DE102005023247A1

DE102005023247A1 - Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102005023247A1
Application number: DE200510023247
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. Reith; Mario Dipl.-Ing. Steinborn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-30
Also published as: EP1881919A1; WO2006122623A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes von Kraftfahrzeugen, wobei über einzelnen Rädern und/oder Bauelementen im Antriebsstrang zugeordnete Drehsensoren bestimmte Fahrzustände umfasst, in einer Steuereinheit ausgewertet und in Steuerbefehle oder Warnsignale umgesetzt werden. Auf diese Weise werden beispielsweise ABS-, ASR- oder EBS-Systeme sowie ein Automatgetriebe angesteuert. Die Erfindung sieht vor, anstelle bisher bekannter passiver Drehzahlsensoren, die lediglich einen Drehzahlbereich ab einer vorgegebenen Mindestdrehzahl erfassen können, aktive Drehzahlsensoren mit einem den gesamten vorgesehenen Drehzahlbereich von Null (n = 0) bis zur Maximaldrehzahl (n¶max¶) abdeckenden Messbereich einzusetzen. Während Systeme mit passiven Drehzahlsensoren unterhalb der Mindestdrehzahl nur eingeschränkt funktionieren oder ganz deaktiviert werden müssen, funktionieren Systeme mit aktiven Drehzahlsensoren ohne Einschränkung im gesamten Drehzahlbereich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind bereits Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes von Kraftfahrzeugen bekannt, bei denen bestimmte Fahrzustände mittels passiver Drehzahlsensoren erfasst und in einer Steuereinheit ausgewertet werden, um beispielsweise ein Antiblockiersystem, ein Antriebsschlupfregelungssystem, ein Traktionskontrollsystem oder dergleichen anzusteuern. Passive Drehzahlsensoren erzeugen Drehzahlsignale ohne Anlegen einer elektrischen Versorgungsspannung. Sie haben systembedingt jedoch den Nachteil, dass eine Drehzahl unterhalb einer Mindestdrehzahl nicht erfasst wird. Dies bedeutet, dass die Drehzahl, von Null kommend, erst ab dieser Mindestdrehzahl gemessen wird, und von hohen Drehzahlen kommend, nur bis zu dieser Mindestdrehzahl erfasst wird. Beim Passieren der Mindestdrehzahl kommt es zu einem Drehzahlsprung. Bei zunehmender Drehzahl springt das Drehzahlsignal demnach von Null auf die Mindestdrehzahl, bei abnehmender Drehzahl springt es von der Mindestdrehzahl nach Null. Dies bedeutet, dass die Systeme, die von einer vorliegenden Drehzahlinformation abhängig sind, unterhalb der Mindestdrehzahl nur eingeschränkt funktionieren oder zur Fehlervermeidung ganz deaktiviert werden müssen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes von Kraftfahrzeugen zu schaffen, mit dem von einer Drehzahlinformation abhängige Systeme ohne Einschränkungen funktionieren.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Ansteuerung der bekannten, den Fahrbetrieb beeinflussenden Systeme (z.B. ABS, ASR, EBS, Automatgetriebe usw.) erheblich verbessern lässt, wenn auch der untere Drehzahlbereich bis zur Drehzahl Null erfasst und ausgewertet wird, und dass darüber hinaus zusätzliche nützliche Funktionen für den Fahrzeugbetrieb realisiert werden können.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes von Kraftfahrzeugen, wobei über einzelnen Rädern und/oder Bauelementen im Antriebsstrang zugeordnete Drehsensoren bestimmte Fahrzustände erfasst, in einer Steuereinheit ausgewertet und in Steuerbefehle für bestimmte Funktionen des Fahrzeuges oder in Warnsignale umgesetzt werden. Unter Warnsignalen werden hier ganz allgemein optische oder akustische Signale sowie Anzeigen verstanden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass als Drehsensoren jeweils aktive Drehzahlsensoren mit einem den gesamten vorgesehenen Drehzahlbereich von Null (n = 0) bis zur Maximaldrehzahl (n_max) abdeckenden Messbereich genutzt werden. Derartige aktive Drehzahlsensoren benötigen eine geeignete Versorgungsspannung, bevor diese Drehzahlinformationen abgeben. Ihr Messprinzip beruht beispielsweise auf dem Hall-Effekt.

Durch eine Erfassung der Drehzahlen im gesamten vorgesehenen Drehzahlbereich wird ein Drehzahlsprung zwischen Null und einer Mindestdrehzahl vermieden, so dass von einer Drehzahlinformation abhängige Systeme ohne die oben genannten Einschränkungen funktionieren bzw. auch im unteren Drehzahlbereich aktiviert bleiben.

Die quantitative Erfassung der Drehzahl impliziert in jedem Fall auch die qualitative Feststellung, ob überhaupt eine Drehung vorliegt oder nicht. Da diese Feststellung im gesamten Drehzahlbereich, also insbesondere auch in der Nähe von n = 0 getroffen werden kann, lässt sich auf diese Weise auch ermitteln, ob ein Fahrzeug rollt oder sich im Stillstand befindet.

An dieser Stelle sollen einige in der vorliegenden Beschreibung verwendete Ausdrücke näher erläutert werden:
Der Begriff "Fahrzustände" beschreibt die Fahrzeugbewegung bis zum Stillstand, umfasst demnach die Zustände "Fahrzeug fährt" und "Fahrzeug steht"; der Begriff "Betriebszustände" beschreibt die Bewegung einzelner Elemente des Fahrzeuges, umfasst also etwa Zustände wie "Rad dreht", "Rad dreht nicht" usw.. Unter dem Begriff "Fahrbedingung" werden vom Fahrer vorgegebene Bedingungen entsprechend einem Fahrwunsch verstanden, also beispielsweise "Bremse nicht betätigt", "Gaspedal betätigt", "Gang eingelegt" usw., während unter dem Begriff "Anhaltebedingung" vom Fahrer vorgegebene Bedingungen entsprechend einem Anhaltewunsch verstanden werden, beispielsweise "Bremse betätigt", "Gaspedal nicht betätigt" usw.
Gemäß einer Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die aktuelle Drehzahl wenigstens eines Rades bzw. eines Bauelementes im Antriebsstrang erfasst und zur Feststellung der Betriebszustände "Rad oder Bauteil dreht" oder "Rad oder Bauteil dreht nicht" bzw. der Fahrzustände "Fahrzeug steht" oder "Fahrzeug fährt" ausgewertet wird. Wegen der weiter vorne beschriebenen Eigenschaften aktiver Drehzahlsensoren kann diese Feststellung auch im untersten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges getroffen und beispielsweise dazu benutzt werden, ein sehr langsames Wegrollen des Fahrzeuges bei bestehendem Anhaltewunsch festzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass bei der Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug fährt" und bei gleichzeitigem Vorliegen vorgegebener Anhaltebedingungen (z.B. bestimmter Bremsdruck; Gaspedal nicht betätigt) der Bremsdruck automatisch erhöht wird, bis der Fahrzustand "Fahrzeug steht" erreicht ist, und/oder dass ein Warnsignal ausgegeben wird. Auf diese Weise wird das Fahrzeug entweder automatisch angehalten, oder der Fahrer wird gewarnt, so dass er entsprechende Maßnahmen zum Sichern des Fahrzeuges treffen kann.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerfunktion "Freischaukeln" vorgesehen, bei welcher bei Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug steht" nach einer aktiven Vorwärtsbewegung automatisch aus dem Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang geschaltet wird, und beim anschließenden Fahrzustand "Fahrzeug steht" nach einer aktiven Rückwärtsbewegung aus dem Rückwärtsgang wieder selbsttätig in einen Vorwärtsgang geschaltet wird. Auf diese Weise wird beim Freischaukeln des Fahrzeuges automatisch erkannt, wann ein gegen einen Kuhlenrand anfahrendes Fahrzeug stehen bleibt, so dass vom Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang oder umgekehrt geschaltet werden kann. Der Begriff "aktiv" bedeutet hier, dass eine Antriebsverbindung zum Motor des Fahrzeugs besteht; "passiv" heißt, dass das Fahrzeug antriebslos rollt.
Ein demgegenüber vereinfachter Verfahrensablauf sieht vor, dass eine Steuerfunktion "Freischaukeln" vorgesehen ist, bei welcher bei Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug steht" nach einer aktiven Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung die Fahrzeugkupplung geöffnet wird, so dass das Fahrzeug mit möglichst wenig Widerstand in die Gegenrichtung rollen kann, bis es wieder zum Stehen kommt, und dass bei Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug steht" nach dieser passiven Bewegung die Fahrzeugkupplung wieder für eine aktive Bewegungsphase geschlossen wird.
Die Funktion "Freischaukeln" wird z.B. automatisch ausgeschaltet, wenn das Fahrzeug eine zuvor definierte Wegstrecke in einer Richtung zurückgelegt hat.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aktuelle Drehzahl von mehreren angetriebenen Rädern erfasst wird, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "wenigstens ein Rad dreht und wenigstens ein Rad dreht nicht" sowie gleichzeitigem Vorliegen von vorgegebenen Fahrbedingungen (z. B. Gang eingelegt; Gaspedal betätigt) eine Antriebsschlupfregelung aktiviert wird, die in an sich bekannter Weise die Antriebsleistung des durchdrehenden Rades auf stehende Räder umverteilt.
In ähnlicher Weise kann die aktuelle Drehzahl von mehreren gebremsten Rädern erfasst werden, wobei bei Feststellung des Betriebszustandes "wenigstens ein Rad dreht und wenigstens ein Rad dreht nicht" und gleichzeitigem Vorliegen von vorgegebenen Fahrbedingungen (z.B. Bremspedal betätigt) ein Antiblockiersystem aktiviert wird, welches in an sich bekannter Weise den Bremsdruck beim blockierenden Rad vermindert, bis es sich wieder dreht. Diese an sich bekannte ABS-Funktion lässt sich mit aktiven Drehzahlsensoren bis zum Stillstand des Fahrzeugs realisieren, während im Gegensatz dazu bei einem ABS mit passiven Drehzahlsensoren die Funktion unterhalb einer Geschwindigkeitsschwelle deaktiviert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aktuellen Drehzahlen der beiden Räder eines angetriebenen Räderpaares erfasst werden, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "die beiden Räder haben unterschiedliche Drehzahlen" und bei gleichzeitigem Vorliegen von vorgegebenen Fahrbedingungen (z. B. Gang eingelegt; Gaspedal betätigt) die automatische Zuschaltung einer Differentialsperre erfolgt. Auch in diesem Fall kann dank der vorne beschriebenen Eigenschaften aktiver Drehzahlsensoren das Durchdrehen eines Rades frühzeitig erkannt und damit auch bei vergleichsweise geringen Drehzahlen sicher verhindert werden.
Eine weitere vorteilhafte Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich für Fahrzeuge mit wenigstens einer Liftachse, also einer von der Fahrbahn abhebbaren bzw. absenkbaren Fahrzeugachse. Dabei ist vorgesehen, dass die aktuelle Drehzahl wenigstens eines Rades einer Liftachse erfasst wird, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "Rad der Liftachse dreht" und gleichzeitigem Vorliegen der Fahrbedingungen "Fahrzeug fährt" und "Liftachse angehoben" bzw. Feststellung des Betriebszustandes "Rad der Liftachse dreht nicht" und gleichzeitigem Vorliegen der Fahrbedingungen "Fahrzeug fährt" und "Liftachse abgesenkt" ein Warnsignal erfolgt.
Damit kann überprüft werden, ob eine Liftachse tatsächlich angehoben oder abgesenkt wurde bzw. keinen ungewollten Bodenkontakt hat. Melden beispielsweise die Räder der Liftachse keine Drehzahl, so kann bei Fahrt davon ausgegangen werden, dass die Liftachse angehoben ist. Der Vergleich mit dem Sollzustand, also mit der vom Fahrer vorgegebenen Fahrbedingung "Liftachse angehoben" liefert eine Bestätigung oder gegebenenfalls die Information über eine Fehlfunktion.
Vorliegend wurden überwiegend Funktionen beschrieben, bei denen die qualitative Aussage des Drehzahlsensors, nämlich dass eine Drehung überhaupt vorliegt, genutzt wurde. Im Zusammenhang mit der Aktivierung einer Differentialsperre wurde außerdem eine Funktion beschrieben, bei der die tatsächliche Drehzahl steuerungstechnisch genutzt wird. Nachfolgend wird eine weitere Funktion beschrieben, bei der die qualitative Drehzahlinformation des Drehzahlsensors, also die tatsächliche gemessene Drehzahl von Belang ist.
Wenn schon beim langsamen Losrollen eines Fahrzeuges konkrete Informationen über Raddrehzahlen bzw. die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges vorliegen, dann lässt sich dank der vorne beschriebenen Eigenschaften aktiver Drehzahlsensoren schon sehr früh der für die jeweilige Fahrgeschwindigkeit zulässige Lenkungseinschlag berechnen. Die mit einem großen Lenkungseinschlag verbundene Erhöhung des Rollwiderstandes kann so von einer Fahrstrategiesteuerung berücksichtigt werden.
Es ist deshalb gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Fahrgeschwindigkeit über die Drehzahl von einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs erfasst wird, und dass die Antriebsleistung des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und einem gemessenen Lenkungseinschlag über ein Fahrstrategieprogramm der Steuereinheit gesteuert wird. Das Fahrzeug ließe sich bei einem vorgegebenen Lenkeinschlag der Fahrzeugräder so auch gegen zu hohe Geschwindigkeiten, ruckartige Lastwechsel oder ähnliches sichern.
Für eine weitere vorteilhafte Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der aktuelle, zeitliche Drehzahlverlauf des Antriebsstranges erfasst wird, und dass bei Feststellung einer Drehschwingung im Antriebsstrang automatisch die Kupplungsposition und/oder die Motordrehzahl im Sinne einer Reduzierung oder Beendigung dieser Drehschwingung verändert wird.

Claims

Verfahren zum Steuern des Fahrbetriebes von Kraftfahrzeugen, wobei über einzelnen Rädern und/oder Bauelementen im Antriebsstrang zugeordnete Drehsensoren bestimmte Fahrzustände erfasst, in einer Steuereinheit ausgewertet und in Steuerbefehle für bestimmte Funktionen des Fahrzeuges oder in Warnsignale umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehsensoren jeweils aktive Drehzahlsensoren mit einem den gesamten vorgesehenen Drehzahlbereich von Null (n = 0) bis zur Maximaldrehzahl (n_max) abdeckenden Messbereich genutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Drehzahl wenigstens eines Rades bzw. eines Bauelementes im Antriebsstrang erfasst und zur Feststellung der Betriebszustände "Rad oder Bauteil dreht" oder "Rad oder Bauteil dreht nicht" bzw. der Fahrzustände "Fahrzeug steht" oder "Fahrzeug fährt" ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug fährt" und bei gleichzeitigem Vorliegen vorgegebener Anhaltebedingungen (z.B. bestimmter Bremsdruck; Gaspedal nicht betätigt) der Bremsdruck automatisch erhöht wird, bis der Fahrzustand "Fahrzeug steht" erreicht ist, und/oder dass ein Warnsignal ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerfunktion "Freischaukeln" vorgesehen ist, bei welcher bei Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug steht" nach einer aktiven Vorwärtsbewegung automatisch aus den Vorwärtsgang in den Rückwärtsgang geschaltet wird, und beim Fahrzustand "Fahrzeug steht" nach einer akti ven Rückwärtsbewegung aus dem Rückwärtsgang in einen Vorwärtsgang geschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerfunktion "Freischaukeln" vorgesehen ist, bei welcher bei Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug steht" nach einer aktiven Vorwärtsbewegung bzw. Rückwärtsbewegung die Fahrzeugkupplung geöffnet und bei Feststellung des Fahrzustandes "Fahrzeug steht" nach einer jeweiligen passiven Bewegung in der Gegenrichtung die Fahrzeugkupplung wieder geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Drehzahl von mehreren angetriebenen Rädern erfasst wird, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "wenigstens ein Rad dreht und wenigstens ein Rad dreht nicht" und gleichzeitigem Vorliegen von vorgegebenen Fahrbedingungen (z.B. Gang eingelegt; Gaspedal betätigt) eine Antriebsschlupfregelung aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Drehzahl von mehreren gebremsten Rädern erfasst wird, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "wenigstens ein Rad dreht und wenigstens ein Rad dreht nicht" und gleichzeitigem Vorliegen von vorgegebenen Fahrbedingungen (z.B. Bremspedal betätigt) ein Antiblockiersystem aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuellen Drehzahlen der beiden Räder eines angetriebenen Räderpaares erfasst werden, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "die beiden Räder haben unterschiedliche Drehzahlen" und gleichzeitigem Vorliegen von vorgegebenen Fahrbedingungen (z.B. Gang ein gelegt; Gaspedal betätigt) die automatische Zuschaltung einer Differentialsperre erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Drehzahl von wenigstens einem angetriebenen Rad und wenigstens einem nicht angetriebenen Rad erfasst wird, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "Drehzahl des angetriebenen Rades höher als Drehzahl des nicht angetriebenen Rades" und gleichzeitigem Vorliegen von vorgegebenen Fahrbedingungen (z.B. Gang eingelegt; Gaspedal betätigt) eine Traktionskontrolle aktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, für ein Fahrzeug mit Liftachse, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Drehzahl wenigstens eines Rades einer Liftachse erfasst wird, und dass bei Feststellung des Betriebszustandes "Rad der Liftachse dreht" und des Fahrzustandes "Fahrzeug fährt" sowie bei Vorliegen der Fahrbedingung "Liftachse angehoben" bzw. bei Feststellung des Betriebszustandes "Rad der Liftachse dreht nicht" und des Fahrzustandes "Fahrzeug fährt" sowie bei gleichzeitigem Vorliegen der Fahrbedingung "Liftachse abgesenkt" ein Warnsignal erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgeschwindigkeit über die Drehzahl von einem oder mehreren Rädern erfasst wird, und dass die Antriebsleistung des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und einem gemessenen Lenkungseinschlag über ein Fahrstrategieprogramm der Steuereinheit gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Drehzahlverlauf des Antriebsstranges erfasst wird, und dass bei Feststellung einer Drehschwingung im Antriebsstrang automatisch die Kupplungsposition und/oder die Motordrehzahl im Sinne einer Reduzierung oder Beendigung der Drehschwingung verändert wird.