Titel

Verfahren zur Unterstützung der Fahrzeuqqeschwindiqkeitsberechnunq in einem Fahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Unterstützung der Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnung in einem Fahrzeug.

Stand der Technik

Es ist bekannt, der Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit die gemessenen Raddrehzahlen zugrunde zu legen. Erfolgt die Messung während des Abbremsens des Fahrzeugs bei gleichzeitigem Eingriff eines Antiblockiersystems ABS, so sind die Raddrehzahlen schlupfbehaftet. Wird in dieser Situation der Bremsdruck an einzelnen Rädern zumindest geringfügig zurückgenommen, so erhöht sich die Raddrehzahl, die der Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnung zugrunde gelegt werden kann. Voraussetzung für dieses Verfahren ist jedoch, dass Bremsmomente an einzelnen Rädern des Fahrzeugs moduliert werden können, was üblicherweise bei hydraulischen Radbremseinrichtungen der Fall ist.

Bei Bremseinrichtungen, die über den Antriebsstrang im Fahrzeug ein Bremsmoment aufbringen, beispielsweise während des rekuperativen Bremsens bei Hybrid- bzw. Elektrofahrzeugen oder bei Retardern in Nutzfahrzeugen, ist es nicht möglich, das Bremsmoment an nur einem einzelnen Rad zu reduzieren, um dieses Rad zu beschleunigen. Dies führt auf Fahrbahnen mit kleinem Reibwert dazu, dass alle Räder gleichmäßig mit Bremsschlupf behaftet sind, was zu einem systematischen Fehler bei der Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit führt. Die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit ist kleiner als die tatsächliche Geschwindigkeit, was zu einem überbremsten Fahrzeug mit reduzierter Lenkbarkeit und einem instabilen Fahrzeugverhalten führen kann. Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Fahrzeug, das über den Antriebsstrang abgebremst wird, mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterstützung der Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnung ist in Fahrzeugen einsetzbar, die an mindestens einer Fahrzeugachse ein Achsdifferenzial aufweisen, über das Drehzahlunterschiede zwischen dem linken und dem rechten Fahrzeugrad der gleichen Achse ausgeglichen werden kann. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug eine Bremseinrichtung zum Abbremsen einzelner Räder der Fahrzeugachse, beispielsweise eine hydraulische oder elektrohydraulische Bremsanlage, über die radindividuell Bremsmomente erzeugt werden können.

Zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird im Falle des Abbremsens des Fahrzeugs über den Antriebsstrang zusätzlich ein Rad der Fahrzeugachse, welche mit einem Achsdifferenzial versehen ist, über die Bremsanlage mit einem größeren Bremsmoment als das gegenüberliegende Rad an der gleichen Fahrzeugachse beaufschlagt. Da die Trägheit des Antriebsstrangs groß ist gegenüber der Trägheit eines Fahrzeugrades, verändert sich die mittlere Differenzialdreh- zahl nur geringfügig gegenüber der Drehzahl des gebremsten Rades. Durch den

Differenzialeffekt des Achsdifferenzials wird das dem zusätzlich abgebremsten Rad gegenüberliegende Fahrzeugrad an der gleichen Achse beschleunigt. Der Beschleunigungseffekt erfolgt absolut, zumindest aber relativ gegenüber dem aktiv gebremsten Rad. Somit nähert sich die Radgeschwindigkeit des beschleunig- ten Rades der Fahrzeuggeschwindigkeit an, und es kann die Radgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des beschleunigten Rades der Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit zugrunde gelegt werden.

Mit diesem Verfahren ist die Fahrzeuggeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit auch im Falle des Abbremsens über den Antriebsstrang des Fahrzeugs möglich. Im Falle des Abbremsens über den Antriebsstrang erfolgt keine radindividuelle Bremsmomentenverteilung, sondern es werden die Fahrzeugachse und damit auch die Räder gleichmäßig mit Bremsmoment beaufschlagt. Derartige Bremssituationen treten beispielsweise beim rekuperativen Bremsen zum Aufladen eines zum Antrieb eingesetzten Elektromotors im Fahrzeug auf, wobei sowohl ein ausschließlicher elektromotorischer Antrieb als auch ein Hybridantrieb in Betracht kommt, bei dem zusätzlich zum Elektromotor auch ein Verbrennungsmotor als Antriebsquelle eingesetzt wird. Des Weiteren wird bei Retarderbremsen in Nutzfahrzeugen über den Antriebsstrang gebremst. Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig, über das oben beschriebene Verfahren die Geschwindigkeitsermittlung zu stützen. Auch Motorschleppmomente in Brennkraftmaschinen haben ein Abbremsen des Antriebsstranges zur Folge.

In Betracht kommt das erfindungsgemäße Verfahren bei einachsig angetriebenen Fahrzeugen als auch bei Allradfahrzeugen.

Bei dem Verfahren wird über die Radbremseinrichtung vorzugsweise lediglich ein Rad einer Achse abgebremst, wohingegen das gegenüberliegende Rad an der gleichen Fahrzeugachse, die mit einem Achsdifferenzial versehen ist, kein aktives Bremsmoment über die Radbremseinrichtung aufgebracht wird. Grundsätzlich möglich ist es aber auch, beide Räder einer Achse abzubremsen, jedoch mit ungleichem Bremsmoment, wobei die Bremsmomentendifferenz zwischen den Rädern über den Differenzialeffekt des Achsdifferenzials zu einer relativen Beschleunigung des weniger abgebremsten Rades gegenüber dem stärker abgebremsten Rad führt.

Das Verfahren kann in allen Fahrsituationen angewandt werden, also sowohl bei Geradeausfahrt als auch bei Kurvenfahrt.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Räder an einer gemeinsamen Fahrzeugachse nacheinander einzeln abgebremst werden, wobei die jeweils nicht abgebremsten Räder bzw. die mit geringerem Bremsmoment beaufschlagten Räder der Drehzahlermittlung zur Stützung der Fahrzeuggeschwindigkeit zugrunde gelegt werden. Das Abbremsen erfolgt vorzugsweise unmittelbar aufeinander folgend. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die beim Abbremsen eines einzelnen Rades entstehenden Giermomente sich zumindest annähernd aufheben, so dass das Fahrverhalten nicht oder nur in gerin- ger Weise beeinträchtigt wird. Zwar entstehen beim aufeinander folgenden Abbremsen an den Rädern einer Achse in einer entsprechend aufeinander folgenden Weise Giermomente; diese heben sich aber aufgrund ihrer gegenläufigen Richtung bezogen auf ihre Wirkung auf das Gesamtfahrzeug zumindest im We- sentlichen auf.

Des Weiteren kann es für den Fall, dass an zwei Fahrzeugachsen jeweils ein Achsdifferenzial angeordnet ist, zweckmäßig sein, jeweils ein Rad jeder Fahrzeugachse abzubremsen und die Drehzahlen der nicht bzw. geringer abge- bremsten Räder der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit zugrunde zu legen.

Hierbei werden insbesondere diagonal gegenüberliegende Räder der zwei Fahrzeugachsen abgebremst, um eine Kompensation von Giermomenten zu erreichen. Die diagonal gegenüberliegenden Räder werden hierbei insbesondere zeitgleich abgebremst, vorzugsweise zu dem gleichen Zeitpunkt beginnend und zum gleichen Zeitpunkt endend und zweckmäßigerweise mit gleich hohem

Bremsmoment, wobei gegebenenfalls auch unterschiedlich hohe Bremsmomente sowie verschobene Anfangs- und/oder Endzeitpunkte der Bremsphase in Betracht kommen. Das diagonale Abbremsen einzelner Räder kann mit dem aufeinander folgenden, kreuzweisen Wechsel des Abbremsens der Räder der glei- chen Fahrzeugachse kombiniert werden, so dass zwei aufeinander folgende, diagonale Bremsvorgänge mit wechselnder Diagonale durchgeführt werden.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufschema zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Fahrzeug mit Achsdifferenzialen an beiden Fahrzeugachsen,

Fig. 2 ein Schaubild mit den Kurvenverläufen von Bremsmomenten sowie

Radgeschwindigkeiten.

Anhand Fig. 1 wird das Ablaufschema zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeiten in einem Fahrzeug dargestellt, das mit Achsdifferenzialen an beiden Fahrzeugachsen sowie mit einer Bremsanlage versehen ist, über die die Fahr- zeugräder einzeln abgebremst werden können. Das Verfahren wird in Situationen angewandt, in denen, wie in Fig. 1 gemäß Block 1 dargestellt, über den An- triebsstrang des Fahrzeugs ein Bremsmoment M _br ,pt aufgebracht wird. Dieses Moment M _br , _pt im Antriebsstrang entsteht beispielsweise beim rekuperativen Bremsen zum Aufladen eines zum Antrieb eingesetzten Elektromotors im Fahrzeug, bei einem Bremsen über einen Retarder oder durch Motorschleppmomente einer Brennkraftmaschine.

Sofern ein derartiges Bremsmoment M _br , _p t im Antriebsstrang vorliegt, wird gemäß Block 2 ein einzelnes Bremsmoment M _br ,fr am rechten Vorderrad sowie M _{br r} i am linken Hinterrad über die Bremsanlage des Fahrzeuges, beispielsweise eine hyd- raulische oder elektrohydraulische Bremsanlage erzeugt. Das jeweils gegenüberliegende Rad an den Achsen wird dagegen nicht mit einem Bremsmoment über die Bremsanlage beaufschlagt. Dies führt aufgrund des Differenzialeffektes zu einem Anstieg der Raddrehzahlen bzw. Radgeschwindigkeiten der jeweils nicht abgebremsten Fahrzeugräder und einer Annäherung an die tatsächliche Fahr- Zeuggeschwindigkeit. Gemäß Block 3 betrifft dies aufgrund des Abbremsen des rechten Vorderrades und des linken Hinterrades die Radgeschwindigkeiten v _fl am linken Vorderrad und v _rr am rechten Hinterrad. Die Radgeschwindigkeiten können der rechnerischen Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit zugrunde gelegt werden bzw. stützen die Fahrzeuggeschwindigkeit.

Das Aufbringen der Radbremsmomente M _br,fr und M _{br r} i an den diagonal gegenüberliegenden Fahrzeugrädern erfolgt zeitgleich. Der Anstieg der Radgeschwindigkeiten Vfi und v _rr an den jeweils gegenüberliegenden Fahrzeugrädern erfolgt unmittelbar im Anschluss an das Aufbringen der Radbremsmomente.

In den nächsten Blöcken 4 und 5 wird analog zu den Blöcken 2 und 3 ein Radbremsmoment aufgebracht und anschließend die Radgeschwindigkeit bestimmt, wobei die Radbremsmomente an den bezogen auf den ersten Abbremsvorgang gegenüberliegenden Fahrzeugrädern aufgebracht werden. Gemäß Block 4 wird über die Bremsanlage ein Radbremsmoment M _br,fl am linken Vorderrad und M _{br rr} am rechten Hinterrad erzeugt, woraufhin aufgrund des Differenzialeffekts die Radgeschwindigkeiten v _fr am rechten Vorderrad und v _r i am linken Hinterrad ansteigen und sich der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit annähern, was gemäß Block 5 ermittelt und anschließend der Berechnung der Fahrzeuggeschwin- digkeit zugrunde gelegt werden kann. In Fig. 2 ist ein Schaubild mit dem Verlauf der Bremsmomente sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit und Radgeschwindigkeiten dargestellt. Ausgangssituation ist das Aufbringen eines Bremsmomentes M _br , _p t im Antriebsstrang zum Zeitpunkt t-ι, wobei das Bremsmoment im Antriebsstrang beispielhaft einen konstanten Wert einnimmt. Zum Zeitpunkt t ₂ wird zusätzlich ein Radbremsmoment M _br , fr am rechten Vorderrad sowie M _br , _r i am linken Hinterrad erzeugt; der Kurvenverlauf des Bremsmomentes für diese beiden Fahrzeugräder ist identisch und endet zum Zeitpunkt t ₃ . Die zugehörigen Geschwindigkeitskurven sind mit v _m für die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit und v _c für die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet, des Weiteren sind die einzelnen Radgeschwindigkeiten eingetragen. Aufgrund des Aufbringens der Radbremsmomente am rechten Vorderrad und linken Hinterrad sinken die Radgeschwindigkeiten v _fr und v _ri für das rechte Vor- derrad und das linke Hinterrad entsprechend ab und steigen nach Beendigung der Radbremsmomente zum Zeitpunkt t ₃ wieder an. Aufgrund des Differenzialef- fektes steigen die Radgeschwindigkeiten v _fl am linken Vorderrad und v _rr am rechten Hinterrad unmittelbar nach dem Erzeugen der einzelnen Radbremsmomente an und nähern sich der tatsächlichen, durch Messung ermittelten Fahrzeugge- schwindigkeit v _m an. Dementsprechend gleicht sich auch der Wert der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit v _c , der unter Berücksichtigung der verbesserten Radgeschwindigkeiten v _fl und v _rr am linken Vorderrad bzw. rechten Hinterrad ermittelt wird, der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit V _m an. Zwischen den Zeitpunkten t ₄ und t ₅ erfolgt ein weiteres Aufbringen eines Radbremsmomentes. Abgebremst werden über ein Aufbringen eines Radbremsmomentes M _br ,fi das linke Vorderrad sowie eines Radbremsmomentes M _br ,rr das rechte Hinterrad. Wie den zugehörigen Geschwindigkeitskurven zu entnehmen, sinkt die Radgeschwindigkeit v _fl am linken Vorderrad ab, wobei über den Diffe- renzialeffekt die Radgeschwindigkeit v _fr am rechten Vorderrad stark ansteigt und sich dem Wert der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v _m annähert.

Die Radgeschwindigkeit v _rr am rechten Hinterrad sinkt nicht in gleicher Weise wie die Radgeschwindigkeit v _fl am linken Vorderrad ab, sondern verbleibt vielmehr annähernd auf dem Niveau der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v _m . Ursache hierfür ist ein hoher Reibwert am rechten Hinterrad, der ein Absinken der Geschwindigkeit verhindert. Da aufgrund des hohen Reibwertes der Schlupf am rechten Hinterrad verhältnismäßig gering ist, kann die Radgeschwindigkeit am rechten Hinterrad oder gegebenenfalls am linken Hinterrad der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit zugrunde gelegt werden.