WO2009056412A2 - Verfahren zum verteilen von antriebs- oder schleppmomenten auf die angetriebenen räder eines kfz - Google Patents

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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for distributing drive or drag torque according to the preamble of patent claim 1, a
  • Control device according to the preamble of claim 11, as well as a vehicle with a device for distributing drive or drag torque according to the preamble of claim 12.
  • Today's vehicles usually include an axle differential which provides a fixed drive torque distribution in the ratio 50:50 on the two wheels of an axle.
  • axle differentials with integrated clutch which allow a variable distribution of the driving or towing torques on the driven wheels.
  • An essential aspect of the invention is, in a stable cornering of a vehicle, the drive or drag torque so on the driven Distribute wheels that it counteracts an over or understeering tendency of the vehicle.
  • Vehicles usually have a slightly understeering tendency, which can be at least partially compensated by applying an additional differential lifting torque.
  • the distribution of the individual drive torques or the amount of the differential drive torque according to the invention depends on the wheel contact forces or their change. Due to the distribution of the drive or drag torque according to the invention, the over- or understeering driving behavior is reduced from the beginning and improves the traction when cornering. The vehicle also reacts much more spontaneously to a change in steering angle.
  • either the wheel contact force or another variable from which the wheel contact force can be derived can be measured and further processed.
  • a corresponding sensor such.
  • the Radaufstandskraft or their change can also be from other physical variables, such.
  • the distribution of the differential drive torque is preferably dependent on the current (exploited) coefficient of friction of the road and / or the speed of the vehicle.
  • the axle differential is controlled on vehicles that have an axle differential with integrated clutch.
  • the individual electric motors are individually controlled.
  • the individual wheel torques can basically be increased or reduced.
  • the differential drive torque is preferably limited to a maximum value.
  • the differential drive torque is also preferably reduced or fully retracted when the vehicle is oversteering, the estimated slip angles at the front and rear axles are different, or there is an overload or fault in the system, such as too high an actuator temperature.
  • the device according to the invention for torque distribution is preferably integrated as a further element in a vehicle dynamics controller.
  • the vehicle governor such as the vehicle governor, e.g. ESP, active
  • the vehicle governor e.g. ESP, active
  • Actuation request of the vehicle controller by controlling the axle differential or the electric motors implemented and one of the wheels driven stronger (if it still has road grip) than the other wheel.
  • this may be the curve outside or inside the curve. Due to the different moment distribution adjusts itself
  • a subordinate slip controller is preferably provided.
  • the differential drive torque is preferably controlled, preferably with a PD or a PDTi control behavior.
  • the individual controller components P, DTi are preferably a function of the coefficient of friction, the driving situation and / or the vehicle speed.
  • the method described above is preferably stored as an algorithm in a control unit, wherein the algorithm relies on various sensors or mathematical models that are used to monitor the
  • the algorithm determines a function of the driving situation, a differential drive torque, which by means of an actuator, such as.
  • an actuator such as.
  • Figure 1 is a schematic representation of a vehicle with a device for variable drive or drag torque distribution.
  • FIG. 2 shows a flowchart for illustrating the essential method steps for calculating a differential lifting torque
  • FIG. 3 shows a flowchart for illustrating the essential method steps for calculating a stabilizing differential lifting torque in a critical driving situation.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the essential components of a system for the distribution of drive or drag torques on the driven wheels 2a, 2b of a vehicle 1.
  • the system comprises an axle differential 3 with an integrated clutch, and a control unit 4 with an algorithm 5, the the Achsedifferenzial 3 can control depending on the situation. This makes it possible to distribute the engine torque of the internal combustion engine (not shown) in an almost arbitrary ratio, depending on the actuator, on the two wheels 2a, 2b.
  • the illustrated vehicle could also be a vehicle with
  • Electric drive act in which the individual wheels (for example, 2a, 2b) are driven individually by their own electric motors.
  • a desired differential drive torque can be adjusted in a simple manner by appropriate control of the electric motors.
  • the drive torque is here when cornering on the driven wheels 2a, 2b unequal distributed. This creates a yaw moment about the vertical axis of the vehicle that aids in turning the vehicle into the turn.
  • the control unit 4 or the integrated algorithm 5 calculates, depending on the driving situation, a differential drive torque M D which is set on the driven wheels 2 a, 2 b.
  • a differential drive torque M D which is set on the driven wheels 2 a, 2 b.
  • M 0 sign (a y) -Ko-max (M A, M A mm) (1)
  • sign (a y ) is the sign of the lateral acceleration
  • K 0 is a resulting weighting factor
  • the control unit 4 is connected to a sensor system 6 for monitoring the driving state, which is summarized here in a block 6.
  • the sensors 6 may include, for example, wheel speed sensors, longitudinal and lateral acceleration sensors, yaw rate sensors, etc. Other sizes, such as the current coefficient of friction or the vehicle speed can be estimated or calculated on the basis of the model in the control unit 4. Such models are well known in the art.
  • the height of the differential drive torque exerted on the wheels 2a, 2b depends on the wheel contact forces.
  • the distribution is preferably also dependent on the longitudinal acceleration and / or the coefficient of friction of the road and / or the vehicle speed and / or the lateral acceleration.
  • FIG. 2 shows the essential method steps for calculating a differential drive torque M 0 (step 14) for stable driving operation in the sense of feedforward control.
  • a weighting factor K x calculated, which takes into account the wheel load change during acceleration (in the longitudinal direction).
  • the weighting factor K x for example, the following relationship can be applied.
  • K x P Kx ⁇ P Ay ⁇ ⁇ Fn x / Fn 0 . (2)
  • P KX is a gain parameter
  • P Ay is a weighting factor for cornering
  • AFn x is the wheel load change due to the longitudinal acceleration
  • Fn 0 is the static wheel load.
  • the gain parameter P K o and the wheel load change AFn x are preferably calculated from the measured or estimated longitudinal acceleration.
  • the weighting factor P Ay is preferably a function of the lateral acceleration. This weighting factor P Ay controls the influence of K x when driving straight ahead or cornering.
  • the wheel load change AFn or another physical variable from which the wheel load change AFn can be derived can in principle be measured by means of a sensor system or model-based estimated from other variables.
  • a weighting factor K y is calculated, which takes into account the influence of the lateral acceleration a y on the individual wheel loads. For example, the following equation can be used for this weighting factor K y .
  • P Ky is a gain parameter
  • ⁇ Fn y is the wheel load change with lateral acceleration
  • Fn 0 is the static wheel load
  • the parameters P Ky and ⁇ Fn y are calculated here as a function of the measured or estimated lateral acceleration.
  • the compression travel of the spring / damper system, other sensors or a mathematical model can be used to measure or calculate the mentioned parameters.
  • the parameter P Ky is preferably stored as a dependent of the lateral acceleration characteristic in the control unit 4.
  • different modes such as normal operation, TCS operation or sports operation can be set.
  • the parameter P Ky is preferably in a middle range, in sports mode in an upper range and in TCS mode (stability limit reached) in a low range.
  • the driving behavior can thus be influenced depending on the driver's request in terms of agility.
  • a weighting factor K v is also calculated which describes the influence of the vehicle speed v Fzg on the torque distribution. It thus applies:
  • the parameter K v can in turn be parametrized for different operating modes, such as normal operation and sports operation.
  • normal operation for example, an initially asymmetrical torque distribution can be successively reduced with increasing speed.
  • the drive torque is preferably distributed symmetrically to the driven wheels 2a, 2b.
  • the drive torque is preferably distributed symmetrically back to the driven wheels 2a, 2b. In between, e.g. a linear transition.
  • K 0 min ((K x + K y ), 1) - K V (5)
  • Minimum value function (min) limits the sum of K x and K y to the value 1.
  • step 14 the pilot control value for the differential drive torque M 0 is then calculated according to equation (1).
  • This differential drive torque should only be exercised in situations in which the vehicle drives stably through a curve.
  • certain conditions are defined in the occurrence of the differential drive torque M 0 is to be reset.
  • the difference Drive torque M 0 is here preferably set to zero when the vehicle oversteers, the estimated slip angles at the front and rear axle have different signs, or the temperature of the clutch 3 exceeds a certain threshold. Other conditions can be defined as desired.
  • step 14 differential drive torque M 0 is limited in step 16 to a predetermined maximum value. This is to prevent the vehicle from being turned on excessively.
  • step 17 the differential drive torque M 0 is finally implemented by means of the clutch 3. In a vehicle with electric motors, the differential drive torque M 0 is implemented by appropriate control of the electric motors.
  • Algorithm 5 includes in the present example, a controller that uses the axle differential 3 as an actuator of a vehicle dynamics control.
  • the controller may have, for example, a PDTi control behavior. The following applies: -
  • M D s_p is the proportional component and M D S_DTI is the DTi component.
  • M D s_p (k) evGi (k) ⁇ K P ( ⁇ , sit, v F zg) and
  • DS M _D ⁇ i (k) M DS _D ⁇ i (k-1) + CTpi- (M DS _D (k) - M DS _D ⁇ i (k-1)), with
  • M D s_ D (k) devGi (k) ⁇ KD ( ⁇ , sit, v F zg).
  • evGi is the control deviation of the yaw rate and devGi is the change of the yaw rate deviation.
  • the stabilizing differential drive torque M DS is again limited to a maximum value for safety reasons.
  • step 20 the driving operation is monitored with respect to the occurrence of a critical driving situation (oversteer, understeer). If the vehicle oversteers - the measured yaw rate is greater than the target yaw rate - different actions are taken depending on the vehicle's drive mode.
  • the various types of drive namely front wheel drive (V), rear wheel drive (H) and four-wheel drive (A) are shown in blocks 21 to 26.
  • the oversteering behavior is shown in FIG. 3 on the left of the dashed line and the understeering behavior on the right of the dashed line.
  • a vehicle with rear-wheel drive (block 22) is preferably carried out an increase of the drive torque on the inside rear wheel and / or a reduction of the drive torque on the outside rear wheel. In the case of a drag torque, this is preferably placed on the outside rear wheel. As a result, a yaw moment is again generated, which counteracts the oversteer tendency.
  • an Al I wheel vehicle (block 23), the distribution of the drive torque takes place as in the vehicle with rear-wheel drive. If this is not sufficient, then the torque distribution at the front axle, as described above, is additionally varied. Should this not be enough, the individual wheels can be braked as in a classic ESP intervention.
  • a rear wheel drive vehicle (block 25), preferably the drive torque on the outside rear wheel is increased and / or reduced on the inside rear wheel. As a result, an additional, yawing momentary effect is generated.
  • a subordinate wheel slip controller which is also integrated, for example, in the control unit 4, controls the wheel slip of the driven wheels 2a, 2b. If a stabilizing drive torque M D s leads to an excessive increase of the traction slip on a wheel, then the additional, stabilizing drive torque M D s is first limited as a function of the wheel slip. At the same time an attempt is made to effect the non-transferable portion of the stabilizing drive torque M D s on the other drive wheel of the axle by active braking. Should the latter measure not be sufficient, preferably in a known manner a braking intervention on individual wheels.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen von Antriebs- oder Schleppmomenten auf die angetriebenen Räder (2a,2b) eines Fahrzeugs (1). Zur Verringerung der Unter- oder Übersteuertendenz eines Fahrzeugs und zur Verbesserung der Agilität des Fahrzeugs wird das Antriebs- oder Schleppmoment bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs (1) derart auf die angetriebenen Räder (2a,2b) verteilt, dass ein Differenz-Antriebsmoment (M D) oder Schleppmoment entsteht, das der unter- oder übersteuernden Tendenz des Fahrzeugs (1) entgegen wirkt, wobei die Höhe des Differenz-Antriebsmoments (MD) oder - Schleppmoments von der Höhe der an den Rädern (2a,2b) wirkenden Radaufstandskräfte (FN) oder deren Änderung, oder von der Höhe einer die Radaufstandskräfte beschreibenden physikalischen Größe oder deren Änderung abhängig ist.

Description

ROBERT BOSCH GMBH; 70442 Stuttgart
Beschreibung
Titel
Verfahren zum Verteilen von Antriebs- oder Schleppmomenten auf die angetriebenen Räder eines Kfz
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen von Antriebs- oder Schleppmomenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , ein
Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 , sowie ein Fahrzeug mit einer Einrichtung zum Verteilen von Antriebs- oder Schleppmomenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Heutige Fahrzeuge umfassen üblicherweise ein Achsdifferenzial, das eine feste Antriebsmomentenverteilung im Verhältnis 50:50 auf die beiden Räder einer Achse vorgibt. Darüber hinaus existieren Achsdifferenziale mit integrierter Kupplung, die eine variable Verteilung der Antriebs- oder Schleppmomente auf die angetriebenen Räder ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer das Fahrverhalten eines Fahrzeugs im gesamten Fahrbetrieb neutral ausgerichtet werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patenanspruch 1 , 11 sowie 12 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, bei einer stabilen Kurvenfahrt eines Fahrzeugs, das Antriebs- oder Schleppmoment derart auf die angetriebenen Räder zu verteilen, dass es einer über- oder untersteuernden Tendenz des Fahrzeugs entgegenwirkt. Fahrzeuge haben üblicherweise eine leicht untersteuernde Tendenz, die durch Aufbringen eines zusätzlichen Differenz- Anthebsmoments zumindest teilweise kompensiert werden kann. Die Verteilung der einzelnen Antriebsmomente bzw. die Höhe des Differenz-Antriebsmoments ist erfindungsgemäß abhängig von den Radaufstandskräften oder deren Änderung. Durch die erfindungsgemäße Verteilung des Antriebs- oder Schleppmoments wird das über- oder untersteuernde Fahrverhalten von Anfang an verringert und die Traktion bei Kurvenfahrt verbessert. Das Fahrzeug reagiert außerdem wesentlich spontaner auf eine Lenkwinkeländerung.
Gemäß der Erfindung kann entweder die Radaufstandskraft oder eine andere Größe, aus der sich die Radaufstandskraft herleiten lässt (im Folgenden nur noch Radaufstandskraft) gemessen und weiterverarbeitet werden. Hierzu ist vorzugsweise eine entsprechende Sensorik, wie z. B. einer Sensorik zu Messung des Einfederweges, eines Kraftsensors, Federdrucksensors oder eine andere geeignete Sensorik vorgesehen.
Die Radaufstandskraft bzw. deren Änderung kann auch aus anderen physikalischen Größen, wie z. B. der Längsbeschleunigung und/oder der Querbeschleunigung modellbasiert geschätzt werden.
Die Verteilung des Differenz-Antriebsmoments ist vorzugsweise abhängig vom aktuellen (ausgenutzten) Reibwert der Fahrbahn und/oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Zur Einstellung des gewünschten Differenz-Antriebsmoments oder -Schleppmoments (im Folgenden nur noch Antriebsmoment) wird bei Fahrzeugen, die ein Achsdifferential mit integrierter Kupplung aufweisen, das Achsdifferential angesteuert. Bei Fahrzeugen mit Elektroantheb, die mehrere den Rädern zugeordnete Elektromotoren aufweisen, werden die einzelnen Elektromotoren individuell angesteuert. Die einzelnen Radmomente können dabei grundsätzlich erhöht oder reduziert werden.
Um zu vermeiden, dass das Fahrzeug aufgrund des Differenz-Antriebsmoments in einen übersteuernden Zustand gerät, wird das Differenz-Antriebsmoment vorzugsweise auf einen Maximalwert begrenzt. Das Differenz-Antriebsmoment wird außerdem vorzugsweise reduziert oder vollständig zurückgenommen, wenn das Fahrzeug übersteuert, die geschätzten Schräglaufwinkel an der Vorderachse und Hinterachse unterschiedliche Vorzeichen aufweisen oder eine Überlastung bzw. ein Fehler im System, wie z.B. eine zu hohe Stellertemperatur, vorliegt.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Momentenverteilung ist vorzugsweise als weiteres Element in einen Fahrdynamikregler mit eingebunden. In einer instabilen Fahrsituation, in der der Fahrzeugregler, wie z.B. ESP, aktiv ist, wird die
Stellanforderung des Fahrzeugreglers durch Ansteuerung des Achsdifferentials bzw. der Elektromotoren umgesetzt und eines der Räder stärker angetrieben (sofern es noch Bodenhaftung hat) als das andere Rad. Je nach Fahrsituation und Antriebsart des Fahrzeugs kann dies das kurvenäußere oder das kurveninnere Rad sein. Durch die unterschiedliche Momentenverteilung stellt sich ein
Giermoment ein, das dem übersteuernden Verhalten des Fahrzeugs entgegen wirkt. Wenn das kurveninnere Rad ein zusätzliches Antriebsmoment erhalten soll, der Radschlupf am kurveninneren Rad aber einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird vorzugsweise zusätzlich ein Bremseingriff am kurvenäußeren Rad eingeleitet. Hierzu ist vorzugsweise ein unterlagerter Schlupfregler vorgesehen.
Das Differenz-Antriebsmoment wird vorzugsweise geregelt, vorzugsweise mit einem PD oder einem PDTi-Regelverhalten. Die einzelnen Regleranteile P, DTi sind vorzugsweise eine Funktion des Reibwerts, der Fahrsituation und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist vorzugsweise als Algorithmus in einem Steuergerät hinterlegt, wobei der Algorithmus auf verschiedene Sensoren oder mathematische Modelle zurückgreift, die zur Überwachung des
Fahrverhaltens und anderer Zustände erforderlich sind. Der Algorithmus ermittelt in Abhängigkeit von der Fahrsituation ein Differenz-Antriebsmoment, das mittels eines Stellglieds, wie z. B. eines Achsdifferentials mit Kupplung oder Elektromotoren, umgesetzt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Einrichtung zur variablen Antriebs- oder Schleppmomentenverteilung;
Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte zur Berechnung eines Differenz-Anthebsmoments; und
Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte zur Berechnung eines stabilisierenden Differenz-Anthebsmoments in einer kritischen Fahrsituation.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten eines Systems zur Verteilung von Antriebs- oder Schleppmomenten auf die angetriebenen Räder 2a, 2b eines Fahrzeugs 1. Das System umfasst ein Achsdifferenzial 3 mit integrierter Kupplung, sowie ein Steuergerät 4 mit einem Algorithmus 5, der das Achsdifferenzial 3 situationsabhängig ansteuern kann. Damit ist es möglich, das Motormoment des Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) in einem nahezu beliebigem Verhältnis, abhängig vom Steller, auf die beiden Räder 2a, 2b zu verteilen.
Bei dem dargestellten Fahrzeug könnte es sich auch um ein Fahrzeug mit
Elektroantrieb handeln, bei dem die einzelnen Räder (z.B. 2a, 2b) mittels eigener Elektromotoren individuell angetrieben werden. In diesem Fall kann ein gewünschtes Differenz-Antriebsmoment in einfacher Weise durch entsprechende Ansteuerung der Elektromotoren eingestellt werden.
Zur Einstellung eines Differenz-Antriebsmoments an den beiden Rädern einer Achse kann grundsätzlich das Moment an einem Rad entweder erhöht oder reduziert werden.
Heutige Fahrzeuge haben in der Regel eine geringfügig untersteuernde Tendenz. Um das Untersteuerverhalten wenigstens teilweise zu kompensieren, wird hier das Antriebsmoment bei einer Kurvenfahrt auf die angetriebenen Räder 2a, 2b ungleich verteilt. Dadurch wird ein Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs erzeugt, das das Eindrehen des Fahrzeugs in die Kurve unterstützt.
Das Steuergerät 4 bzw. der integrierte Algorithmus 5 berechnet abhängig von der Fahrsituation ein Differenz-Antriebsmoment MD, das an den angetriebenen Rädern 2a, 2b eingestellt wird. Für das Differenz-Antriebsmoment M0 kann beispielsweise folgende Beziehung angesetzt werden:
M0 = sign(ay)-Ko-max(MA, MAmm) (1 )
Dabei ist sign(ay) das Vorzeichen der Querbeschleunigung, K0 ein resultierender Gewichtungsfaktor und MA das Antriebsmoment mit MA = | Mmot | -ip, wobei Mmot das Motormoment und ip das wirksame Momenten-Übersetzungsverhältnis (Getriebe, Wandler, Differential) zwischen Motor und den angetriebenen Rädern 2a,2b ist.
Das Antriebsmoment MA wird hier auf einen vorgegebenen Mindestwert MAmιn nach unten begrenzt (Maximalwertfunktion max), um auch im so genannten Freilauffall (MA=0) ein fahrdynamisch wirksames Differenz-Antriebsmoment M0 erzeugen zu können.
Das Steuergerät 4 ist mit einer Sensorik 6 zur Überwachung des Fahrzustands verbunden, die hier in einem Block 6 zusammengefasst ist. Die Sensorik 6 kann beispielsweise Rad-Drehzahlsensoren, Längs- und Querbeschleunigungs- Sensoren, Gierratensensoren, etc. umfassen. Andere Größen, wie z.B. der aktuelle Reibwert oder die Fahrzeuggeschwindigkeit können modellbasiert im Steuergerät 4 geschätzt bzw. berechnet werden. Derartige Modelle sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt.
Die Höhe des an den Rädern 2a, 2b ausgeübten Differenz-Antriebsmoments ist abhängig von den Radaufstandskräften. Die Verteilung ist vorzugsweise auch abhängig von der Längsbeschleunigung und/oder dem Reibwert der Straße und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Querbeschleunigung.
Fig. 2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte zur Berechnung eines Differenz- Antriebsmoments M0 (Schritt 14) für den stabilen Fahrbetrieb im Sinne einer Vorsteuerung. Dabei wird in Schritt 10 zunächst ein Gewichtungsfaktor Kx berechnet, der die Radlaständerung beim Beschleunigen (in Längsrichtung) berücksichtigt. Für den Gewichtungsfaktor Kx kann beispielsweise folgende Beziehung angesetzt werden.
Kx = PKx ■ PAy ■ ΔFnx/Fn0. (2)
Dabei ist PKX ein Verstärkungsparameter, PAy ein Gewichtungsfaktor für die Kurvenfahrt, AFnx die Radlaständerung aufgrund der Längsbeschleunigung und Fn0 die statische Radlast. Der Verstärkungsparameter PKo und die Radlaständerung AFnx werden vorzugsweise aus der gemessenen oder geschätzten Längsbeschleunigung berechnet. Der Gewichtungsfaktor PAy ist vorzugsweise eine Funktion der Querbeschleunigung. Dieser Gewichtungsfaktor PAy steuert den Einfluss von Kx bei Geradeausfahrt bzw. Kurvenfahrt.
Die Radlaständerung AFn oder eine andere physikalische Größe, aus der sich die Radlaständerung AFn herleiten lässt, kann grundsätzlich mittels einer Sensorik gemessen oder modellbasiert aus anderen Größen geschätzt werden.
In Schritt 11 wird ein Gewichtungsfaktor Ky berechnet, der den Einfluss der Querbeschleunigung ay auf die einzelnen Radlasten berücksichtigt. Für diesen Gewichtungsfaktor Ky kann beispielsweise folgende Gleichung angesetzt werden.
Ky = PKy- ΔFny/Fn0 (3)
Dabei ist PKy ein Verstärkungsparameter, ΔFny die Radlaständerung bei Querbeschleunigung und Fn0 die statische Radlast.
Die Parameter PKy und ΔFny werden hier als Funktion der gemessenen oder geschätzten Querbeschleunigung berechnet. Alternativ können wiederum die Einfederwege des Feder/Dämpfer-Systems, andere Sensoren oder ein mathematisches Modell zur Messung bzw. Berechnung der genannten Parameter herangezogen werden.
Der Parameter PKy ist vorzugsweise als eine von der Querbeschleunigung abhängige Kennlinie im Steuergerät 4 hinterlegt. Durch eine unterschiedliche Auslegung der Kennlinien können verschiedene Betriebsarten, wie z.B. Normalbetrieb, TCS-Betrieb oder Sportbetrieb eingestellt werden. Im Normalbetrieb liegt der Parameter PKy vorzugsweise in einem mittleren Bereich, im Sportbetrieb in einem oberen Bereich und im TCS-Betrieb (Stabilitätsgrenze erreicht) in einem niedrigen Bereich. Das Fahrverhalten kann somit je nach Fahrerwunsch hinsichtlich der Agilität beeinflusst werden.
In Schritt 12 wird außerdem ein Gewichtungsfaktor Kv berechnet, der den Einfluss der Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg auf die Momentenverteilung beschreibt. Es gilt somit:
Figure imgf000009_0001
Der Parameter Kv kann wiederum für unterschiedliche Betriebsarten, wie z.B. Normalbetrieb und Sportbetrieb paramethsiert werden. Im Normalbetrieb kann beispielsweise eine zunächst asymmetrische Momentenverteilung mit zunehmender Geschwindigkeit sukzessive zurückgenommen werden. Oberhalb einer vorgegebenen Geschwindigkeitsgrenze wird das Antriebsmoment vorzugsweise symmetrisch auf die angetriebenen Räder 2a,2b verteilt.
Im Sportbetrieb kann beispielsweise vorgegeben werden, dass die asymmetrische Momentenverteilung bis zu einer vorgegebenen Grenze voll erhalten bleibt.
Oberhalb einer weiteren Grenze wird das Antriebsmoment vorzugsweise wieder symmetrisch auf die angetriebenen Räder 2a, 2b verteilt. Dazwischen erfolgt z.B. ein linearer Übergang.
Aus den drei Gewichtungsfaktoren Kx, Ky und Kv wird schließlich ein resultierender Gewichtungsfaktor K0 (siehe Gleichung (1 )) berechnet. Dabei gilt z. B.:
K0 = min((Kx+Ky), 1 ) - KV (5)
Durch Minimalwertfunktion (min) wird die Summe aus Kx und Ky auf den Wert 1 begrenzt.
In Schritt 14 wird dann der Vorsteuerwert für das Differenz-Antriebsmoment M0 gemäß Gleichung (1 ) berechnet. Dieses Differenz-Antriebsmoment soll nur in Situationen ausgeübt werden, in denen das Fahrzeug stabil durch eine Kurve fährt. In Block 15 sind bestimmte Bedingungen definiert, bei deren Eintreten das Differenz-Antriebsmoment M0 zurückgesetzt werden soll. Das Differenz- Antriebsmoment M0 wird hier vorzugsweise auf Null gesetzt, wenn das Fahrzeug übersteuert, die geschätzten Schräglaufwinkel an der Vorder- und Hinterachse unterschiedliche Vorzeichen haben, oder die Temperatur der Kupplung 3 einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Weitere Bedingungen sind nach Wunsch definierbar.
Das in Schritt 14 berechnete Differenz-Antriebsmoment M0 wird in Schritt 16 auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt. Dadurch soll verhindert werden, dass das Fahrzeug übermäßig stark angestellt wird. In Schritt 17 wird das Differenz- Antriebsmoment M0 schließlich mittels der Kupplung 3 umgesetzt. Bei einem Fahrzeug mit Elektromotoren wird das Differenz-Antriebsmoment M0 durch entsprechende Ansteuerung der Elektromotoren umgesetzt.
Das vorstehende Verfahren betrifft die Beeinflussung des Fahrverhaltens im stabilen Fahrzustand. Fig. 3 zeigt nun die wesentlichen Verfahrensschritte bei der Berechnung eines Differenz-Antriebsmoments MDs, das zum Zwecke der Stabilisierung (Index S) des Fahrzeugs in fahrdynamischen Grenzsituationen, im Rahmen einer Gierratenregelung, ausgeübt wird. Der im Steuergerät 4 hinterlegte Algorithmus 5 umfasst im vorliegenden Beispiel auch einen Regler, der das Achsdifferenzial 3 als Stellglied einer Fahrdynamikregelung nutzt. Der Regler kann beispielsweise ein PDTi-Regelverhalten aufweisen. Es gilt:
Figure imgf000010_0001
-
Dabei ist MDs_p die proportionale Komponente und MDS_DTI die DTi-Komponente. Es gilt:
MDs_p(k) = evGi(k) ■ KP(μ,sit,vFzg) und
MDS_Dτi(k) = MDS_Dτi(k-1 ) + CTpi-(MDS_D(k) - MDS_Dτi(k-1 )), mit
MDs_D(k) = devGi(k) ■ KD(μ,sit,vFzg).
Dabei ist KP ein P-Verstärkungsparameter in Abhängigkeit des geschätzten Reibwerts μ, der Fahrsituation (Übersteuern, Untersteuern := sit) und der
Fahrzeuggeschwindigkeit (vFzg), und K0 ein D-Verstärkungsparameter. CTpi ist ein Filterparameter, wobei gilt: CTpi := CTpI bei Zunahme des D-Anteils und CTpi := CTp2 bei Abnahme des D-Anteils.
evGi ist die Regelabweichung der Giergeschwindigkeit und devGi die Änderung der Regelabweichung der Giergeschwindigkeit. Das stabilisierende Differenz- Antriebsmoment MDS wird aus Sicherheitsgründen wiederum auf einen Maximalwert begrenzt.
In Fig. 3 wird in Schritt 20 zunächst der Fahrbetrieb in Bezug auf das Auftreten einer kritischen Fahrsituation (Übersteuern, Untersteuern) überwacht. Wenn das Fahrzeug übersteuert - die gemessene Giergeschwindigkeit ist größer als die Soll-Giergeschwindigkeit - werden je nach Antriebsart des Fahrzeugs unterschiedliche Maßnahmen ergriffen. Die verschiedenen Antriebsarten, nämlich Vorderradantrieb (V), Hinterradantrieb (H) und Allradantrieb (A) sind in den Blöcken 21 bis 26 dargestellt. Das übersteuernde Verhalten ist in Fig. 3 links der gestrichelten Linie und das untersteuernde Verhalten rechts der gestrichelten Linie dargestellt.
Bei einem Fahrzeug mit Vorderachsantrieb (Block 21 ) und übersteuerndem Verhalten erfolgt bei leichter Übersteuertendenz zunächst eine Erhöhung des Antriebsmoment am kurvenäußeren Vorderrad. Dadurch soll am kurvenäußeren Vorderrad der Radschlupf erhöht und die Seitenführungskraft entsprechend verringert werden, so dass das Fahrzeug weniger stark übersteuert. Bei weiterer Zunahme der Übersteuertendenz erfolgt vorzugsweise der bekannte Stabilisierungseingriff am kurvenäußeren Vorderrad. Dabei wird das
Antriebsmoment des kurvenäußeren Vorderrades reduziert bzw. das Rad aktiv gebremst. Im Falle eines Schleppmoments wird dieses vorzugsweise an das kurvenäußere Vorderrad gestellt. Dadurch wird ein Giermoment erzeugt, das der Übersteuertendenz entgegen wirkt.
Bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb (Block 22) erfolgt vorzugsweise eine Erhöhung des Antriebsmoments am kurveninneren Hinterrad und/oder eine Reduzierung des Antriebsmoments am kurvenäußeren Hinterrad. Im Falle eines Schleppmoments wird dieses vorzugsweise an das kurvenäußere Hinterrad gestellt. Dadurch wird wiederum ein Giermoment erzeugt, das der Übersteuertendenz entgegen wirkt. Bei einem Al I radfahrzeug (Block 23) erfolgt die Verteilung der Antriebsmomente wie beim Fahrzeug mit Heckantrieb. Sollte dies nicht ausreichend sein, so wird zusätzlich die Momentenverteilung an der Vorderachse, wie vorstehend beschrieben, variiert. Sollte auch dies nicht ausreichend sein, können die einzelnen Räder wie bei einem klassischen ESP-Eingriff abgebremst werden.
Bei einem übersteuernden Fahrzeug wird das anstellend wirkende Vorsteuermoment MD, welches die Übersteuertendenz des Fahrzeugs noch erhöht, zurückgesetzt.
Für den Fall eines untersteuernden Fahrzeugs (rechts der gestrichelten Linie) werden wiederum in Abhängigkeit von der Antriebsart des Fahrzeugs unterschiedliche Maßnahmen durchgeführt, die in den Blöcken 24-26 dargestellt sind. Bei einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb (Block 24) erfolgt bei leichter Untersteuertendenz zunächst eine Reduktion des Antriebsmoments am kurveninneren Vorderrad. Bei weiter zunehmendem Untersteuern des Fahrzeugs wird vorzugsweise ein Bremseingriff am kurveninneren Hinterrad durchgeführt.
Bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb (Block 25) wird vorzugsweise das Antriebsmoment am kurvenäußeren Hinterrad erhöht und/oder am kurveninneren Hinterrad reduziert. Dadurch wird ein zusätzliches, eindrehend wirkendes Giermoment erzeugt.
Bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb (Block 26) erfolgt zunächst eine Änderung der Momentenverteilung wie beim heckangetriebenen Fahrzeug. Sollte dies nicht ausreichend sein, wird zusätzlich die Anthebsmomentenverteilung an der Vorderachse verändert. Sollte auch dies nicht ausreichend sein, wird vorzugsweise ein Bremseingriff an bestimmten Rädern durchgeführt.
Ein unterlagerter Radschlupfregler, der beispielsweise ebenfalls im Steuergerät 4 integriert ist, kontrolliert den Radschlupf der angetriebenen Räder 2a, 2b. Sollte ein stabilisierendes Antriebsmoment MDs zu einer zu großen Erhöhung des Antriebsschlupfes an einem Rad führen, so wird das zusätzliche, stabilisierende Antriebsmoment MDs zunächst in Abhängigkeit vom Radschlupf begrenzt. Gleichzeitig wird versucht, den nicht übertragbaren Anteil des stabilisierenden Antriebsmoments MDs am anderen Antriebsrad der Achse durch aktives Bremsen zu bewirken. Sollte auch letztere Maßnahme nicht ausreichend sein, erfolgt vorzugsweise in bekannter weise ein Bremseingriff an einzelnen Rädern.

Claims

29.09.2008ROBERT BOSCH GMBH; 70442 StuttgartAnsprüche
1. Verfahren zum Verteilen von Antriebs- oder Schleppmomenten auf die angetriebenen Räder (2a, 2b) eines Fahrzeugs (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs- oder Schleppmoment bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs (1 ) derart auf die angetriebenen Räder (2a, 2b) verteilt wird, dass ein Differenz-
Antriebsmoment (MD) oder -Schleppmoment entsteht, das einer unter- oder übersteuernden Tendenz des Fahrzeugs (1 ) entgegen wirkt, wobei die Höhe des Differenz-Antriebsmoments (MD) oder -Schleppmoments von der Höhe der an den Rädern (2a, 2b) wirkenden Radaufstandskräfte (FN) bzw. deren Änderung abhängig ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Radaufstandskraft (FN) oder eine physikalische Größe, aus der sich die
Rad aufstand s kraft ableiten lässt, für jedes Rad (2a, 2b) individuell mit Hilfe einer Sensorik gemessen wird und die Verteilung des Antriebs- oder Schleppmoments in Abhängigkeit von der Radaufstandskraft (FN) oder der physikalischen Größe erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Radaufstandskraft (FN) oder eine physikalische Größe, aus der sich die
Radaufstandskraft ableiten lässt, aus anderen physikalischen Größen (ax, ay,vFzg) geschätzt wird, und die Verteilung des Antriebs- oder Schleppmoments in Abhängigkeit von der Radaufstandskraft (FN) oder der physikalischen Größe erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Rad (2a, 2b) mit der höheren Aufstandskraft ein größerer Anteil des Antriebsmoments gelenkt wird
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenverteilung an den angetriebenen Rädern (2a, 2b) mit Hilfe eines Achsdifferentials verändert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an den angetriebenen Rädern (2a, 2b) wirkende Differenz-Anthebsmoment (MD) auf einen Maximalwert (MDmax) begrenzt ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenz-Anthebsmoment (MD) reduziert oder vollständig zurückgenommen wird, wenn das Fahrzeug (1 ) übersteuert, die geschätzten Schräglaufwinkel der Räder an der Vorderachse und Hinterachse unterschiedliches Vorzeichen aufweisen oder eine Überlastung des Systems vorliegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung des Antriebs- oder Schleppmoments auf die angetriebenen Räder (2a, 2b) in Abhängigkeit vom Reibwert (μ) und/oder der Fahrsituation (sit) und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (vFzg) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenz-Anthebsmoment (MDs) geregelt wird und ein PD- oder PDTrRegelverhalten aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs- oder Schleppmoment (MDs) abhängig vom Antriebstyp des Fahrzeugs (1 ) auf die angetriebenen Räder (2a, 2b) verteilt wird.
11. Steuergerät, umfassend Mittel zum Durchführen eines der vorstehend beanspruchten Verfahren.
12. Fahrzeug mit wenigstens einem Antrieb und mehreren Rädern (2a, 2b), sowie einer Einrichtung (3) zur Verteilung von Antriebs- oder Schleppmomenten auf die
Räder (2a, 2b), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (3) ein Steuergerät (4) mit einem Algorithmus (5) zum Durchführen eines der vorstehend beanspruchten Verfahren aufweist.
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