenen Räder vom Motor erfolgt vorzugsweise durch einen automatischen Auskuppelvorgang. Parallel zur Einwirkung auf den Antriebsstrang oder danach, wird das Motorschleppmoment, vorzugsweise in Abhängigkeit von weiteren Größen, durch Bremsen des Fahrzeugs nachgebildet. Dabei ist es im instabilen Fahrzustand vorteilhaft möglich, das Motorschleppmoment durch Betätigung der Bremsen so nachzubilden, daß gegenüber dem normalerweise vom Fahrzeugmotor erzeugten Motorschleppmoment eine wesentlich erhöhte Verzögerung des Fahrzeugs erzeugt wird und ggf. der Eingriff des ESP-Reglers, d. h. die Erzeugung eines Giermoments, welches eine Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse bewirkt, das entgegengesetzt zum übersteuernden oder untersteuernden Fahrverhalten des Fahrzeugs wirkt, zu vermeiden.
Dadurch, daß das Fahrzeug während stabiler Fahrsituationen mittels der Bremsen um 0,2 bis 0,5 g, vorzugsweise 0,3 g, oder in Abhängigkeit der Gas-Pedalstellung verzögert wird, wird ein Bremsmoment proportional zum Motorschleppmoment erzeugt, welches für den Fahrer des Fahrzeugs zu keinerlei Komforteinbuße führt, da das Bremsmoment das vom Fahrer über die Pedalbetätigung vorgegebene Motorschleppmoment nachbildet, mit dem Unterschied, daß es über eine vorgegebene Zeitfunktion konstant oder regelbar ist. Vorteilhaft werden die angetriebenen Räder gleichmäßig gebremst, um so Instabilitäten über den Bremsvorgang zu vermeiden.
Über eine Zeitfunktion wird die Betätigung der Bremsen geregelt, vorzugsweise über eine Zeit zwischen 2 und 6, insbesondere 4 sec. Die Zeitdauer wurde aus empirischen Werten ermittelt, die über eine Mittelwertbildung gewonnen wurden.
Vorteilhaft wird der Bremsdruck überwacht und eine konstante Bremsdruckregelung angestrebt, die eine konstante Fahrzeugverzögerung bewirkt. Wie vorstehend ausgeführt, ist selbstverständlich auch eine diskontinuierliche Bremsdruckregelung möglich, die abhängig von Zustandsgrößen, die das Fahrverhalten des Fahrzeugs beschreiben oder die auf Eingaben durch den Fahrer ansprechen, erfolgt. Dabei ist die Überwachung und Erfassung der Motordrehzahl des Fahrzeugs besonders vorteilhaft, da hier das Motorschleppmoment in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder deren Ableitungen in dem Regler festgelegt werden kann.
Um eine Nachbildung eines oder des Motorschleppmoments durch Betätigen der Bremsen und damit eine automatische Trennung der angetriebenen Räder vom Motor bei einem vom Fahrer eingeleiteten Kupplungsvorgang zu unterbinden, wird eine an einem Kupplungsschalter anstehende Information, daß vom Fahrer ein- oder ausgekuppelt wird, zur Unterdrückung des Vorganges der Nachbildung eines Motorschleppmoments durch Bremsen verwendet. Bevorzugt wird die Nachbildung eines Motorschleppmoments durch Bremsen über eine Zeitfunktion unterbunden, die über eine vorgegebene Zeitspanne ab oder während dem Ein- oder Auskuppelvorgang durch den Fahrer den Vorgang Motorschleppmoment nach bildung verhindert.
In der Zeichnung ist das vom Fahrer, beispielsweise durch Pedalbetätigung, vorgegebene Motormoment M_M dargestellt. Das bis zum Zeitpunkt T₁ konstante M_M wird vom Fahrer ab dem Zeitpunkt T₂ in einem negativen Momentenbereich gesteuert, der sich als Schleppmoment des Fahrzeugmotors sowie als Verzögerung darstellt. Durch Messung, Überwachung und Auswertung von Zustandsgrößen, beispielsweise der Motordrehzahl, werden Steuer- und/oder Regelsignale generiert, die Stellelemente betätigen, welche zum Zeitpunkt T₂ die angetriebenen Räder des Fahrzeugs vom Fahrzeugmotor trennen. Das von den Stellelementen aufgebrachte Kupplungsmoment zum Auskuppeln des Ganges ist mit K_M,A bezeichnet. Ebenfalls zum Zeitpunkt T₂ wird ein Bremsmoment B_M erzeugt. Das Bremsmoment B_M kann proportional zum negativen Motormoment erzeugt werden, wenn vom Fahrer ein Motorschleppmoment vorgegeben wird. Über eine geeignete Zeitfunktion, beispielsweise zwischen 2 bis 6 sec., vorzugsweise 4 sec., werden die Bremsen mit einer Bremskraft angesteuert und eingeregelt, daß das Fahrzeug mit etwa 0,3 g bei ausgekuppeltem Motormoment (= 0) verzögert. Bei einer Ausbildung der Bremsanlage als Hydraulikbremse wird mit dem an sich bei einer Bremsanlage zur Fahrstabilitätsregelung bekannten Drucksensor der Bremsdruck gemessen und genau und komfortabel eingeregelt. Zum Zeitpunkt T₄ folgt die Bremsdruckregelung und damit das Bremsmoment B_M dem Motormoment M_M invers. Zum Zeitpunkt T₅, wenn der Fahrzeugmotor das negative Motormoment kompensiert hat und in den lastfreien Zustand übergeht, erfolgt ein Einkuppelvorgang mit dem Kupplungsmoment K_M,E. Vorzugsweise wird mit dem Einkuppeln abgewartet, bis der Motor ein entsprechend der Getriebestufe passende Drehzahl erreicht. Die Bremsen werden zum Zeitpunkt T₅ nicht mehr betätigt.
Wie die Zeichnung zeigt, wird ein nahezu konstantes Bremsmoment vorgegeben, durch welches das Motorschleppmoment nachgebildet wird. Das Verfahren nach der Erfindung wird bevorzugt bei einer Fahrstabilitätsregelung eingesetzt, also bei einem ESP(elektronisches Stabilitätsprogramm)-System, mittels welchem ein Drehmoment um die Hochachse des Fahrzeugs erzeugt wird, wenn das Fahrzeug ein über einem Schwellenwert liegendes Übersteuer- oder Untersteuerverhalten zeigt.
Nach einem Ausführungsbeispiel wird das Motormoment nachbildende Bremsmoment in Abhängigkeit von weiteren Zustandsgrößen des Fahrzeugs verändert, d. h. es wird ein Motorschleppmoment nachgebildet, welches keinen konstanten Verlauf aufweist und bei dem beispielsweise der Reibwert zwischen den Reifen und der Fahrbahn berücksichtigt ist.
Während der Nachbildung des Motorschleppmoments durch ein Bremsmoment ist eine zusätzliche Einbremsmöglichkeit für den Fahrer jederzeit gewährleistet, da nur die angetriebene Achse vom Regelsystem gebremst wird. Dem Fahrer bleibt somit die Möglichkeit, über die nicht angetriebene Achse einzubremsen. Eine Druckerhöhung durch den Fahrer ist immer gewährleistet.
Der Fahrer kann während der gesamten Zeitdauer T₂–T₅ des aufgebrachten Kupplungsmoments bzw. während der Betätigung der Bremsen die Gangstufe wechseln, da die Kupplung über die Stellelemente geöffnet ist.

Claims

Verfahren zum Stabilisieren des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit den Schritten Erfassen von Zustandsgrößen, die das Motormoment des Fahrzeugs beschreiben Überwachen der Zustandsgrößen oder des Motormoments auf Lastwechseländerungen Auswerten der Lastwechseländerungen Trennen des Motors von den angetriebenen Rädern aufgrund des ausgewerteten Ergebnisses gekennzeichnet durch eine Nachbildung des oder eines Motorschleppmoments durch Betätigen der Bremsen des Fahrzeugs, wobei zum Stabilisieren des Fahrverhaltens des Fahrzeugs das nachgebildete Motorschleppmoment so geregelt wird, dass keine instabilen Fahrzustände auftreten können.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mittels der Bremsen zwischen 0,2 und 0,5 g verzögert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mittels der Bremsen zwischen 0,25 und 0,35 g verzögert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung proportional zur Gas-Pedalstellung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebenen Räder gleichmäßig gebremst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Zeitfunktion die Betätigung der Bremsen geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen während eines Zeitraums zwischen 2 und 6 sec. betätigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen während eines Zeitraums von 4 sec. betätigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruck überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Verwendung des Verfahrens bei einem Fahrstabilitätssystem oder einem elektronischen Stabilitätsprogramm.