MEISSNER, Tim (Königsberger Str. 132, Ingolstadt, 85053, DE)
WEIN, Michael (Winn 16, Seubersdorf, 92358, DE)
MEISSNER, Tim (Königsberger Str. 132, Ingolstadt, 85053, DE)
| PATENTANSPRÜCHE: Verfahren zum Betreiben zweier Antriebe, welche auf voneinander entkoppelte Räder eines Kraftfahrzeugs arbeiten, bei dem eine Steuereinheit zur Erzielung eines Soll-Zustands Signale an die Antriebe sendet, durch die ein von diesen jeweils aufzubringendes Soll- Drehmoment angefordert wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand zumindest einer Messgröße, insbesondere eine Mehrzahl von Malen, ermittelt wird, welcher Ist-Zustand sich zu welchem jeweiligen Soll-Zustand einstellt, und dass aufgrund eines Messwerts oder von Messwerten zu der zumindest einen Messgröße Zuteilungsfaktoren betreffend die Soll-Drehmomente für die beiden Antriebe zueinander festgelegt werden. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Messgröße ein an einer Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs eingestellter Lenkwinkel (<?,. ) ist und eine weitere Messgröße eine in Abhängigkeit vom Lenkwinkel variierende Größe (a-quer, ψ -gier) ist, wobei das Ausmaß der Abweichung eines Soll-Werts (a(Si , v,),. ω { 5i v,)) für die weitere Messgröße bei dem gemessenen Lenkwinkel (δ, ) von dessen Ist-Wert (a-quer, ψ -gier) in die Zuteilungsfaktoren eingeht. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Messgröße eine Querbeschleunigung (a-quer) des Kraftfahrzeugs und/oder eine Giergeschwindigkeit ( ψ -gier) des Kraftfahrzeugs ist. Kraftfahrzeug mit einem ersten Antrieb, der auf ein erstes Rad an einer linken Seite des Kraftfahrzeugs arbeitet, und mit einem zweiten Antrieb, der auf ein zweites Rad an einer rechten Seite des Kraftfahrzeugs arbeitet, und mit einer Steuereinrichtung zum Zuteilen von Drehmoment zu den Antrieben mit vorbestimmten Zuteilungsfaktoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, bei zumindest einer Fahrt gewonnene Messwerte auszuwerten und in Abhängigkeit von diesen die Zuteilungsfaktoren festzulegen. |
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Betreiben zweier, insbesondere elektrischer, Antriebe, welche auf voneinander entkoppelte Räder eines Kraftfahrzeugs arbeiten, insbesondere an unterschiedlichen Seiten des selben. Sie betrifft auch ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
Ausgegangen ist vorliegend davon, dass eine Steuereinheit in dem Kraftfahrzeug den Antrieben ein jeweils von diesen aufzubringendes Soll- Drehmoment zuteilt. Diese Steuereinheit ermittelt ein insgesamt aufzubringendes Gesamtdrehmoment und teilt dieses in die Soll-Drehmomente auf. Bei Geradeausfahrt teilt sich das Gesamtdrehmoment im Regelfall genau hälftig in die Soll-Drehmomente für die beiden Antriebe an den unterschiedlichen Seiten des Kraftfahrzeugs auf. Bei Kurvenfahrten kann das Soll- Drehmoment an dem kurvenäußeren Rad im Vergleich zur hälftigen Aufteilung erhöht werden.
Hierbei ist angenommen, dass die beiden Antriebe baugleich sind.
Es kann nun sein, dass aufgrund von durch Toleranzen ermöglichten Unterschieden in den Antrieben das selbe Steuersignal bei dem einen Antrieb das Aufbringen eines höheren Drehmoments bewirkt als bei einem anderen Antrieb. Während bei miteinander gekoppelten Rädern Differenziale vorgesehen sind, um einen Ausgleich zu bewirken, muss vorliegend ein Ausgleich künstlich bewirkt werden, nämlich durch die Steuereinheit selbst. Diese Steuereinheit muss dann Zuteilungsfaktoren kennen, z. B. sind diese Zutei- lungsfaktoren im Regelfall gleich 0,5. Bei einer Abweichung hingegen erhält der schwächere Antrieb einen höheren Zuteilungsfaktor von z. B. 0,55 und der stärkere Antrieb einen kleineren Zuteilungsfaktor von z. B. 0,45. Damit das Steuergerät diese Zuteilungsfaktoren kennt, müssen die elektrischen Antriebe bisher vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug aufwändig vermessen (kalibriert) werden. Aufgrund der Messwerte werden dann die Zuteilungsfaktoren in dem Steuergerät festgelegt.
Das aufwändige Vermessen vor dem Einbau ist nachteilig. Nachteilig ist außerdem, dass einer nachträglichen Änderung in den Eigenschaften der elektrischen Antriebe nicht Rechnung getragen wird. Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, bei dem auf besonders wirksame Weise Abweichungen in den Eigenschaften der beiden Antriebe Rechnung getragen wird. Zur Aufgabe gehört auch das Bereitstellen der entsprechenden Mittel zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst und hinsichtlich der Mittel durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 4 gelöst.
Erfindungsgemäß wird anhand zumindest einer Messgröße, und zwar insbesondere eine Mehrzahl von Malen, ermittelt, welcher Ist-Zustand sich zu welchem jeweiligen Soll-Zustand jeweils einstellt. Aufgrund der Messwerte werden dann Zuteilungsfaktoren betreffend die Soll-Drehmomente für die beiden Antriebe zueinander festgelegt.
Es ist Erkenntnis der Erfinder der vorliegend beanspruchten Idee, dass während des laufenden Betriebs des Kraftfahrzeugs geeignete Messwerte gewonnen werden können, durch die eine Aussage über das bestehende Un- gleichgewicht zwischen den beiden (elektrischen) Antrieben gewonnen werden kann.
Grundsätzlich kann hierbei mit Schätzungen gearbeitet werden. Z. B. kann ein statistisches Mittel zu bestimmten Größen wie z. B. der Querbeschleuni- gung etc. gewonnen werden, ggf. in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Besonders präzise ist jedoch folgende Vorgehensweise: Eine Messgröße ist ein an einer Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs eingestellter Lenkwinkel. Ei- ne weitere Messgröße ist eine in Abhängigkeit von diesem Lenkwinkel variierende Größe. Nun ist diese Abhängigkeit bekannt. Das Ausmaß der Abweichung eines Soll-Werts für die weitere Messgröße bei dem gemessenen Lenkwinkel von dessen Ist-Wert geht dann in die Zuteilungsfaktoren ein.
Bei diesem Aspekt beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass sich ein Ungleichgewicht zwischen den beiden Antrieben, das durch die Zuteilungsfaktoren nicht ausgeglichen wird, in einer Drehung des Kraftfahrzeugs widerspiegelt. Auch das Einstellen des Lenkwinkels spiegelt sich in der Drehung wider. Misst man dann Größen, die vom Lenkwinkel abhängig sind, so er- fasst man gleichzeitig die Folgen der durch das Ungleichgewicht eingetragenen Drehung. Beispielsweise ist die weitere Messgröße bevorzugt eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs und/oder auch eine Giergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist einen ersten Antrieb auf, der auf ein erstes Rad an einer linken Seite des Kraftfahrzeugs arbeitet, und einen zweiten Antrieb, der auf ein zweites Rad an einer rechten Seite des Kraftfahrzeugs arbeitet, und es weist eine Steuereinrichtung zum Zuteilen von Drehmoment zu den Antrieben mit vorbestimmten Zuteilungsfaktoren (bezogen auf ein Gesamtdrehmoment) auf. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, bei zumindest einer Fahrt gewonnene Messwerte auszuwerten und in Abhängigkeit von diesen die Zuteilungsfaktoren festzulegen. Auch hier sind die Messwerte bevorzugt auf den Lenkwinkel und eine weitere Größe wie die Querbeschleunigung und die Giergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bezogen. Durch die Erfindung kann noch nach dem Einbau der Antriebe ein Ungleichgewicht zwischen deren Eigenschaften erfasst werden. Dies gilt insbesondere auch für ein solches Ungleichgewicht, das erst nach und nach durch den Betrieb entsteht.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der die einzige Figur ein Flussschaubild zur Erläuterung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist davon ausgegangen, dass ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Kraftfahrzeug an einem linken Rad über einen elektrischen Antrieb verfügt und an einem rechten Rad über einen elektrischen Antrieb verfügt. Es geht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um das Festlegen von Zuteilungsgewichten W, für die gilt 0 < W < 1 mit W insbesondere ungefähr gleich 0,5. Soll von den beiden Antrieben gemeinsam ein Soll-Drehmoment M aufgebracht werden, so wird von dem ersten Antrieb das Soll-Drehmoment W · M angefordert, von dem zweiten Antrieb das Soll- Drehmoment (1-W) · M angefordert.
Bei gleicher Bauart der Antriebe ist davon ausgegangen, dass W zunächst exakt gleich 0,5 ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren beginne zu einem Zeitpunkt tO in Schritt S10, wobei ein Zähler i auf den Wert 1 gesetzt wird. Nachfolgend wird bei bestimmten Ereignissen immer wieder die Abfolge der Schritte S12 bis S22 ausgelöst. Alternativ können die Schritte S12 bis S22 auch gewissermaßen kontinuierlich immer wieder durchlaufen werden.
In Schritt S12 wird der an einer Lenkhandhabe des Kraftfahrzeugs (Lenkrad) eingestellte Lenkwinkel gemessen. In Schritt S14 wird sodann die aktuelle
Geschwindigkeit v, gemessen.
Ferner wird in Schritt S16 durch einen geeigneten Sensor die Querbeschleunigung a-quer oder auch alternativ oder zusätzlich die Giergeschwindigkeit ψ -gier gemessen.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug müsste sich nun die Querbeschleunigung a-quer in Abhängigkeit vom Lenkwinkel S i und der Geschwindigkeit V, auf einen bestimmten Wert a(£, , v,) einstellen. Genauso müsste sich die Giergeschwindigkeit <y-gier auf einen Wert ω (δ ι , , ν,) einstellen.
In Schritt S18 wird nun zu allen in Schritt S16 gemessenen Größen geprüft, ob der tatsächlich gemessene Wert dem theoretischen Wert entspricht. Insofern dies der Fall ist, ist nichts weiter zu tun, dieser Aspekt des Verfahrens ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Vorliegend ist davon ausgegangen, dass grundsätzlich eine zumindest minimale Abweichung zwischen a- quer und a(£,. , v,) bzw. ψ -gier und ω {δ ν,) besteht. Es lässt sich nun quantitativ aufgrund eines Modells ermitteln, inwieweit die Abweichung zwischen a-quer und a(S i , i) in der Ist-Querbeschleunigung zur
Soll-Querbeschleunigung auf ein Ungleichgewicht zwischen den beiden elektrischen Antrieben zurückzuführen ist. Es werden in Schritt S20 Zutei- lungsfaktoren w, berechnet, die bevorzugt derart festgelegt sind, dass bei einer Gewichtung der Drehmomente unter Verwendung dieser Zuteilungsfaktoren w, als Zuteilungsfaktoren W sich eine zum Lenkwinkel δ zur Geschwindigkeit v passende Querbeschleunigung a-quer oder Giergeschwindigkeit ^ -gier einstellen würde. Es ist hierbei darauf hinzuweisen, dass sich bei einer Änderung der Zuteilungsfaktoren eine Drehung möglicherweise nicht mehr ergibt, die sich sonst ergeben würde. Es kann dann sein, dass sich auch eine Änderung im Lenkwinkel dadurch ergibt, dass der Fahrer nicht mehr gegensteuern muss. Aus diesem Grund wird immer das Verhältnis zwischen der weiteren Größe der Querbeschleunigung a-quer oder Gier- geschwindigkeit ^ -gier zum Lenkwinkel bzw. die funktionale Abhängigkeit betrachtet und nicht eine dieser Größen absolut.
In Schritt S22 wird nun geprüft, ob der aktuelle Zählerstand für die Zählergröße i, den wir als n bezeichnen wollen, gleich einem Endstand ist, dass also die Schritte S12 bis S20 N mal durchlaufen worden sind. Zusätzlich oder alternativ kann geprüft werden, ob eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, also z. B. die Zeit t1 erreicht worden ist. Grund hierfür ist, dass ein Abbruchkriterium für das Verfahren gegeben sein muss. Da das Entstehen von bestimmten Situationen, in denen die Zuteilungsfaktoren w, bestimmt werden können, von der Häufigkeit des Betriebs des Kraftfahrzeugs einerseits und der Art und Weise, wie es sein Fahrzeugführer betreibt, andererseits abhängig ist, können beide Abbruchkriterien auch parallel vorliegen.
Sofern das Abbruchkriterium in Schritt S22 als nicht vorliegend erkannt wird, wird der Zähler um einen Zahlwert hochgesetzt. Zu einem gegenüber dem bisherigen Zeitpunkt späteren Zeitpunkt setzen die Schritte S12, S14 etc. wieder ein. Es erhöht sich somit insgesamt der Zähler i, aber auch die aktuelle Zeit t. Das Abbruchkriterium soll so gewählt sein, dass in ausreichender Häufigkeit Zuteilungsfaktoren Wj zur Verfügung stehen, damit eine zuverlässige Aussage gemacht werden kann. In einem Schritt S24 werden nun Gewichtungsfaktoren Cj(vi) festgelegt, zu sämtlichen Zuteilungsfaktoren Wj, die bisher ermittelt worden sind. Grund hierfür ist, dass man nachfolgend einen endgültigen Zuteilungsfaktor W berechnen möchte, und die Gewichtungsfaktoren hängen na- turgemäß von der Anzahl der Durchläufe der Schritte S12 bis S22 und daher der Zahl der Zuteilungsfaktoren Wj ab. Im einfachsten Fall ist der Gewichtungsfaktor genau gleich 1/n. Bevorzugt wird hier eine Geschwindigkeitsabhängigkeit eingebracht, denn die Messwerte, die bei höheren Geschwindigkeiten v, gewonnen werden, sind besonders aus- sagekräftig. Gleichzeitig wird bevorzugt eine höhere Gewichtung vorgesehen für solche Zuteilungsfaktoren w,, die bei Anforderung eines besonders hohen Drehmoments gewonnen wurden, da hier eine kleine prozentuale Abweichung zu einer starken Fahrzeugreaktion führt. Sind die Zuteilungsfaktoren w, so gewählt, dass sie grundsätzlich als Zuteilungsfaktor W verwendbar wären, sind die Gewichtungsfaktoren
n
Ci( j) bevorzugt so gewählt, dass die Summe ^ c, (v, ) gleich 1 ist. n
Es wird nun W berechnet zu W = (v ; ) , siehe Schritt S26.
(=1 Diese Größe W wird nachfolgend verwendet, um Drehmoment zu dem einen Antrieb zuzuteilen, für den anderen Antrieb wird der Zuteilungsfaktor 1-W verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann - dies ist in der Figur nicht gezeigt - grundsätzlich ständig wiederholt werden, wobei jeweils der aktuelle Zuteilungsfaktor W eingesetzt wird und regelmäßig durch einen neuen Zuteilungsfaktor W ersetzt wird. Dadurch kann bei laufendem Betrieb des Kraftfahrzeugs der Zuteilungsfaktor stets neu eingestellt werden, damit sich im Betrieb des Kraftfahrzeugs ergebende Änderungen in den Eigenschaften der Antriebe unmittelbar in den Zuteilungsfaktoren widerspiegeln und das Kraftfahrzeug dauerhaft betriebssicher fährt - nämlich so, dass auf möglichst präzise Weise die Querbeschleunigung und die Giergeschwindigkeit optimal auf den Lenkwinkel abgestimmt sind. Mit anderen Worten wird keine Drehung in das Kraftfahrzeug eingetragen, die der Fahrzeugführer nicht wünscht, bzw. der Fahrzeugführer muss auch nicht gegenlenken, um eine Drehung zu verhindern.
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