Titel

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 , sowie ein Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 1 .

Bei Kraftfahrzeugen wird die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit unter anderem aus den einzelnen Radgeschwindigkeiten bzw. den Raddrehzahlen berechnet. Eine genaue Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit ist aber nur in einem Zustand möglich, im dem zumindest ein Rad im linearen Bereich der Mue-Schlupf Kurve dreht und somit die Radgeschwindigkeit linear in die frei rollende Radgeschwindigkeit übertragen werden kann, welche der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht.

Bei einem allradgetriebenen Kraftfahrzeug können während eines Beschleunigungsvorgangs alle Räder schlupf behaftet sein, was die Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeiten erheblich erschwert. Bei Vorliegen von Antriebsschlupf wird daher versucht, die Räder durch diagonale Bremseingriffe so abzubremsen, dass ihre frei rollende Geschwindigkeit berechnet werden kann, um damit auf die Fahrzeuggeschwindigkeit zu schließen. Durch das Abbremsen der Räder wird aber das Gesamtantriebsmoment des Fahrzeugs reduziert. Dies ist für den Fahrer als Verzögerung spürbar, was vielfach nicht erwünscht ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu verbessern, wobei insbesondere eine Verzögerung des Kraftfahrzeuges minimiert werden soll. Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 , sowie eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erste Gruppe von Rädern verzögert und gleichzeitig eine zweite Gruppe von Rädern beschleunigt. Eine Gruppe kann dabei ein oder mehrere Räder umfassen. Im Antriebsschlupffall wird die erste Gruppe vorzugsweise auf die Referenzgeschwindigkeit frei drehender Räder verzögert, und die zweite Gruppe vorzugsweise etwa in gleichem Maß beschleunigt, d.h. der Eingriff erfolgt im Wesentlichen antriebsmomentenneutral. Dadurch kann einerseits die Fahrzeuggeschwindigkeit genau bestimmt werden, andererseits bleibt das auf das Fahrzeug wirkende Antriebsmoment im Wesentlichen konstant.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt die erste Gruppe von Rädern beschleunigt und gleichzeitig die zweite Gruppe von Rädern verzögert. Es erfolgt also der umgekehrte Eingriff an den Radgruppen. Die beiden Verfahrensschritte können abwechselnd wiederholt werden.

Eine Verzögerung von Rädern kann prinzipiell entweder durch Bremsen oder durch Reduktion des Antriebsmoments erreicht werden. Bei einem Fahrzeug mit Elektromotor ist es z. B. durch Abschalten des elektrischen Stroms möglich, das Antriebsmoment in kurzer Zeit zu reduzieren. Durch Vorgabe eines Soll-Moments von z. B. 0 Nm für einen Elektromotor kann ein Freirollen des zugehörigen Rades bewirkt werden.

Bei der Verzögerung bzw. der Beschleunigung einzelner Räder wird vorzugsweise die Trägheit der Antriebskonfiguration des Kraftfahrzeuges berücksichtigt. Die Massenträgheit des Antriebsstrangs ist bestimmend für die Dynamik der Verzögerung oder Beschleunigung eines Rades.

Die Verzögerung und gleichzeitige Beschleunigung dauert vorzugsweise nur eine kurze Zeit, bevorzugt zwischen 10 ms und 1 s. Diese Zeitdauer ist ausreichend, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen, beeinflusst das Fahrverhalten des Fahrzeugs aber nur gering. Bei einem Fahrzeug mit vier Rädern sind die Räder der ersten Gruppe vorzugsweise einer ersten Fahrzeugdiagonale zugeordnet. Die Räder der zweiten Gruppe sind der zweiten Fahrzeugdiagonale zugeordnet. Jede Gruppe umfasst in diesem Fall zwei Räder. Wahlweise können die Räder der ersten Gruppe auch einer ersten Achse und die Räder der zweiten Gruppe einer zweiten Achse zugeordnet sein. In jedem Fall ist der Eingriff an Rädern giermomentenneutral, d.h. das Kraftfahrzeug erfährt kein Drehmoment um seine Hochachse.

Ein Algorithmus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise in einem Steuergerät hinterlegt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden soll steuert das Steuergerät die Fahrzeugantriebe und/oder die Radbremsen, wie vorstehend beschrieben, an.

Die Erfindung kann insbesondere bei Fahrzeugen mit zwei oder mehr Antrieben, wie z. B. Fahrzeugen mit einem einer ersten Achse zugeordneten ersten Antrieb und einem einer zweiten Achse zugeordneten zweiten Antrieb, oder bei Fahrzeugen mit radindividuellen Antrieben eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a den Verlauf des Antriebsmoments bei einer Verzögerung von Rädern nach einem herkömmlichen Verfahren;

Fig. 1 b den Verlauf der zugehörigen Radgeschwindigkeiten;

Fig. 2a den Verlauf verschiedener Antriebsmomente bei einer Verzögerung und

Beschleunigung einzelner Räder nach einem erfindungsgemäßen Verfahren; und

Fig. 2b den Verlauf der zugehörigen Radgeschwindigkeiten.

Fig. 1 a zeigt die zeitweise Verzögerung mehrer Räder gemäß einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. Dabei ist das an den Rädern ausgeübte Bremsmoment mit Mßrems und das Gesamt-Antriebsmoment des Fahrzeugs mit M _ge samt bezeichnet. In einem ersten Zeitintervall At-ι werden die Räder einer ersten Fahrzeugdiagonale abgebremst. Infolge dessen reduziert sich das Gesamt-Antriebsmoment M _ge samt um ein einen entsprechenden Betrag. Danach werden in einem zweiten Zeitintervall At ₂ die Räder der zweiten Fahrzeugdiagonale abgebremst. Das Gesamt-Antriebsmoment M _ge samt reduziert sich wiederum entsprechend. Das erste At-ι und zweite Zeitintervall At ₂ betragen jeweils ca. 20 ms.

In Fig. 1 b sind die zugehörigen Geschwindigkeiten v der einzelnen Räder dargestellt. Wie zu erkennen ist, sinkt die Geschwindigkeit v-ι der Räder der ersten Diagonale im ersten Zeitintervall Ati auf eine Referenzgeschwindigkeit v _Ref ab, bei der sie im linearen Bereich der Mue-Schlupf Kurve rollen. Die Geschwindigkeit v ₂ der Räder der zweiten Fahrzeugdiagonale bleibt im ersten Zeitintervall Ati nahezu konstant. Für das zweite Zeitintervall At ₂ gilt umgekehrtes.

Ausführungsform der Erfindung

In den Fig. 2a und 2b ist der zeitliche Verlauf von Antriebsmomenten M _An trieb und der zugehörigen Radgeschwindigkeiten v bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Im ersten Zeitintervall Ati werden die Räder der ersten Fahrzeugdiagonale des Kraftfahrzeuges abgebremst, indem ein Antriebsmoment M-i um AM-i reduziert wird. Gleichzeitig werden die Räder der zweiten Fahrzeugdiagonale beschleunigt und deren Antriebsmoment M ₂ um AM ₂ erhöht. Das Gesamtantriebsmoment M _ge samt = M-i + M ₂ bleibt auf einem konstanten Wert. Im ersten Zeitintervall Ati gilt für AM-i = AM ₂ : M _ge samt = (M-i - AM-i) + (M ₂ + AM ₂ ) = M-i + M ₂ .

Im zweiten Zeitintervall At ₂ werden dann die Räder der ersten Gruppe um AM-i beschleunigt und die Räder der zweiten Gruppe um AM ₂ verzögert, wobei das Gesamtantriebsmoment M _geS amt ebenfalls konstant bleibt. Im zweiten Zeitintervall At ₂ ergibt sich für AM-i = AM ₂ : M _geS amt = (Mi + AM-i) + (M ₂ - AM ₂ ) = Mi + M ₂ . Das Beschleunigen und Verzögern der einzelnen Radgruppen wird periodisch wiederholt.

Fig. 2b zeigt die entsprechenden Geschwindigkeiten v der Räder der einzelnen Gruppen. Im ersten Zeitintervall Ati reduziert sich die Geschwindigkeit v-ι der Räder der ersten Gruppe bis zur Referenzgeschwindigkeit v _Ref . Die Geschwindigkeit v ₂ der Räder der zweiten Gruppe nimmt entsprechend dem Moment ΔΜ ₂ zu. Im zweiten Zeitintervall At ₂ nimmt hingegen die Geschwindigkeit v-ι der Räder der ersten Gruppe zu und die Geschwindigkeit v ₂ der Räder der zweiten Gruppe bis zur Referenzgeschwindigkeit v _Ref ab.

Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges steigt bei Durchführung des in den Fig. 2a und 2b beschriebenen Verfahrens im gesamten Zeitraum mit konstanter Steigung an.