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Die
Erfindung betrifft Verfahren zur Schlupfregelung an Rädern eines
Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Es
ist allgemein bekannt, dass moderne Kraftfahrzeuge mit sogenannten
Antiblockiersystemen ausgestattet sind, die ein Blockieren der Fahrzeugräder bei
einem Bremsvorgang verhindern können.
Sofern dagegen bei Beschleunigungsvorgängen ein ungewolltes Durchdrehen
der Fahrzeugräder vermieden
werden soll, empfiehlt sich die Nutzung eines an sich bekannten
Antriebsschlupfregelungssystems. Darüber hinaus kann durch den Einsatz
eines Fahrstabilitätsprogramms
(beispielsweise ESP) ein unerwünschtes
Drehen des Fahrzeuges um seine Hochachse verhindert werden.
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Trotz
der Nutzung dieser an sich bekannten Programme und/oder Systeme
in einem Kraftfahrzeug besteht ein Bedarf daran, das Betriebsverhalten moderner
Kraftfahrzeuge weiter zu verbessern. So ist beispielsweise aus der
DE 199 04 216 A1 ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum dynamischen Erkennen von Änderungen
des Fahrzeugschwerpunktes bekannt. Bei diesem Verfahren wird während der Kurvenfahrt
des Fahrzeugs an mindestens zwei Fahrzeugrädern eine erste Zustandsgröße erfasst, die
mit der jeweiligen Radlast beziehungsweise Radaufstandskraft korrespondiert.
Die erfassten Zustandsgrößen werden
dann mit Referenzwerten verglichen, die die jeweilige Kurvenfahrt
repräsentieren. Aus
der Abweichung zwischen den beiden genannten Werten wird eine Schwerpunktveränderung
des Fahrzeuges berechnet. Sofern die Schwerpunktänderung auf einen kritischen
Kippzustand hinweist, werden anschließend kippverhindernde Gegenmaßnahmen
eingeleitet. Als mit der Radaufstandskraft korrespondierende Zustandsgrößen werden
der an der Radaufhängung
messbare Federweg, der Federdruck, der am Stoßdämpfer messbare Dämpferdruck,
der Reifeninnendruck oder die Seitendeformation des Fahrzeugreifens
genannt.
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Darüber hinaus
ist aus der
DE 100
17 506 C2 bekannt, dass die heutigen Fahrstabilitätsprogramme
mittels Sensoren die Rotation der Kraftfahrzeugräder überwachen und daraus die für einen
Regelvorgang notwenigen Regelgrößen ableiten.
Diese Regelgrößen sind
beispielsweise die Bremskräfte
für die
einzelnen Fahrzeugräder.
Außerdem
ließen
sich gemäß dieser
Druckschrift die bekannten Fahrstabilitätsprogramme verbessern, wenn
Informationen über
die Radaufstandskräfte
der einzelnen Fahrzeugräder
verwertet würden.
So sei es einleuchtend, bei einem Bremsvorgang ein Rad mit einer
geringeren Radaufstandskraft mit weniger Bremskraft zu beaufschlagen
als ein Rad mit einer hohen Radlast, damit in der gleichen Fahrsituation
ein Blockieren des Rades unterdrückt
werden kann.
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Zudem
wird in der
DE 100
17 506 C2 vorgeschlagen, dass die Radaufstandskraft durch
separate Ermittlung und anschließende Addition des statischen
und des dynamischen Teils der Radaufstandskraft berechnet werden
kann. Unter statischer Radaufstandskraft wird dabei diejenige Radaufstandskraft
verstanden, die an einem Fahrzeugrad allein aufgrund der in vertikaler
Richtung wirkenden Fahrzeugmasse erzeugt wird. Mit dynamischer Radaufstandskraft
ist dagegen diejenige Kraft gemeint, die an einem Fahrzeugrad aufgrund
eines in vertikaler Richtung schwingenden Fahrzeugaufbaus oder einer solchen
Schwingung der Fahrzeugräder
erzeugt wird.
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In
dem bekannten Stand der Technik wird nicht dargelegt, wie sich die
ermittelte Radaufstandskraft mit einem vorhandenen Antiblockiersystem,
einem Antriebsschlupfregelungssystem oder einem Fahrstabilitätsprogramm
sinnvoll verknüpfen
lässt.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren vorzustellen, mit dem das Betriebsverhalten eines Kraftfahrzeuges mit
einem Antiblockiersystem, einem Antriebsschlupfregelungssystem oder
einem Fahrstabilitätssystem
dahingehend verbesserbar ist, dass auch variable Radaufstandskräfte, die
beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten, durch Bewegungen der Fahrzeugkarosserie
aufgrund von fahrdynamischen Situationen oder aber durch Fahrzeugbeladungsveränderung
entstehen, zur Steuerung und Regelung der Betätigung der Fahrzeugbetriebsbremse
genutzt werden können.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs,
während
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den
Unteransprüchen
entnehmbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass moderne Kraftfahrzeuge
in der Regel wenigstens mit einem Antiblockiersystem, einem Antriebsschlupfregelungssystem
oder einem Fahrstabilitätssystem
ausgestattet sind. Diesen Systemen ist gemeinsam, dass bei allen
ein sogenannter Schlupfregler genutzt wird, dessen Aufgabe es ist,
die Betätigung
der Betriebsbremsen an den Fahrzeugrädern fahrsituationsoptimal
zu regeln.
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Darüber hinaus
verfügen
insbesondere größere und
höherwertige
Fahrzeuge (Oberklassefahrzeuge) heute in der Regel auch über ein
Niveauregelungssystem, mit dessen Hilfe der Abstand der Fahrzeugkarosserie
von dem Fahrweg beziehungsweise von den Radachsen manuell oder automatisch
einstellbar ist. Dazu werden üblicherweise
Luftfedern genutzt, deren axiale Länge aufgrund von Sensorinformationen
gesteuert wird, die den genannten Abstand an oder im Bereich wenigstens
eines Fahrzeugrades angeben.
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Die
Erfindung macht sich diesen Trend zur Fahrzeugausstattung vorteilhaft
zu nutze, indem die an den Abstandssensoren ermittelten Abstände auch zur
Bestimmung der Radaufstandskraft genutzt werden. Natürlich können auch
andere Sensoren zu diesem Zweck verwendet werden, mit deren Hilfe
sich zeitlich verändernde
Radaufstandskräfte
ermitteln lassen. Zudem wird die vorzugsweise radindividuell ermittelte
Radaufstandskraft zur Verbesserung der Steuerungs- und Regelungstätigkeit
in den vorgenannten Programmen bzw. Systemen genutzt.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung sei hier darauf hingewiesen, dass zur Bestimmung der jeweiligen
Radaufstandskraft natürlich
nicht solche Abstandsänderungen
beispielsweise zwischen einem Karosseriebauteil und der Radachse
berücksichtigt
werden, die allein auf eine manuelle oder automatische Niveauverstellung
zurückzuführen sind. Vielmehr
wird ein praxisnahes Steuerungs- und Regelungsprogramm nur solche
Abstandsänderungen für die in
Rede stehende Steuerung der Betriebsbremse heranziehen, die auf
die Einwirkung von statischen und/oder dynamischen Kräfte an dem
Fahrwerk beziehungsweise am Fahrzeugaufbau zurückzuführen sind.
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Demnach
geht die Erfindung aus von einem Verfahren für Kraftfahrzeuge mit einem
Radschlupfregelsystem, welches zumindest umfasst:
Mittel zur
Erfassung des Radschlupfes an einem oder mehreren Fahrzeugrädern, einen
Radschlupfregler, der ein oder mehrere radindividuelle Stellgrößen Sy1 erzeugt,
und ein oder mehrere Aktuatoren AktB bzw. AktC, mit denen der Radschlupf
mittels der radindividuellen Stellgröße Sy1 verändert werden kann.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe und damit zur Verbesserung des vorgenannten
Schlupfregelsystems ist nun zudem vorgesehen, dass wenigstens eine
radindividuelle Stellgröße Sy1 des
Radschlupfreglers durch eine die Radaufstandskraft FL an dem entsprechenden
Rad repräsentierende
Korrekturgröße Ly1 zu
einer neuen Stellgröße Syk1
bzw. Syk2 für
die Aktuatoren AktB bzw. AktC verändert wird.
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In
Weiterbildung dieser Erfindung ist verfahrensgemäß vorgesehen, dass die Stellgrößen Syk1 bzw.
Syk2 für
den Aktuator AktB bzw. AktC mit der ermittelten Brems- oder Beschleunigungsvorgabe
X3, X31 des Fahrers verknüpft
(addiert oder subtrahiert) wird, woraus sich eine wirksame Stellgröße Y1, Y11 für den Bremsaktuator
AktB und/oder den Beschleunigungsaktuator AktC ergibt. Die Stellgröße Y11 für den Beschleunigungsaktuator
AktC wird aus Sicherheitsgründen
dabei in aller Regel einen die Beschleunigungsvorgabe durch den
Fahrer gleichhaltenden oder reduzierenden Wert haben.
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Zur
Bestimmung der Korrekturgröße Ly1 an wenigstens
einem der Räder
wird der Abstand H der Fahrzeugkarosserie von der Radachse oder
der Abstand zwischen dem Fahrzeugboden und der Fahrbahn erfasst
und genutzt.
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Dagegen
berücksichtigt
die andere Korrekturgröße Ly2 den
Einfluss von zukünftig
auftretenden Änderungen
der Fahrzeughöhe
und der Radaufstandskraft FL. Zur Bestimmung der Korrekturgröße Ly2 wird
beispielsweise der Lenkwinkel X1 der Fahrzeuglenkung erfasst und
genutzt.
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In
diesem Zusammenhang wird es als vorteilhaft erachtet, wenn die Korrekturgröße Ly1,
Ly2 eine Erhöhung
des Wertes der Stellgröße Syk1,
Syk2 für
die Aktuatoren AktB, AktC dann bewirkt oder ermöglicht, wenn die zukünftig zu
erwartende Radaufstandskraft FL größer werden wird, beziehungsweise zu
einer Verkleinerung des Stellgröße Syk1,
Syk2 führt,
wenn die zukünftig
zu erwartende Radaufstandskraft FL geringer werden wird. Dabei wird
vorausgesetzt, dass durch eine höhere
Stellgröße am Bremsaktuator
AktB ein höheres
Bremsmoment erzeugt und am Beschleunigungsaktuator ein höheres Antriebsmoment
bewirkt wird.
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Zudem
kann vorgesehen sein, dass der Sollschlupf Ss an einem oder mehreren
Rädern
in Abhängigkeit
von an wenigstens einem Rad ermittelten Radaufstandskräften FL
verändert
wird, wobei der radindividuelle Sollschlupf Ss1, Ssr für jedes
der Fahrzeugräder
unterschiedlich groß sein
kann.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Verfahrensvariante, gemäß der aus
einer oder mehreren eine Radaufstandskraft FL repräsentierenden
Größen Ly1,
Ly2 radindividuelle Brems- und/oder
Traktionskräfte
ermittelt und zur Aktuatorsteuerung genutzt werden. Diese Traktionskräfte können den
Kraftschluss zwischen der Fahrbahn und den Reifen der Fahrzeugräder beschreiben.
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Außerdem kann
vorgesehen sein, dass aus einem achsweisen Vergleich der ermittelten
radindividuellen Brems- und/oder Traktionskräfte dasjenige Rad selektiert
wird, an dem die geringste Brems- und/oder Traktionskraft auftritt,
und dass der radindividuelle Sollschlupf Ss1, Ssr an dem anderen
Rad an derselben Fahrzeugachse dahingehend abgesenkt wird, dass
die dort auftretende Brems- und/oder Traktionskraft gleichgroß wie an
dem vorgenannten Rad ist.
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In
einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass aus dem achsweisen
Vergleich der ermittelten radindividuellen Brems- und/oder Traktionskräfte dasjenige
Rad selektiert wird, an dem die geringste Brems- und/oder Traktionskraft
auftritt, dass der Sollschlupf Ss1, Ssr an dem anderen Rad an derselben
Fahrzeugachse dahingehend abgesenkt wird, dass die dort auftretende
Brems- und/oder Traktionskraft gleichgroß wie an dem erstgenannten
Rad ist, und dass über
ein Verzögerungsglied
der Sollschlupf Ss an dem Rad, an dem der Sollschlupf Ss1, Ssr abgesenkt
wurde, die Brems- und/oder Traktionskraft wieder auf denjenigen
Wert erhöht
wird, den dieser vor der Sollschlupfabsenkung hatte.
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Um
die Fahrstabilität
eines derartig betriebenen Fahrzeuges nicht zu gefährden, werden
die vorgenannten Verfahrensvarianten vorzugsweise nur dann genutzt,
wenn die Gierrate des Fahrzeugs einen vorbestimmten Schwellwert
nicht überschreitet.
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Bei
einem Überschreiten
eines solchen Gierratenschwellwertes werden die radindividuellen Brems-
und/oder Traktionskräfte
an wenigstens einem der Räder
vorzugsweise bewertet, wobei als Ergebnis dieser Bewertung die Stellgröße Syk1
für den Bremsaktuator
AktB an demjenigen Rad erhöht
wird, durch den ein dem Gieren entgegengesetztes Drehmoment auf
das Fahrzeug ausgeübt
wird, und das die Stellgröße Syk1
an demjenigen Rad reduziert wird, an dem ein dem Gieren unterstützendes
Drehmoment auf das Fahrzeug erfolgt.
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Hinsichtlich
der Bestimmung des Istschlupfwertes Si der Fahrzeugräder ist
vorzugsweise vorgesehen, dass dieser radindividuell durch Differenzbildung
zwischen der gemessenen Raddrehzahl und einer aus den gemessenen
Radantriebsdrehzahlen berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt
wird.
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Schließlich ist
es Bestandteil der Erfindung, dass das vorgestellte Verfahren sowie
dessen Varianten als gesondertes Steuerungs- und Regelungsverfahren
in einem Steuerungs- und Regelungsgeräts eines Kraftfahrzeuges betrieben
wird, oder dass dieses Bestandteil eines Steuerungs- und Regelungsprogramms
eines Antiblockiersystems, eines Antriebsschlupf regelungssystems
und/oder eines Fahrstabilitätsregelungssystems
in einem Kraftfahrzeug ist.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser
ist in einem Steuerungs- und Regelungsflussplan dargestellt, in
welcher Weise die Informationen über die
genannten Radlasten erfasst und in einem Steuerungs- und Regelungsprogramm
zur Antiblockierregelung, zur Fahrstabilitätsregelung und/oder zur Antriebsschlupfregelung
Eingang finden sowie dort zu Stellgrößen für einen Bremsaktuator bzw.
einen Beschleunigungsaktuator verarbeitet werden. Dabei zeigt
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1 eine
Programmablaufstruktur für
das erfindungsgemäße Verfahren,
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2 eine
erste Variante zu 1, und
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3 eine
Detaildarstellung des Berechnungsmoduls 14 gemäß 1 und 2 zur
radindividuellen Sollschlupfbestimmung.
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Bekanntermaßen werden
gattungsgemäße Steuerungs-
und Regelungsverfahren als Programme in Steuerungs- und Regelungsgeräten abgespeichert
und dort auch betrieben. Diese Geräte sind mit Sensoren und Aktuatoren
signaltechnisch verbunden, so dass Sensorinformationen aufgenommen und
verarbeitet sowie Steuerungsbefehle für die Aktuatoren erzeugt und
weitergeleitet werden können.
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Den
in 1 und 2 dargestellten Varianten von
erfindungsgemäß arbeitenden
Regelungsstrukturen gemeinsam ist ein vorzugsweise auf jedes Fahrzeugrad
wirkender Steuerungs- und Regelungsablauf, der beispielhaft für ein einzelnes
Rad im folgenden beschrieben wird. Dieses Verfahren ist natürlich auch
auf mehrere Fahrzeugräder
erweiterbar.
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Bei
dem genannten Steuerungs- und Regelungsablauf wird zunächst durch
einen Drehzahlsensor Srad an einem Fahrzeugrad dessen Raddrehzahl Nrad
erfasst und einem Berechnungsmodul F8 zugeführt. Dieses Berechnungsmodul
F8 berechnet einen Istschlupfwert Si, der mit einem vorgegebenen
und in einem elektronischen Speicher bzw. Sollwertgenerator F1 abgespeicherten
Sollschlupfwert Ss in einem Subtraktionsglied K verglichen wird.
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Der
in dem Subtraktionsglied K gebildete Differenzschlupfwert Ds wird
anschließend
einem ein Ausgangssignal Sy1 generierenden Schlupfregler F7 zugeführt, welches
direkt oder nach dem Passieren eines Filter- und/oder Regelungsmoduls
F6 gemäß 1 als
wirksames Ansteuersignal Y1 an einen Bremsaktuator AktB des hier
betrachteten Fahrzeugrades, beziehungsweise gemäß 2 als wirksames
Ansteuersignal Y11 an einen Beschleunigungsaktuator AktC geleitet
wird. Das Filter- und/oder Regelungsmodul F6 ist dabei beispielsweise
als Subtraktionsglied wirksam, während
der Schlupfregler F7 vorzugsweise als P- oder PI-Regler ausgebildet
ist.
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Nach
einem Betätigen
des Aktuators AktB, AktC stellt sich eine neue Raddrehzahl Nrad
ein, die dann durch den Drehzahlsensor Srad erfasst und in vorbeschriebener
Weise in einen neuen Regelungszyklus einbezogen wird.
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Gemäß der Erfindung
wird die Radlast beziehungsweise Radaufstandskraft FL als zusätzliche Größe in den
beschriebenen Regelkreis einbezogen, so dass sich das Betriebsverhalten
des Kraftfahrzeuges in bezug auf eine Antiblockierregelungsfunktion, eine
Antriebsschlupfregelungsfunktion und/oder eine Fahrstabilitätsfunktion
vorteilhaft verändert.
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Dazu
wird zunächst
beispielsweise der Abstand H der Karosserie zu der Radachse beziehungsweise
der Einfederweg wenigstens eines Fahrzeugrades an der Fahrzeugaufhängung ermittelt
und in einem Berechnungsmodul F3 die auf das hier betrachtete Fahrzeugrad
wirkende Radaufstandskraft FL berechnet. Die Radaufstandskraft FL
ist dabei in erster Näherung
im wesentlichen proportional zu dem genannten Abstand H beziehungsweise
zum Einfederweg. Für
die Berechnung der Radaufstandskraft FL kann beispielsweise die
Gleichung FL=K1·H + K2genutzt werden,
in der K1 die Steifigkeit einer Fahrzeugluftfeder in ihrer Ruhelage
angibt, K2 eine Radlast bzw. Radaufstandskraft in der Ruhelage des Fahrzeugs
kennzeichnet.
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Anschließend wird
aus der Radaufstandskraft FL in einem Berechnungsmodul F4 ein Korrekturwert
Ly1 berechnet und mit der Stellgröße Sy1 in einem Verknüpfungsglied
A zusammengeführt.
Der Ausgangswert dieses Verknüpfungsgliedes
A ist dann die radlastbezogen korrigierte Stellgröße Syk1 bzw.
Syk2, welche anschließend
nach dem Passieren des Filter- und/oder Regelungsmoduls F6 als Stellgröße Y1 bzw.
Y11 an den Aktuator AktB, AktC weitergegeben wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Verfahrensweise
ist es also möglich,
dynamische Radlastschwankungen in die Regelung der Bremsleistung
oder in die Antriebsmomentregelung für eines oder mehrere Räder eines
Kraftfahrzeuges mit einzubeziehen. Damit unterscheidet sich dieses
Verfahren deutlich und vorteilhaft vom bekannten Stand der Technik,
bei dem die Radlast in dieser Hinsicht regelungstechnisch keine
Berücksichtigung
gefunden hat. Dadurch können
beispielsweise durch Wankbewegungen der Fahrzeugkarosserie oder
durch einen schlechten Fahrbahnzustand erzeugte dynamische Radlasten oder
Radaufstandskräfte
vorteilhaft in die Regelung eines Antiblockiersystems, eines Antriebsschlupfregelungssystems
oder eines Fahrstabilitätssystems einbezogen
werden.
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So
wird vorzugsweise bei einem Antiblockiersystem immer dann die Bremskraft
an den Fahrzeugrädern
erhöht,
wenn durch eine erhöhte
Radaufstandskraft auch ein höheres
Bremsmoment auf die Fahrbahn übertragen
werden kann, ohne dass die Gefahr des Blockierens der Fahrzeugräder besteht. Auf
diese Weise lässt
sich sehr vorteilhaft der Bremsweg eines Fahrzeuges weiter verkürzen.
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Bei
Nutzung dieser Funktion in einem Antriebsschlupfregelungsprogramm
kann die Traktionskontrolle besser als bisher erfolgen, da die Schlupfregelung
mit höherer
Sicherheit durchgeführt
und ein besseres Beschleunigungsverhalten gerade in solchen Betriebssituationen
erzeugt werden kann, in denen Schwankungen des Fahrzeugaufbaus oder schlechte
Fahrbahnverhältnisse
zu verzeichnen sind. Sofern beispielsweise eine Wankbewegung der Fahrzeugkarosserie
eine kurzfristige Entlastung eines Fahrzeugrades verursacht, kann
fahrstabilitätssichernd
die Bremskraft an diesem Fahrzeugrad zurückgenommen werden.
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Die
Erfindung umfasst daher ein Verfahren zur Beeinflussung einer Schlupfregelung
an einem oder mehreren Kraftfahrzeugrädern, bei dem gemäß 1 und 2 die
Drehzahl Srad wenigstens eines Rades erfasst und daraus in dem Berechnungsmodul F8
des diesbezüglichen
Steuerungs- und Regelungsgerätes
der Istschlupfwert Si berechnet wird. Anschließend wird durch Differenzbildung
zwischen dem Istschlupfwert Si und dem vorbestimmten Sollschlupfwert
Ss der Differenzschlupfwert Ds errechnet, mit dessen Hilfe in dem
Schlupfregler F7 eine Stellgröße Sy1 ermittelt
wird.
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Der
Sollschlupf Ss ist hier nicht als eine Größe zu verstehen, auf die der
Istschlupf Si permanent wie bei üblichen
Regelungsverfahren hingeregelt wird, sondern bezeichnet einen Grenzwert
des Schlupfes, der nicht überschritten
werden darf. Dies ist wichtig, da beim Überschreiten des Sollschlupfwertes
Ss die Gefahr des Radblockierens oder des Raddurchdrehens besteht,
wodurch der Regelkreis instabil werden könnte.
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Darüber hinaus
ist zur Verbesserung des vorgenannten Schlupfregelsystems vorgesehen, dass
die genannte Stellgröße Sy1 zu
einer korrigierten Stellgröße Syk1,
Syk2 beispielhaft durch eine Anwendung des Korrekturwertes Ly1 verändert wird, der
den lastabhängigen
Anteil der Radaufstandskraft FL wenigstens eines Fahrzeugrads repräsentiert (1).
Diese Stellgröße Syk1
bzw. Syk2 wird dann anschließend
zur Ansteuerung des Bremsaktuators AktB bzw. des Beschleunigungsaktuators
AktC genutzt, wobei die Zuleitung dieser Stellgröße Syk1 bzw. Syk2 über das
erwähnte
Filter- und/oder Regelungsmodul F6 erfolgen kann.
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Dieses
Verfahren wird nachfolgend mit Hilfe von 1 für die Durchführung eines
Bremsmanövers
vertieft verdeutlicht. Bei einem solchen Bremsvorgang stellt die
das Filter- und/oder
Regelungsmodul F6 eine Subtraktionsstelle dar, welche sowohl mechanisch
oder elektronisch ausgeführt
sein kann. Seine Funktion besteht darin, den vom Fahrer des Fahrzeugs
durch die Bremspedalstellung X2 vorgegebenen Bremsdruck X3 um den
vom Schlupfregler F7 berechneten und im Verknüpfungsglied A an die Radaufstandskraft
FL angepassten Stellwert Syk1 zu reduzieren. Das Ergebnis ist dann
die Stellgröße Y1, die dem
Bremsaktuator AktB zugeleitet wird. Eine Erhöhung des Wertes der Stellgröße Y1 bewirkt
dabei eine höhere
Bremskraft, während
eine Verringerung von Y1 eine Reduzierung zur Folge hat.
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Der
vom Fahrer vorgegebene Bremsdruck X3 kann bei einigen Antiblockiersystemen
beispielsweise aus der Bremspedalstellung X2 etwa mittels eines
Potentiometers erfasst, in einem Berechnungsmodul „Bremsdruck" F5 verarbeitet und
dem Filter- und/oder Regelungsmodul F6 zugeleitet werden.
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In
der Praxis ist der Schlupfregler F7 vorzugsweise so aufgebaut, dass
die Stellgröße Sy1 bei nicht
aktiviertem Schlupfregler F7 den Wert Null hat, so dass im Filter-
und/oder Regelungsmodul F6 in einem solchen Fall keine Absenkung
der Stellgröße Y1 für den Bremsaktuator
AktB erfolgt. Überschreitet hingegen
der Istschlupf Si den vorgegebenen Sollschlupf Ss, so wird der Schlupfregler
F7 aktiv und gibt eine Stellgröße Sy1 mit
beispielsweise einem positiven Wert aus. Dies bedeutet für das Filter-
und/oder Regelungsmodul F6, dass der vom Fahrer vorgegebene Bremsdruck
X3 um den entsprechenden Wert abgesenkt wird.
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Weiterhin
werden um den Sollschlupfwert Ss vorzugsweise sogenannte Hystereseschwellen
gelegt, in denen der Schlupfregler F7 den Schlupf bei einer Vollbremsung
kontinuierlich regelt. Da dies für die
Erfindung nicht von weiterer Bedeutung ist, wird hierauf nicht näher eingegangen.
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Die
Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens
bei einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges ist in 2 dargestellt.
Die Struktur des Messwerterfassungs- und Regelungsprozesses entspricht
dabei weitgehend dem in 1 gezeigten, jedoch können die
dargestellten Übertragungsblöcke andere Übertragungsfunktionen
haben.
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Ein
solcher Beschleunigungsvorgang wird durch den Fahrer mittels einer
Fahrpedalauslenkung signalisiert, die an dem Auslenkwinkel X21 des
Fahrpedals erkennbar ist. Dieser Auslenkwinkel X21 wird mittels
eines Fahrpedalsensors erfasst, durch ein Berechnungs modul F51 in
einen Antriebsmomentwunsch X31 des Fahrers umgerechnet und dem Filter- und/oder Regelungsmodul
F6 zugeleitet. Das Berechnungsmodul F51 kann beispielsweise einer nichtlinearen
Kennlinie folgen.
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Im
Filter- und/oder Regelungsmodul F6 wird dann das vom Fahrer signalisierte
Antriebswunschmoment X31 um den Korrekturwert Syk2 reduziert, der
aus dem Ausgangswert Sy1 des Schlupfreglers F7 und dem Korrekturwert
Ly1, Ly2 in der bereits beschriebenen Weise erzeugt wurde. Die daraus
ermittelte wirksame Stellgröße Y11 beschreibt
schließlich
das nun tatsächlich
angeforderte Antriebsdrehmoment, welches den aktuellen lastabhängigen Anteil
der Radaufstandskraft FL berücksichtigt.
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Dieses
korrigierte Antriebsdrehmoment wird sodann in Form der Stellgröße Y11 an
einen „intelligenten
Aktuator" AktC,
wie beispielsweise eine Drosselklappenstelleinrichtung an dem Fahrzeugmotor oder
aber einem Motorsteuerungsgerät
weitergeleitet, welches die Drehmomenterzeugung des Antriebsmotors
steuert und/oder regelt.
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Überschreitet
der gemessene Radschlupf, also der Istschlupf Si, aufgrund eines
zu starken Radantriebsmomentes den Sollschlupfwert Ss, so wird der
Schlupfregler F7 aktiv und reduziert über eine größer werdende Stellgröße Syk2
das resultierende Antriebswunschmoment X31 des Fahrers. Aufgrund des
reduzierten Antriebswunschmomentes wird letztlich der Radschlupf
verringert, womit sich der Regelkreis schließt. Auch hier wird vorteilhaft
die an diesem Rad ermittelte Radaufstandskraft FL erfindungsgemäß genutzt,
um die Stellgröße Sy1 dahingehend zu
verändern,
dass mit größerer Radaufstandskraft FL
die Stellgröße Lyk2
verkleinert und damit eine größere Traktionskraft
erzeugt wird.
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Der
Vorteil der genannten Verfahren besteht darin, dass bei unebenen
Fahrbahnen, bei deren Befahren sich die Radaufstandskraft ständig verändert, die
Schlupfregelung eines Fahrzeugrades dahingehend verbessert wird,
dass nun schon bei einer Aufstandskraftentlastung eines Rades zeitgleich
das Bremsmoment des Rades oder das Antriebsmoment des Fahrzeugmotors
reduziert werden kann, ohne dass erst eine Erhöhung des Schlupfes oder gar
eine Unterbrechung des brems- oder traktionsspezifischen Fahrbahnkontaktes
auftritt. Eine solche Entlastung des Fahrzeugrades kann beispielsweise
eine durch das Durchfahren eines Fahrbahnschlagloches erzwungene
Aufbauschwingung sein.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird eine Aussage über die Radlast beziehungsweise
Radaufstandskraft aus Größen gewonnen,
die den Abstand H der Fahrzeugkarosserie von der Fahrbahn oder von
der Radachse zur Fahrzeugkarosserie angeben. Vorteilhaft bei einem
solchen Vorgehen ist, dass die dazu notwendigen Abstandssensoren
in einigen Fahrzeugtypen zum Beispiel für eine Leuchtweitenregulierungseinrichtung
oder für
eine Niveauregulierungseinrichtung schon vorhanden sind. Mit Hilfe
dieser Sensoren können
daher sowohl langsame und beladungsabhängige Lastenänderungen
auf die Fahrzeugräder
als auch fahrdynamisch erzeugte Änderungen
erfasst und für
die Radaufstandskraftbestimmung genutzt werden.
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Eine
andere Weiterbildung der Erfindung betrifft die dynamische Veränderung
des Sollschlupfes Ss in Abhängigkeit
von den ermittelten Radaufstandskräften. Dies wird nachfolgend
in einem weiteren Beispiel eines Bremsvorgangs in Zusammenschau
von 1 und 3 erläutert. Der dabei genutzte Grundgedanke
ist aber auch auf einen Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugs anwendbar. Der
Verfahrensablauf sowie die notwendigen Berechnungsmodule sind im
Detail in 3 sowie als Programmkomplex
bzw. Berechnungsmodul 14 in 1 bzw. 2 dargestellt.
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Ausgehend
von der radindividuell ermittelten rechts- und linksseitigen Radaufstandskraft
FL1L, FL1R sowie dem aktuellen radindividuellen Radschlupf Sir bzw.
Sil wird eine radindividuelle, rechts- bzw. linksseitige Radbremskraft
Frl bzw. Frr in Fahrzeuglängsrichtung
x ermittelt. Hierzu wird zunächst der
Straßenreibwert μx beispielsweise
mittels in der Literatur bekannte und in dem Steuerungs- und Regelungsgerät abgespeicherten
Schätzverfahren
in den Berechnungsmodulen F9 und F10 bestimmt. Dabei wird der Straßenreibwert μx vereinfacht
dargestellt aus dem gerade wirksamen radindividuellen Radbremsmoment
MBr bzw. MBl und dem aktuellen Istschlupf Sir bzw. Sil berechnet.
Stark vereinfacht kann die Bremskraft Frl für das linke Vorderrad und die
Bremskraft Frr für
das rechte Vorderrad ermittelt werden durch die Gleichungen Frl = μxl·FL1Lund Frr = μxr·FL1R,in
denen μxl
und μxr
die genannten Straßenreibwerte in
Längsrichtung
x an dem linken respektive rechten Vorderrad sind.
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Anhand
der ermittelten radindividuellen Bremskraft Frl, Frr können dann
zum Beispiel bei einer Bremsung während einer Geradeausfahrt
die Bremskräfte
radindividuell derart gesteuert und geregelt werden, dass am Fahrzeugaufbau
kein beziehungsweise nur ein geringes Drehmoment erzeugt wird. Dazu
werden achsweise die Radbremskräfte Frl,
Frr in einem Vergleichsmodul F11 miteinander verglichen und dann
das geringere Radbremsmoment der beiden Räder ausgewählt. Bei dem Rad, an dem die
größere Bremskraft
wirkt, wird dann die radindividuelle Bremskraft Frlsoll, Frrsoll
in den Berechnungsmodulen F12, F13 zu korrigierten Sollschlupfwerten
Ssl, Ssr soweit verändert,
bis die Radbremskräfte
an beiden Rädern
gleichgroß sind.
Diese radindividuellen und ständig
aktualisierten Sollschlupfwerte Ssl, Ssr werden vorzugsweise in
dem elektronischen Speicher F1 abgespeichert und stehen so dem beschriebenen
Regelungsablauf zur Verfügung.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren vorteilhaft
nur dann angewandt, wenn auf das Fahrzeug keine Gierkräfte ausübt werden,
also quasi geradeaus fährt. Über diese Zustandsgröße kann
unterschieden werden, ob das Fahrzeug hohen Drehmomenten um seine
Hochachse ausgesetzt ist, so dass entsprechend unterschiedliche
Maßnahmen
getroffen werden können.
Giert das Fahrzeug beispielsweise nicht, so werden achsweise gleiche
Radverzögerungskräfte beim
Bremsen oder Antriebskräfte
beim Beschleunigen erzeugt.
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In
einer anderen Weiterbildung der Erfindung, die auch in den 1 und 2 dargestellt
ist, werden eine oder mehrere Größen berechnet,
welche die zukünftige
Veränderung
der Radaufstandskraft FL an einem oder mehreren Fahrzeugrädern betrifft.
Der Vorteil dieser Verfahrensvariante ist darin zu sehen, dass schon
bevor die eigentliche Radaufstandskraftveränderung eintritt, der Radschlupf
derartig vorausschauend veränderbar
ist, dass zum Beispiel beim plötzlichen
Lenkwinkeleinschlag eine optimal angepasste Verzögerungskraft an den Rädern wirken
kann. Bevorzugt werden hierzu Lenkwinkel X1 beispielsweise eines
Fahrzeuglenkrades mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors erfasst, in
einem Filter- und Berechnungsmodul F2 verarbeitet und als vorausschauende
Korrekturwerte Ly2 an das Verknüpfungsglied
A weitergeleitet.
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Mit
Hilfe der genannten Messwerte kann die Wirkung der Lenk- oder Auslenkbewegung
auf die Veränderung
der Radaufstandskräfte
im voraus abgeschätzt
werden. So werden bei einem plötzlichen Lenkradeinschlag
nach links die Radaufstandskräfte der
rechten Räder
kurz danach erhöht
werden, während
die der linken Fahrzeugräder
zurückgehen. Durch
die Berücksichtigung
dieser Informationen und Verknüpfungen
im Verknüpfungsglied
A kann das Radbrems- oder Beschleunigungsmoment vorausschauend angepasst
werden.
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- A
- Verknüpfungsglied
- AktB
- Aktuator
Betriebsbremse
- AktC
- Beschleunigungsaktuator
- Ds
- Differenzschlupf
- F1
- Sollwertgenerator
- F2
- Filter
bzw. Berechnungsmodul
- F3
- Berechnungsmodul
Radaufstandskraft
- F4
- Berechnungsmodul
für Korrekturwert
Ly
- F5
- Berechnungsmodul
Bremsdruck
- F51
- Berechnungsmodul
Antriebsmoment
- F6
- Filter
und/oder Regelungsmodul
- F7
- Schlupfregler
- F8
- Berechnungsmodul
Istschlupf
- F9
- Berechnungsmodul
Straßenreibwert
links
- F10
- Berechnungsmodul
Straßenreibwert rechts
- F11
- Vergleichsmodul
- F12
- Berechnungsmodul
- F13
- Berechnungsmodul
Sollschlupfbestimmung
- F14
- Berechnungsmodul
Sollschlupfbestimmung
- FL
- Radaufstandskraft,
Radlast
- FL1L
- Radaufstandskraft
links
- FL1R
- Radaufstandskraft
rechts
- Frr
- Radbremskraft,
rechts
- Frl
- Radbremskraft,
links
- Frrsoll
- radindividuelle
Soll-Bremskraft, rechts
- Frlsoll
- radindividuelle
Soll-Bremskraft, links
- H
- Abstand,
Höhe
- K
- Subtraktionsglied
- K1
- Luftfedersteifigkeit
in der Ruhelage der Luftfeder
- K2
- Radlast,
Radaufstandskraft in der Ruhelage
- Ly1
- Korrekturwert
- Ly2
- Korrekturwert,
vorausschauend
- MB
- Radbremsmoment
- MBr
- Radbremsmoment
rechts
- MBl
- Radbremsmoment
links
- Nrad
- Fahrzeugraddrehzahl
- Si
- Istschlupf
- Sir
- Istschlupf
rechts
- Sil
- Istschlupf
links
- Srad
- Drehzahlsensor
- Ss
- Sollschlupf
- Ssr
- Sollschlupf
rechts
- Ssl
- Sollschlupf
links
- Sy1
- Stellgröße Aktuator
vor Korrektur
- Syk1
- Stellgröße Bremsaktuator
nach Korrektur
- Syk2
- Stellgröße Beschleunigungsaktuator nach
Korrektur
- x
- Längsrichtung
- X1
- Lenkwinkel
Lenkrad
- X21
- Auslenkwinkel
Fahrpedal
- X2
- Bremspedalstellung
- X3
- Bremsdruck
- X31
- Antriebsmomentwunsch
- Y1
- Wirksame
Stellgröße am Bremsaktuator
- Y11
- Wirksame
Stellgröße am Beschleunigungsaktuator
- μxr
- Straßenreibwert,
rechts
- μxl
- Straßenreibwert,
links