WO2010034543A1 - Verfahren zur erzeugung eines fahrzeug-differenzmoments - Google Patents
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- B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
- B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
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- B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
- B60T2270/30—ESP control system
- B60T2270/303—Stability control with active acceleration
Definitions
- the invention relates to a method for generating a difference moment acting on a vehicle according to the preamble of claim 1.
- a method for stabilizing a vehicle in a driving-dynamic limit situation in which a vehicle controller engages by automatically actuating at least one wheel brake in the driving operation.
- an additional drive torque is generated on at least one wheel, which causes an additional yaw moment, which supports the stabilizing effect of the braking intervention.
- the braking deceleration which is due to the situation, can also depend on the situation
- the control of the wheel brakes via a vehicle control system such as an ESP system
- the invention is based on the object, the function of a vehicle control device, which is a wheel brake for
- the inventive method is based on a
- Vehicle control system in a vehicle comprising a vehicle control device, which comprises at least one wheel brake, and a further actuator via which a differential torque acting on the vehicle is to be generated separately from the wheel brake.
- the differential torque is used to generate a stabilizing yawing moment on at least one axis, for example for stabilizing an over / understeering vehicle.
- the differential torque is used for traction assistance by generating a blocking effect by a differential braking torque (active braking of the spinning wheel) or a differential drive torque to a driven Axis for maintaining traction on one-sided smooth surfaces ( ⁇ Sp i lt ) is applied.
- a differential braking torque active braking of the spinning wheel
- ⁇ Sp i lt differential drive torque to a driven Axis for maintaining traction on one-sided smooth surfaces
- Axis exerts an intended blocking effect in the case of ⁇ sp i lt ; the resulting yaw moment is accepted with approval.
- the desired difference moment occurs primarily via the further actuator which functions independently of the actuation of the wheel brake unit.
- the wheel brake unit is used only in the event that the desired differential torque is set only partially or not at all via the further actuator.
- a hierarchy is set when setting the desired differential torque.
- the differential torque is preferably provided via the further actuator, the vehicle control device, which comprises a control unit and the wheel brake, is used only in addition.
- the vehicle control device which comprises a control unit and the wheel brake.
- This hierarchical structure has various advantages with regard to the integration of different systems and also with regard to comfort.
- different and separately formed vehicle control devices and actuators in the manner of a modular system can be combined with one another or integrated in the vehicle. These vehicle control devices or actuators can thus be manufactured as individual modules independently of each other and combined in the vehicle to form an overall system.
- the vehicle control device which acts on the wheel brake unit, here comes to a so-called watchdog or monitoring function, since the difference moment is generated primarily via the further actuator and not on the wheel brake and the wheel brake are activated only in the event that Generation of the differential torque alone on the other actuator is not ensured in a sufficient manner.
- various types of further actuators can be integrated together with the vehicle control device acting on the wheel brakes into a vehicle control overall system.
- the other actuator is able to produce a differential torque in the vehicle, including in particular active to be set actuators with an asymmetric distribution of drive torque.
- torque vectoring systems which include an active coupling member for driving torque distribution between the driven wheels of an axle or between driven wheels of different axes.
- electromotive drives for example wheel hub motors, via which different levels of drive torque can be applied to different vehicle wheels.
- Such electric motors are preferably part of a hybrid drive, which includes not only the electric motors but also an internal combustion engine.
- the drive of the vehicle but also takes place exclusively by electric motor.
- Another way to set an additional differential torque via an active actuator represents a rear-wheel steering.
- the additional actuator can either be provided with its own control unit or be integrated into the control structure of the wheel brakes acting on the vehicle control device.
- the further actuator is part of a separate vehicle control system, which is brought together with the wheel brake acting on the vehicle control device.
- the second case ie in another actuator without its own control unit, can be relatively simple
- Actuator systems are used, wherein the control is performed to adjust the desired differential torque in the further actuator via the controller structure of the wheel brakes acting on the vehicle control device.
- Vehicle control device and further actuator in which the differential torque is preferably used via the further actuator, has the advantage that in case of failure of the other actuator, the desired differential torque at least partially, but preferably can be provided by the wheel brakes acting on the vehicle control device due to their monitoring function occurs immediately when the desired differential torque can not or not completely generated by the other actuator. This gives additional security with regard to a system failure.
- the actually realized control variable of the further actuator is provided as an operating point for the control unit, which is assigned to the wheel brake.
- This procedure is particularly suitable in the embodiment of the further actuator as part of an independent vehicle control device, which is equipped with its own control unit.
- Wheel brakes acting on vehicle control device uses the actual realized manipulated variable as the operating point, so that the Control in which the wheel brakes acting on vehicle control device put on a better output value and thus can react faster or more spontaneously in the event that the desired differential torque can not be provided completely by the other actuator.
- the other actuator adjusts the differential torque completely, the operating point at which the control unit of the wheel brakes acting vehicle control device, so dimensioned that no deviation arises and thus the wheel brakes also do not have to complement function to set the desired differential torque.
- a desired torque supplied by the control unit of the vehicle brake device acting on the wheel brakes is fed to the further actuator as an input variable.
- This embodiment is particularly suitable for further actuators without their own control unit, so that the control of the further actuator is taken over by the control unit of the wheel brakes acting on the vehicle control device.
- the further actuator is thus embedded in the controller structure of the vehicle control device.
- Vehicle control device supplied in each case, so both in the execution of the actuator without its own control unit as well as in the version with its own control unit.
- a manipulated variable maximum before entry into the vehicle control device, which may be a fixed quantity, but possibly also a variable, of current state variables of the vehicle and / or the other Actuator dependent size, for example, depends on the temperature of the actuator.
- the target torque delivered by the control unit is hereby limited to a desired torque maximum, which preferably also depends on the current driving state of the vehicle, for example, the vehicle speed, the lateral acceleration or the coefficient of friction between the wheels and the road.
- the differential torque can be adapted to the current driving condition, for safety reasons, for example, at a very low coefficient of friction, a limitation can be performed.
- the vehicle control device for acting on the wheel brake is, in particular, an ESP control system (electronic stability program), via whose control signals the wheel brakes can be applied to vehicle wheels on opposite sides.
- ESP control system electronic stability program
- the wheel brakes can be applied to vehicle wheels on opposite sides.
- another vehicle controller into consideration such as a traction control or anti-lock braking system.
- FIG. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a vehicle control device for applying wheel brakes to the vehicle wheels and with a torque vectoring system for the active distribution of
- FIG. 2 is a block diagram showing the overall structure of the vehicle control device for applying the wheel brakes and the torque vectoring system.
- the motor vehicle 1 shown in FIG. 1 has front wheels 2 and 3 on a front axle 16 and rear wheels 4 and 5 on a rear axle 17, wherein each wheel is assigned a wheel brake unit 6, 7, 8, 9.
- the wheel brake units 6 to 9 are adjusted by actuating signals of a control or control unit 10, which is an example of part of an ESP control system.
- the Regel instant. Control unit 10 sensor signals of a sensor 11 are supplied, which may include both an environment sensor for detecting the vehicle environment and a state sensor for detecting the current vehicle condition.
- the environmental sensor system includes, for example, radar sensors or optical sensors, with the state sensors can be determined vehicle state variables of longitudinal and / or lateral dynamics such as vehicle speed, vehicle deceleration, lateral acceleration or wheel slip.
- the motor vehicle 1 is also equipped with a front and a rear torque vectoring system 12 and 13, respectively, which is an actively adjustable clutch actuator for distributing drive torque between a left and a right driven wheel of an axle.
- Each torque vectoring system 12 or 13 is assigned a control unit 14 or 15, wherein the control units 14 and 15 communicate with the central control or control unit 10.
- the torque vectoring systems 12 and 13 acting on different axes can also be set by a common control unit.
- each axis 16, 17 of the motor vehicle 1 is associated with a torque vectoring system 12 or 13, so it is a vehicle with two driven Axes. In principle, however, it is also sufficient within the scope of the invention to provide a torque vectoring system only on a driven axle.
- the invention not to provide a torque vectoring system, but wheel hub motors in the vehicle wheels, the wheel hub motors of opposite vehicle wheels are separately controlled, so that in this way different drive torques can be applied to opposite vehicle wheels ,
- Both via the vehicle control device for acting on the wheel brake, which includes the control unit or control unit 10 and the wheel brake units 6 to 9, as well as via the torque vectoring system 12 and 13 respectively acting on the vehicle differential torque can be generated.
- FIG. 2 shows the overall structure with the vehicle control device 20 for acting on the wheel brake units 6 to 9 and the torque vectoring system 12, 13.
- the vehicle control device 20 includes the control unit 10, which supplies at the output as a control variable a control deviation ⁇ v Dlf of the wheel difference speed v Dlf , which indicates the speed difference between the wheels of an axle, and / or a control deviation ⁇ v yaw of the yaw rate v yaw .
- the controlled variable v Dlf or v yaw enters into a control unit 21 of the vehicle control device 20, which supplies a differential torque M Dlf as a manipulated variable.
- the differential torque M Dlf represents a desired torque, which is initially limited in a subsequent limiting unit 22 to a desired torque maximum M Dlf; Lim , which expediently depends on the current state variables of the motor vehicle, for example on the vehicle speed , the lateral acceleration or the coefficient of friction between them Wheels of the vehicle and the road.
- the current actually realized differential torque M Dlf Act subtracted as a manipulated variable limited Lim setpoint torque M Dlf for determining a control deviation .DELTA.M Dlf; Following the limiting unit 22 is in a differential point from the optionally on the Sollmoment- maximum M Dlf.
- Control deviation .DELTA.M Dlf then enters a dynamic model of the torque vectoring system 12, 13 containing unit 23, which has the task of a possible phase difference between the pressure control in the wheel brake of the vehicle control device 20 and in the actuator of the torque vectoring Systems 12, 13 compensate.
- phase differences can occur due to the faster response of the wheel brakes compared to the actuator of the torque vectoring system.
- the dynamic model in the unit 23 such phase differences are compensated.
- the dynamized control deviation flows into a further limiting unit 24, in which, analogously to the limiting unit 22, a limitation is preferably carried out as a function of the current state variables of the vehicle, for example the vehicle speed.
- the limitation unit 24 takes into account the particularly sensitive response of the dynamic vehicle behavior to an intervention via the wheel brakes.
- the control deviation finally enters the last block of the vehicle control device, which contains the wheel brake units 6 to 9, via which the desired pressure p L or p R in the wheel brake units on the vehicle wheels is different
- Vehicle pages is set. In this way, it is possible to generate a desired differential torque in the vehicle via the vehicle control device 20 and the application of the wheel brake units.
- the overall system shown in FIG. 2 contains, in addition to the vehicle control device 20, also the torque vectoring system 12, 13, via which likewise a differential torque in the vehicle can be adjusted to different vehicle wheels by a different drive torque distribution. in the
- switches S1 and S2 The various operating modes in the interaction of vehicle control device 20 and torque vectoring system 12, 13 are symbolized by switches S1 and S2.
- the switch Sl is located between the output of a limiting unit 26, which is associated with the torque vectoring system 12, 13, and the controller unit 22, which is part of the vehicle control device 20.
- the switch S2 is located in a feedback path between the output of the control unit 21 downstream limiting unit 22 and the input of the torque vectoring system 12, 13, and in front of another limiting unit 25 which is arranged in this feedback branch.
- the switches S1 and S2 are symbolic of the presence (closed switch) or absence (open switch) of a corresponding connection between said units of the overall system.
- the switch S1 is closed and the switch S2 is opened.
- This operating mode is preferably used in the event that the further actuator for generating a differential torque - in the exemplary embodiment, the torque vectoring system - is provided with its own control unit, via which the desired differential torque on the
- Torque vectoring system is set.
- the feedback loop between the output of the controller unit 21 of the vehicle controller 20 and the input of the torque vectoring system 12, 13 is not mandatory.
- Actuating variable M Dlf; Act which is optionally limited to a manipulated variable maximum M Dlf; Pot in a limiting unit 26, is supplied to the vehicle control device 20 as input variable of the control unit 21.
- the actually realized manipulated variable M Dlf; Act serves as an operating point in the control unit 21 for determining the manipulated variable torque M Dlf .
- the realized manipulated variable M Dlf; Act represents the operating point of the control circuit the I component. Building on this operating point is a better response of the controller or a faster setting of the desired moment feasible.
- the realized manipulated variable M Dlf; Act is supplied to the point of difference as an input variable, specifically on the output side of the limiting unit 22, which adjoins the regulator unit 21.
- the realized manipulated variable M Dlf; Act is subtracted from the calculated manipulated variable M Dlf , whereby the control deviation ⁇ M Dlf is obtained.
- the switch S1 is open and the switch S2 is closed.
- This mode is preferably used for actuators 12, 13 without its own control unit.
- a return branch for returning the setpoint torque M Dlf as an input variable for the further actuator 12, 13 is closed.
- the limiting unit 25 for limiting is contained to a maximum, the manipulated variable to be supplied to the further actuator 12, 13 is referred to as the set input variable with M Dlf; Tar .
- M Dlf; Pot which is the maximum torque that can be set via the further control element 12, 13.
- M Dlf; Pot can be a fixed Be size, but optionally also variable, for example, depending on the current temperature in the other actuator.
- the vehicle control device 20 is used as a backup function in the event that the desired differential torque is not adjustable via the further actuator 12, 13 in the vehicle is. Only in these cases does one get one
- the supplementary function of the vehicle control device 20 also comes into play in the event that the further actuator 12, 13 completely fails. In this case, the differential torque is set completely via the application of the wheel brake.
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Erzeugung eines auf ein Fahrzeug wirkenden Differenzmoments wird durch Betätigen einer Radbremseinheit ein Differenzmoment zwischen zwei Fahrzeugrädern eingestellt und über ein weiteres Stellglied separat von der Radbremseinheit ein Differenzmoment erzeugt. Die Einstellung des gewünschten Differenzmoments erfolgt primär über das weitere Stellglied, wobei die Radbremseinheit ergänzend für den Fall zum Einsatz kommt, dass das Differenzmoment nicht über das weitere Stellglied einzustellen ist.
Description
Beschreibung
Titel
Verfahren zur Erzeugung eines Fahrzeug-Differenzmoments
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines auf ein Fahrzeug wirkenden Differenzmoments nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2006 031 511 Al ist ein Verfahren zum Stabilisieren eines Fahrzeugs in einer fahrdynamischen Grenzsituation bekannt, bei dem ein Fahrzeugregler durch automatisches Betätigen wenigstens einer Radbremse in den Fahrbetrieb eingreift. Um den Stabilisierungsvorgang schneller durchzuführen, wird an wenigstens einem Rad ein zusätzliches Antriebsmoment erzeugt, das ein zusätzliches Giermoment bewirkt, welches die stabilisierende Wirkung des Bremseingriffs unterstützt. Neben der Stabilisierungswirkung kann situationsbezogen auch die Bremsverzögerung, welche durch
Bremseingriff eintritt, durch das zusätzliche Antriebsmoment teilweise oder vollständig kompensiert werden.
Die Ansteuerung der Radbremsen erfolgt über ein Fahrzeugregelsystem wie beispielsweise ein ESP-System
(elektronisches Stabilitätsprogramm) oder ein ABS (Anti- Blockiersystem) . Bei dem Zusammenspiel von Bremsen der Räder einerseits und Aufbringen eines Antriebsmomentes andererseits ist darauf zu achten, dass die prinzipiell gegensinnigen Einflüsse von der Radbremse und von dem Antriebsmoment nicht zu Komforteinschränkungen führen. Zugleich sollen sich die stabilisierenden Wirkungen in bestmöglicher Weise ergänzen.
Außerdem ist darauf zu achten, dass die Verteilung von Antriebsmomenten auf die Fahrzeugräder sowie das Abbremsen einzelner Räder üblicherweise mit unterschiedlichen Fahrzeugregelsystemen durchgeführt wird, die im Fahrzeug aufeinander abzustimmen bzw. zu integrieren sind.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktion einer Fahrzeugregeleinrichtung, welche eine Radbremseinheit zum
Aufbringen eines Differenzmomentes beaufschlagt, in möglichst effizienter Weise mit einem Stellglied zu kombinieren, welches separat von der Radbremseinheit ausgebildet ist und ebenfalls ein Differenzmoment auf das Fahrzeug erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von einem
Fahrzeugregelsystem in einem Fahrzeug, bestehend aus einer Fahrzeugregeleinrichtung, welche mindestens eine Radbremseinheit umfasst, sowie einem weiteren Stellglied, über das separat von der Radbremseinheit ein auf das Fahrzeug wirkendes Differenzmoment zu erzeugen ist. Damit besteht die Möglichkeit, sowohl über die Fahrzeugregeleinrichtung und die Ansteuerung der Radbremseinheiten als auch über das weitere Stellglied jeweils ein Differenzmoment im Fahrzeug bereitzustellen.
Dem Differenzmoment kommen zwei wesentliche Aufgaben zu: Zum einen dient das Differenzmoment zur Erzeugung eines stabilisierenden Giermoments an mindestens einer Achse, beispielsweise zur Stabilisierung eines über/untersteuernden Fahrzeugs. Zum andern dient das Differenzmoment zur Traktionsunterstützung durch Erzeugung einer Sperrwirkung, indem ein Differenzbremsmoment (aktives Bremsen des durchdrehenden Rades) oder ein Differenzantriebsmoment an einer angetriebenen
Achse zur Aufrechterhaltung der Traktion auf einseitig glatten Untergründen (μspilt) aufgebracht wird. Hierbei werden in der Regel im Traktionsfall im Anfahrbereich deutlich grossere Differenzmomente als beim Stabilisierungsfall des Fahrzeugs benötigt. Ein Diffenzmoment an zumindest einer angetriebenen
Achse übt eine beabsichtigte Sperrwirkung im Fall von μspilt aus; das dabei entstehende Giermoment wird billigend in Kauf genommen .
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das gewünschte Differenzmoment primär über das weitere Stellglied erfolgt, welches unabhängig von der Betätigung der Radbremseinheit funktioniert. Die Radbremseinheit kommt nur für den Fall ergänzend zum Einsatz, dass das gewünschte Differenzmoment nur zum Teil oder gar nicht über das weitere Stellglied einzustellen ist.
Auf diese Weise wird eine Hierarchie bei der Einstellung des gewünschten Differenzmomentes festgelegt. Das Differenzmoment wird bevorzugt über das weitere Stellglied bereitgestellt, die Fahrzeugregeleinrichtung, welche eine Regeleinheit sowie die Radbremseinheiten umfasst, kommt nur ergänzend zum Einsatz. Diese hierarchische Struktur weist verschiedene Vorteile im Hinblick auf die Integration verschiedener Systeme und auch im Hinblick auf den Komfort auf. Es können zum einen unterschiedliche und separat voneinander ausgebildete Fahrzeugregeleinrichtungen und Stellglieder nach Art eines modular aufgebauten Systems miteinander kombiniert bzw. im Fahrzeug integriert werden. Diese Fahrzeugregeleinrichtungen bzw. Stellglieder können somit als einzelne Module unabhängig voneinander gefertigt werden und im Fahrzeug zu einem Gesamtsystem kombiniert werden. Der Fahrzeugregeleinrichtung, die die Radbremseinheit beaufschlagt, kommt hierbei eine sogenannte Watchdog- bzw. Überwachungsfunktion zu, da das Differenzmoment primär über das weitere Stellglied und nicht über die Radbremseinheiten erzeugt wird und die Radbremseinheiten nur für den Fall aktiviert werden, dass die
Erzeugung des Differenzmoments allein über das weitere Stellglied nicht in hinreichender Weise sichergestellt ist. Das bedeutet für den Regelfall, dass das Differenzmoment ausschließlich über das weitere Stellglied erzeugt wird, was zu einer Komfortverbesserung beiträgt, da das weitere Stellglied üblicherweise ein Antriebsmoment gezielt auf eines oder auf mehrere Fahrzeugräder verteilt und somit keine im Prinzip gegenläufigen Momente auf die Fahrzeugräder wirken.
Die Integration der verschiedenen Systeme lässt sich auch in einfacher Weise bewerkstelligen, da beide Systeme momentenbasiert sind und auf der Basis der Momente gemeinsame Regelstrategien durchführbar sind. Beispielsweise wird eine Stellgröße eines Systems dem anderen System als Eingangsgröße zugeführt.
Grundsätzlich können verschiedene Typen von weiteren Stellgliedern gemeinsam mit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung zu einem Fahrzeugregelgesamtsystem integriert werden. Voraussetzung ist lediglich, dass das weitere Stellglied in der Lage ist, ein Differenzmoment im Fahrzeug zu erzeugen, wozu insbesondere aktiv einzustellende Stellglieder mit einer asymmetrischen Verteilung von Antriebsmomenten zählen. Hierunter fallen sogenannte Torque-Vectoring-Systeme, die ein aktives Kupplungsglied zur Antriebsmomentenverteilung zwischen den angetriebenen Rädern einer Achse bzw. zwischen angetriebenen Rädern unterschiedlicher Achsen umfassen. Darüber hinaus kommen auch elektromotorische Antriebe in Betracht, beispielsweise Radnabenmotoren, über die unterschiedlich hohe Antriebsmomente auf verschiedene Fahrzeugräder aufgebracht werden können.
Derartige Elektromotoren sind vorzugsweise Bestandteil eines Hybridantriebs, zu dem neben den Elektromotoren auch ein Verbrennungsmotor zählt. Gegebenenfalls erfolgt der Antrieb des Fahrzeuges aber auch ausschließlich elektromotorisch. Eine weitere Möglichkeit, ein zusätzliches Differenzmoment über ein aktives Stellglied einzustellen, stellt beispielsweise eine Hinterradlenkung dar.
Das zusätzliche Stellglied kann entweder mit einer eigenen Reglereinheit versehen sein oder in die Regelstruktur der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung integriert werden. Im ersten Fall, also mit eigener Reglereinheit, ist das weitere Stellglied Bestandteil eines eigenen Fahrzeugregelsystems, welches mit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung zusammengeführt wird. Im zweiten Fall, also bei einem weiteren Stellglied ohne eigene Reglereinheit, können verhältnismäßig einfach aufgebaute
Stellgliedsysteme verwendet werden, wobei die Regelung zur Einstellung des gewünschten Differenzmoments im weiteren Stellglied über die Reglerstruktur der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung durchgeführt wird.
Die genannte Struktur mit modular aufgebauter
Fahrzeugregeleinrichtung und weiterem Stellglied, bei der das Differenzmoment bevorzugt über das weitere Stellglied eingesetzt wird, weist den Vorteil auf, dass bei einem Ausfall des weiteren Stellglieds das gewünschte Differenzmoment zumindest teilweise, vorzugsweise aber vollständig von der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung bereitgestellt werden kann, die aufgrund ihrer Überwachungsfunktion sofort eintritt, wenn das gewünschte Differenzmoment nicht oder nicht vollständig von dem weiteren Stellglied erzeugt werden kann. Man erhält auf diese Weise eine zusätzliche Sicherheit im Hinblick auf einen Systemausfall .
Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die tatsächlich realisierte Stellgröße des weiteren Stellgliedes als Arbeitspunkt für die Reglereinheit bereitgestellt wird, die der Radbremseinheit zugeordnet ist. Diese Vorgehensweise eignet sich insbesondere in der Ausführung des weiteren Stellgliedes als Bestandteil einer eigenständigen Fahrzeugregeleinrichtung, die mit einer eigenen Reglereinheit ausgestattet ist. Die die
Radbremsen beaufschlagende Fahrzeugregeleinrichtung nutzt die tatsächlich realisierte Stellgröße als Arbeitspunkt, so dass die
Regelung in der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung auf einem besseren Ausgangswert aufsetzen und damit schneller bzw. spontaner reagieren kann für den Fall, dass das gewünschte Differenzmoment nicht vollständig von dem weiteren Stellglied bereitgestellt werden kann. Sofern jedoch das weitere Stellglied das Differenzmoment vollständig einstellt, ist der Arbeitspunkt, auf dem die Reglereinheit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung aufsetzt, so bemessen, dass keine Regelabweichung entsteht und somit die Radbremsen auch nicht ergänzend in Funktion treten müssen, um das gewünschte Differenzmoment einzustellen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass ein von der Reglereinheit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung geliefertes Sollmoment dem weiteren Stellglied als Eingangsgröße zugeführt wird. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für weitere Stellglieder ohne eigene Reglereinheit, so dass die Regelung des weiteren Stellglieds von der Reglereinheit der die Radbremsen beaufschlagenden Fahrzeugregeleinrichtung übernommen wird. Das weitere Stellglied wird somit in die Reglerstruktur der Fahrzeugregeleinrichtung eingebettet .
Die tatsächlich realisierte Stellgröße des weiteren Stellglieds wird der die Radbremsen beaufschlagenden
Fahrzeugregeleinrichtung in jedem Fall zugeführt, also sowohl bei der Ausführung des Stellglieds ohne eigene Reglereinheit als auch in der Ausführung mit eigener Reglereinheit. Hierbei kann es aber zweckmäßig sein, vor dem Eingang in die Fahrzeugregeleinrichtung eine Begrenzung auf ein Stellgrößen- Maximum vorzunehmen, bei dem es sich um eine feste Größe handeln kann, gegebenenfalls aber auch um eine variable, von aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeugs und/oder des weiteren Stellglieds abhängige Größe, die beispielsweise von der Temperatur des Stellglieds abhängt. Hiermit wird sichergestellt, dass insbesondere bei einer Einbettung des weiteren Stellglieds in die Reglerstruktur der die Radbremsen beaufschlagenden
Fahrzeugregeleinrichtung in dem weiteren Stellglied unter Beachtung von Randbedingungen und Sicherheitsvorschriften nur ein maximal mögliches Differenzmoment erzeugt wird. Sofern dies nicht ausreicht, um das gewünschte Differenzmoment im Fahrzeug einzustellen, tritt ergänzend die die Radbremsen beaufschlagende Fahrzeugregeleinrichtung in Kraft.
Weitere Begrenzungen können in der Fahrzeugregeleinrichtung vorgesehen sein, vorzugsweise im Anschluss an die dort vorhandene Reglereinheit. Das von der Reglereinheit gelieferte Sollmoment wird hierbei auf ein Sollmoment-Maximum begrenzt, welches vorzugsweise ebenfalls vom aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs abhängt, beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Querbeschleunigung oder dem Reibwert zwischen den Rädern und der Fahrbahn. Auf diese Weise kann das Differenzmoment an den aktuellen Fahrzustand angepasst werden, wobei aus Sicherheitsgründen, beispielsweise bei sehr niedrigem Reibwert, eine Begrenzung durchgeführt werden kann.
Die Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung der Radbremse ist insbesondere ein ESP-Regelsystem (elektronisches Stabilitätsprogramm) , über dessen Stellsignale die Radbremsen an Fahrzeugrädern gegenüberliegender Seiten beaufschlagt werden können. Grundsätzlich kommt aber auch ein sonstiger Fahrzeugregler in Betracht, beispielsweise eine Traktionskontrolle oder ein Anti-Blockiersystem.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug, das mit einer Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung von Radbremsen an den Fahrzeugrädern sowie mit einem Torque-Vectoring-System zur aktiven Verteilung von
Antriebsmomenten auf unterschiedliche Fahrzeugräder ausgestattet ist,
Fig. 2 ein Blockschaltdiagramm, das die Gesamtstruktur von der Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung der Radbremsen sowie dem Torque-Vectoring-System darstellt.
Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist Vorderräder 2 und 3 an einer Vorderachse 16 sowie Hinterräder 4 und 5 an einer Hinterachse 17 auf, wobei jedem Rad eine Radbremseinheit 6, 7, 8, 9 zugeordnet ist. Die Radbremseinheiten 6 bis 9 werden von Stellsignalen eines Regel- bzw. Steuergerätes 10 eingestellt, das beispielhaft Teil eines ESP-Regelsystems ist. Dem Regelbzw. Steuergerät 10 werden Sensorsignale einer Sensorik 11 zugeführt, die sowohl eine Umfeldsensorik zur Detektierung des Fahrzeugumfeldes als auch eine Zustandssensorik zur Detektierung des aktuellen Fahrzeugzustandes enthalten kann. Die Umfeldsensorik umfasst beispielsweise Radarsensoren oder optische Sensoren, mit den Zustandssensoren können Fahrzeugstandsgrößen der Längs- und/oder Querdynamik wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugverzögerung, Querbeschleunigung oder Radschlupfwerte ermittelt werden.
Das Kraftfahrzeug 1 ist darüber hinaus mit einem vorderen und einem hinteren Torque-Vectoring-System 12 bzw. 13 ausgestattet, bei dem es sich um ein aktiv einstellbares Kupplungsstellglied handelt zur Verteilung von Antriebsmomenten zwischen einem linken und einem rechten angetriebenen Rad einer Achse. Jedem Torque-Vectoring-System 12 bzw. 13 ist eine Reglereinheit 14 bzw. 15 zugeordnet, wobei die Reglereinheiten 14 und 15 mit dem zentralen Regel- bzw. Steuergerät 10 kommunizieren. Die an unterschiedlichen Achsen wirkenden Torque-Vectoring-Systeme 12 und 13 können aber auch von einer gemeinsamen Reglereinheit eingestellt werden.
Im Ausführungsbeispiel ist jeder Achse 16, 17 des Kraftfahrzeugs 1 jeweils ein Torque-Vectoring-System 12 bzw. 13 zugeordnet, es handelt sich somit um ein Fahrzeug mit zwei angetriebenen
Achsen. Grundsätzlich ist es aber auch im Rahmen der Erfindung ausreichend, lediglich an einer angetriebenen Achse ein Torque- Vectoring-System vorzusehen.
Darüber hinaus ist es für die Erfindung auch ausreichend bzw. möglich, kein Torque-Vectoring-System, sondern Radnabenmotoren in den Fahrzeugrädern vorzusehen, wobei die Radnabenmotoren gegenüberliegender Fahrzeugräder separat ansteuerbar sind, so dass auch auf diese Weise unterschiedliche Antriebsmomente an gegenüberliegende Fahrzeugräder aufgebracht werden können.
Sowohl über die Fahrzeugregeleinrichtung zur Beaufschlagung der Radbremse, die das Regel- bzw. Steuergerät 10 sowie die Radbremseinheiten 6 bis 9 umfasst, als auch über das Torque- Vectoring-System 12 bzw. 13 ist jeweils ein auf das Fahrzeug wirkendes Differenzmoment erzeugbar.
In Fig. 2 ist die Gesamtstruktur mit der Fahrzeugregeleinrichtung 20 zur Beaufschlagung der Radbremseinheiten 6 bis 9 und des Torque-Vectoring-Systems 12, 13 dargestellt. Die Fahrzeugregeleinrichtung 20 umfasst das Regel- bzw. Steuergerät 10, das am Ausgang als Regelgröße eine Regelabweichung ΔvDlf der Raddifferenzgeschwindigkeit vDlf, die die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Rädern einer Achse angibt, und/oder eine Regelabweichung Δvyaw der Gierrate vyaw liefert. Die Regelgröße vDlf bzw. vyaw geht in eine Reglereinheit 21 der Fahrzeugregeleinrichtung 20 ein, die als Stellgröße ein Differenzmoment MDlf liefert. Das Differenzmoment MDlf stellt ein Sollmoment dar, das zunächst in einer nachfolgenden Begrenzungseinheit 22 auf ein Sollmoment-Maximum MDlf;Lim begrenzt wird, das zweckmäßigerweise von den aktuellen Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs abhängt, beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Querbeschleunigung oder dem Reibwert zwischen den Rädern des Fahrzeuges und der Straße.
Im Anschluss an die Begrenzungseinheit 22 wird in einer Differenzstelle von dem gegebenenfalls auf das Sollmoment- Maximum MDlf;Lim begrenzten Sollmoment MDlf zur Ermittlung einer Regelabweichung ΔMDlf das aktuelle, tatsächlich realisierte Differenzmoment MDlf,Act als Stellgröße subtrahiert. Die
Regelabweichung ΔMDlf geht anschließend in eine ein dynamisches Modell des Torque-Vectoring-Systems 12, 13 enthaltende Einheit 23 ein, die die Aufgabe hat, eine eventuelle Phasendifferenz zwischen der Druckansteuerung in den Radbremseinheiten der Fahrzeugregeleinrichtung 20 und in dem Stellglied des Torque- Vectoring-Systems 12, 13 auszugleichen. Derartige Phasendifferenzen können aufgrund der schnelleren Reaktion der Radbremsen im Vergleich zum Stellglied des Torque-Vectoring- Systems auftreten. Mithilfe des dynamischen Modells in der Einheit 23 werden derartige Phasendifferenzen ausgeglichen.
Im Anschluss an die Einheit 23 fließt die dynamisierte Regelabweichung in eine weitere Begrenzungseinheit 24 ein, in der analog zur Begrenzungseinheit 22 eine Begrenzung vorzugsweise in Abhängigkeit der aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeuges wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird. Mit der Begrenzungseinheit 24 wird dem besonders sensiblen Ansprechen des dynamischen Fahrzeugverhaltens auf einen Eingriff über die Radbremsen Rechnung getragen.
Die Regelabweichung geht schließlich in den letzten Block der Fahrzeugregeleinrichtung ein, der die Radbremseinheiten 6 bis 9 enthält, über die der gewünschte Druck pL bzw. pR in den Radbremseinheiten an den Fahrzeugrädern unterschiedlicher
Fahrzeugseiten eingestellt wird. Auf diese Weise ist es möglich, über die Fahrzeugregeleinrichtung 20 und die Beaufschlagung der Radbremseinheiten ein gewünschtes Differenzmoment im Fahrzeug zu generieren .
Das in Fig. 2 dargestellte Gesamtsystem enthält zusätzlich zu der Fahrzeugregeleinrichtung 20 auch das Torque-Vectoring-System 12, 13, über das ebenfalls ein Differenzmoment im Fahrzeug durch eine unterschiedliche Antriebsmomentenverteilung auf unterschiedliche Fahrzeugräder einstellbar ist. Im
Zusammenwirken mit der Fahrzeugregeleinrichtung 20 kommen verschiedene, nachfolgend erläuterte Betriebsarten in Betracht.
Die verschiedenen Betriebsarten im Zusammenspiel von Fahrzeugregeleinrichtung 20 und Torque-Vectoring-System 12, 13 sind über Schalter Sl und S2 symbolisiert. Der Schalter Sl befindet sich zwischen dem Ausgang einer Begrenzungseinheit 26, die dem Torque-Vectoring-System 12, 13 zugeordnet ist, und der Reglereinheit 22, die Bestandteil der Fahrzeugregeleinrichtung 20 ist. Der Schalter S2 liegt in einem Rückführungsstrang zwischen dem Ausgang der der Reglereinheit 21 nachgeschalteten Begrenzungseinheit 22 und dem Eingang des Torque-Vectoring- Systems 12, 13, und zwar vor einer weiteren Begrenzungseinheit 25, die in diesem Rückführungszweig angeordnet ist. Die Schalter Sl und S2 stehen symbolisch für das Vorhandensein (geschlossener Schalter) bzw. Nichtvorhandensein (geöffneter Schalter) einer entsprechenden Verbindung zwischen den genannten Einheiten des Gesamtsystems .
In einer ersten Betriebsart ist der Schalter Sl geschlossen und der Schalter S2 geöffnet. Diese Betriebsart wird vorzugsweise für den Fall eingesetzt, dass das weitere Stellglied zum Erzeugen eines Differenzmomentes - im Ausführungsbeispiel das Torque-Vectoring-System - mit einer eigenen Reglereinheit versehen ist, über die das gewünschte Differenzmoment über das
Torque-Vectoring-System einzustellen ist. In diesem Fall ist die Rückführungsschleife zwischen dem Ausgang der Reglereinheit 21 der Fahrzeugregeleinrichtung 20 und dem Eingang des Torque- Vectoring-Systems 12, 13 nicht zwingend erforderlich.
In der ersten Betriebsart mit geschlossenem Schalter Sl wird die tatsächlich im Torque-Vectoring-System 12, 13 realisierte
Stellgröße MDlf;Act, die in einer Begrenzungseinheit 26 gegebenenfalls auf ein Stellgrößen-Maximum MDlf;Pot begrenzt wird, als Eingangsgröße der Reglereinheit 21 der Fahrzeugregeleinrichtung 20 zugeführt. Die tatsächlich realisierte Stellgröße MDlf;Act, dient als Arbeitspunkt in der Reglereinheit 21 zur Ermittlung des Stellgrößen-Momentes MDlf. Bei einer Reglereinheit 21 mit einem I-Anteil, beispielsweise einem PI-Regler, stellt die realisierte Stellgröße MDlf;Act den Arbeitspunkt des Regelkreises den I-Anteil dar. Auf diesem Arbeitspunkt aufbauend ist ein besseres Ansprechverhalten des Reglers bzw. eine schnellere Einstellung des gewünschten Momentes durchführbar.
Zusätzlich wird die realisierte Stellgröße MDlf;Act der Differenzstelle als Eingangsgröße zugeführt, und zwar auf der Ausgangsseite der Begrenzungseinheit 22, die sich an die Reglereinheit 21 anschließt. In der Differenzstelle wird, wie bereits oben beschrieben, die realisierte Stellgröße MDlf;Act von der berechneten Stellgröße MDlf subtrahiert, wodurch man die Regelabweichung ΔMDlf erhält.
In einer zweiten Betriebsart ist der Schalter Sl geöffnet und der Schalter S2 geschlossen. Diese Betriebsart wird vorzugsweise für Stellglieder 12, 13 ohne eigene Reglereinheit eingesetzt. Bei geschlossenem Schalter S2 ist ein Rückführungszweig zur Rückführung des Sollmoments MDlf als Eingangsgröße für das weitere Stellglied 12, 13 geschlossen. Im Rückführungszweig ist die Begrenzungseinheit 25 zur Begrenzung auf ein Maximum enthalten, die dem weiteren Stellglied 12, 13 zuzuführende Stellgröße als Solleingangsgröße ist mit MDlf;Tar bezeichnet.
In den Begrenzungseinheiten 25 und 26, die sich im Rückführungszweig bzw. im Zweig des weiteren Stellgliedes befinden, erfolgt eine Begrenzung auf einen Maximalwert MDlf;Pot, bei dem es sich um das über das weitere Stellglied 12, 13 maximal einstellbaren Moment handelt. MDlf;Pot kann eine feste
Größe sein, gegebenenfalls aber auch variabel, beispielsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur im weiteren Stellglied.
In beiden Fällen, also sowohl bei geschlossenem Schalter Sl und geöffnetem Schalter S2 als auch bei geöffnetem Schalter Sl und geschlossenem Schalter S2, dient die Fahrzeugregeleinrichtung 20 als Sicherungsfunktion für den Fall, dass das gewünschte Differenzmoment nicht über das weitere Stellglied 12, 13 im Fahrzeug einstellbar ist. Nur in diesen Fällen erhält man eine
Regelabweichung ΔMDlf ungleich 0, die zu einer Beaufschlagung der Radbremseinheiten 6 bis 9 führt. Kann dagegen das gewünschte Differenzmoment vollständig von dem weiteren Stellglied 12, 13 eingestellt werden, so ist die in der Regeleinheit 21 gelieferte Stellgröße MDlf identisch mit der tatsächlich realisierten
Stellgröße MDlf;Act aus dem weiteren Stellglied 12, 13, so dass auch die Regelabweichung ΔMDlf zu null wird und die Radbremseinheiten 6 bis 9 nicht betätigt werden.
Die ergänzende Funktion der Fahrzeugregeleinrichtung 20 kommt auch für den Fall zum Tragen, dass das weitere Stellglied 12, 13 vollständig ausfällt. In diesem Fall wird das Differenzmoment komplett über die Beaufschlagung der Radbremseinheiten eingestellt .
Claims
1. Verfahren zur Erzeugung eines auf ein Fahrzeug wirkenden Differenzmoments, wobei durch Betätigen einer Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein Differenzmoment zwischen zwei Fahrzeugrädern (2, 3; 4, 5) einstellbar ist und über ein weiteres Stellglied (12, 13) separat von der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein Differenzmoment erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung eines gewünschten Differenzmoments primär über das weitere Stellglied (12, 13) und unabhängig von der Betätigung der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) erfolgt, wobei die Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ergänzend für den Fall zum Einsatz kommt, dass das gewünschte Differenzmoment nicht oder nur zum Teil über das weitere Stellglied (12, 13) einzustellen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die realisierte Stellgröße (MDlf;Act) des weiteren Stellglieds (12, 13) den Arbeitspunkt einer der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) zugeordneten Reglereinheit (21) darstellt .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Reglereinheit (21) geliefertes Sollmoment (MDlf) dem weiteren Stellglied (12, 13) als Solleingangsgröße (MDlf;Tar) zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Solleingangsgröße (MDlf;Tar) auf ein Eingangsgrößen-Maximum (MDlf;Pot) begrenzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall des weiteren Stellglieds (12, 13) das gewünschte Differenzmoment vollständig über eine Abbremsung der Fahrzeugräder (2, 3, 4, 5) eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die realisierte Stellgröße (MDlf;Act) des weiteren Stellglieds (12, 13) auf ein Stellgrößen-Maximum (MDlf,pot) begrenzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgrößen- bzw. das
Eingangsgrößen-Maximum (MDlf;Pot) von aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeugs und/oder des weiteren Stellglieds (12, 13) abhängt, beispielsweise von der Temperatur des Stellglieds.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Reglereinheit (21) gelieferte Sollmoment (MDlf) auf ein Sollmoment-Maximum (MDlf;Lim) begrenzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollmoment-Maximum (MDlf;Lim) von aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeugs abhängt, beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Querbeschleunigung oder dem Reibwert .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz (ΔMDlf) von dem von der Reglereinheit (21) gelieferten Sollmoment (MDlf) und der realisierte Stellgröße (MDlf;Act) des weiteren Stellglieds (12, 13) der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) als Stellgröße zugeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz (ΔMDlf) in einem dynamischen Modell (23) des weiteren Stellglieds (12, 13) vor der Beaufschlagung der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) mit der Verstellbewegung des weiteren Stellglieds (12, 13) synchronisiert wird.
12. Fahrzeugregelsystem in einem Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer
Fahrzeugregeleinrichtung (20), die eine Reglereinheit (21) und eine Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) umfasst, wobei über die Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) eine Momentendifferenz zwischen zwei Fahrzeugrädern einstellbar ist, und mit mindestens einem weiteren Stellglied (12, 13), über das separat von der
Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein Differenzmoment erzeugbar ist.
13. Fahrzeugregelsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13) ein Achsdifferenzial mit integriertem Kupplungssystem zur
Antriebsmomentenverteilung zwischen zwei Fahrzeugrädern (2, 3; 4, 5) ist.
14. Fahrzeugregelsystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13) mindestens einen Elektromotor zum Antrieb mindestens eines Fahrzeugrades (2, 3, 4, 5) umfasst.
15. Fahrzeugregelsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Fahrzeugräder (2, 3, 4, 5) mit jeweils einem elektrischen Radnabenmotor ausgestattet sind.
16. Fahrzeugregelsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugregeleinrichtung (20) zur Betätigung der Radbremseinheit (6, 7, 8, 9) ein ESP- Regelsystem (elektronisches Stabilitätsprogramm) ist.
17. Fahrzeugregelsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13)
Teil einer weiteren Fahrzeugregeleinrichtung ist, die mit einer Reglereinheit ausgestattet ist.
18. Fahrzeugregelsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Stellglied (12, 13) in die Reglerstruktur der ersten Fahrzeugregeleinrichtung (20) eingebettet ist, derart, dass ein von der Reglereinheit (21) der Fahrzeugregeleinrichtung (20) geliefertes Sollmoment (MDlf;Tar) dem weiteren Stellglied (12, 13) als Eingangsgröße zuführbar ist.
19. Steuergerät enthaltend Mittel, die zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestaltet sind.
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