DE102009043396A1 - Optimierung von Fahrzeugstabilität und Lenkung bei einem regenerativen Bremsereignis - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Optimieren des Lenk- und Stabilitätsverhaltens eines Fahrzeugs umfasst, dass ein Satz von Trägheitsdaten während eines regenerativen Bremsereignisses (RBE) gemessen wird, dass ein Satz von Fahrzeugverhaltensdaten unter Verwendung der Trägheitsdaten berechnet wird, und dass die Verhaltensdaten mit kalibrierten Schwellenwertdaten verglichen werden, um ein maximales regeneratives Bremsdrehmoment (RBT) zu bestimmen. Das maximale RBT wird während des aktiven RBE automatisch angewendet. Das Fahrzeug umfasst ein Fahrwerk, einen Elektromotor/Generator zum Anwenden eines RBT, ein Reibungsbremssystem, Fahrwerkträgheitssensoren zum Messen eines Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten, und einen Controller mit einem Algorithmus zum Berechnen eines Satzes von Fahrzeugverhaltensdaten unter Verwendung der Fahrwerkträgheitsdaten. Der Controller bestimmt das maximale RBT durch Vergleichen der Fahrzeugverhaltensdaten mit zugehörigen Schwellenwertdaten. Die Fahrwerkträgheitssensoren können Beschleunigungsmesseinrichtungen, einen Gierratensensor, einen Lenkratensensor, Drehzahlsensoren und/oder einen Bremseingabesensor umfassen.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung von Fahrzeugstabilität und Lenkverhalten bei einem aktiven regenerativen Bremsereignis.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Einige Fahrzeugkonzepte verwenden mehrere Energiequellen auf selektive Weise, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit insgesamt zu verbessern sowie Niveaus einiger Fahrzeugemissionen zu verringern. Zum Beispiel umfasst ein Hybridelektrofahrzeug oder HEV ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (ESS), das für gewöhnlich als eine wiederaufladbare Batterie oder ein wiederaufladbarer Batteriestapel mit einer relativ hohen Energiedichte ausgestaltet ist. Das HEV kann auch eine Brennkraftmaschine für Benzin, Diesel oder einen alternativen Kraftstoff umfassen. Andere Fahrzeugkonzepte können alternativ eine Brennstoffzelle und/oder eine andere Leistungsquelle anstelle von oder in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine verwenden, um Fahrzeugemissionen weiter zu verringern und die Reichweite des Fahrzeugs zu verbessern.
- Bei einigen HEV-Konzepten bleiben die Antriebsräder des Fahrzeugs mit dem Endantrieb kontinuierlich verbunden, um eine regenerative Bremsfähigkeit zu ermöglichen, wodurch ein relativ effizientes Mittel zum Auffangen nützlicher und andernfalls vergeudeter Bremsenergie bereitgestellt wird. Wie in der Technik bekannt ist, kann ein Elektromotor/Generator selektiv auf eine derartige Weise betrieben werden, dass es der Einrichtung ermöglicht wird, während eines aktiven regenerativen Bremsereignisses als Generator zu wirken. Wenn der Elektromotor/Generator als Generator wirkt, lädt er das ESS wieder auf, während er ein negatives Drehmoment auf die Antriebsräder und/oder die Antriebswelle anwendet, wodurch das HEV elektronisch verlangsamt wird. Der Elektromotor/Generator kann gleichermaßen selektiv als Elektromotor betrieben werden, wobei er nach Bedarf gespeicherte elektrische Energie aus dem ESS entnimmt, um das HEV anzutreiben.
- Bei einem HEV, das mit einem Bremsenantiblockiersystem (ABS-System) einem Antriebsregelungssystem (TCS-System) und/oder einer elektronischen Stabilitätsregelung (ESC) ausgestattet ist, können die Fahrzeugstabilität und das Lenkverhalten unter Verwendung beliebiger oder aller dieser Einrichtungen verbessert werden. Während eines aktiven regenerativen Bremsereignisses bei einem HEV wird das regenerative Bremsdrehmoment jedoch einfach nur auf die Räder aufgebracht, die sich an einer gemeinsamen Achse drehen, welche auf einer Oberfläche mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten möglicherweise rutschen können. In Abhängigkeit davon, welcher der Sätze der Vorderräder oder Hinterräder rutscht, kann die Gesamtstabilität und/oder die Lenkungsregelung des HEV betroffen sein. Obwohl das ABS, das TCS und die ESC das HEV bei einer schnellen Erholung von einem derartigen Rutschen alle unterstützen können, kann es wünschenswerter sein, das Auftreten von Rutschen vorrangig zu verhindern oder zu verdrängen.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Folglich werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug bereitgestellt, das über eine regenerative Bremsfähigkeit wie vorstehend beschrieben verfügt. Das Verfahren wird von der Vorrichtung während eines aktiven regenerativen Bremsereignisses oder RBE automatisch ausgeführt. Von verschiedenen Trägheitssensoren übertragene oder weitergeleitete Signale werden als Eingangssignale an eine elektronische Steuerungseinheit oder einen Controller verwendet, welcher wiederum ein maximales regeneratives Bremsdrehmoment oder RBT berechnet, auswählt oder anderweitig bestimmt, das während des aktiven RBE angewendet werden kann, ohne zu bewirken, dass das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert. Ein von einem Fahrer befohlenes Gesamtbremsdrehmoment oder OBT, das von einem Fahrer oder Bediener des Fahrzeugs während des aktiven RBE befohlen wird, wird bereitgestellt, indem das von einem Fahrer befohlene OBT auf das berechnete maximale RBT und ein herkömmliches Reibungsbremsdrehmoment oder FBT zugewiesen wird, wobei das berechnete maximale RBT in Abhängigkeit von den Werten der verschiedenen Eingangssignale von einem theoretischen Maximalwert oder unbeschrankten Wert bis hinunter zu einem Nullwert reicht.
- Im Umfang der Erfindung können die Trägheitssensoren einen Lenkwinkelsensor, Beschleunigungsmesseinrichtungen, die zum Messen der linearen Quer- und Längsbeschleunigungen des Fahrzeugs ausgelegt sind, Raddrehzahlsensoren, die mit jedem der Straßenräder des Fahrzeugs verbunden sind, und/oder einen Bremseingabesensor zum Detektieren des von einem Fahrer befohlenen OBT umfassen. Messwerte von den Trägheitssensoren werden mit einem zugehörigen Satz kalibrierter Schwellenwerte verglichen, um einen zugehörigen Multiplikator und/oder einen resultierenden Fehlerwert für jeden der Messwerte zu bestimmen, wobei der Multiplikator und/oder die resultierenden Fehlerwerte verwendet werden, um die Größe des berechneten maximalen RBT, das während des aktiven RBE angewandt werden soll, einzustellen.
- Insbesondere umfasst das Verfahren, dass während des aktiven RBE ein Satz von Trägheitsdaten gesammelt oder gemessen wird, unter Verwendung des Satzes von Trägheitsdaten ein Satz von Fahrzeugverhaltensdaten berechnet wird und der berechnete Satz von Fahrzeugverhaltensdaten mit einem zugehörigen Satz kalibrierter Schwellenwertdaten verglichen wird, um dadurch das maximale RBT zu bestimmen oder zu berechnen. Das Verfahren umfasst auch, dass das berechnete maximale RBT während des aktiven RBE automatisch angewandt wird.
- Das Fahrzeug umfasst ein Fahrwerk, mindestens einen Elektromotor/Generator, der zum Anwenden des berechneten maximalen RBT während eines aktiven RBE dient, und ein Reibungsbremssystem zur Bereitstellung eines Reibungsbremsdrehmoments (FBT). Das Fahrzeug umfasst auch einen Satz von Trägheitssensoren zum Messen eines Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten sowie einen Controller, der einen Algorithmus zur Berechnung eines Satzes von Fahrzeugverhaltensdaten unter Verwendung des Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten aufweist. Der Controller bestimmt das maximale RBT, indem er die Fahrzeugverhaltensdaten mit einem zugehörigen Satz von Schwellenwertdaten vergleicht und wendet das maximale RBT während des aktiven RBE automatisch an.
- Ein Steuerungssystem, das mit dem Fahrzeug verwendet werden kann, optimiert das Lenkverhalten und die Stabilität während des vorstehend beschriebenen aktiven RBE. Das Steuerungssystem umfasst Sensoren zum Messen eines Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten, die einen Brems sensor, der mit einer Bremseingabeeinrichtung verbunden ist und zum Detektieren eines von einem Fahrer befohlenen Gesamtbremsdrehmoments (OBT) dient, einen Lenkwinkelsensor, der mit einer Lenkungseingabeeinrichtung verbunden ist und zum Detektieren eines Lenkwinkels dient, aus welchem eine Lenkwinkelrate berechnet werden kann, und/oder eine oder mehrere Beschleunigungsmesseinrichtungen, die zum Messen einer linearen Beschleunigung des Fahrwerks des Fahrzeugs bezüglich einer Längs- und/oder Querachse des Fahrwerks dienen, umfassen. Das Steuerungssystem berechnet ein maximales regeneratives Bremsdrehmoment (RBT) unter Verwendung der Fahrwerkträgheitsdaten und wendet das maximale RBT während des aktiven RBE automatisch an.
- Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Hybridelektrofahrzeugs oder HEV gemäß der Erfindung; -
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Fahrzeugs von1 ; -
3 ist eine Tabelle, die einen Satz von sensorischen Eingangsdaten für den Controller beschreibt, die mit dem Fahrzeug von1 und2 verwendet werden können; und -
4 ist ein schematisches Flussdiagramm, das einen Steuerungsalgorithmus oder ein Steuerungsverfahren beschreibt, das mit dem Fahrzeug von1 und2 verwendet werden kann. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Mit Bezug auf die verschiedenen Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen und mit
1 beginnend ist ein Fahrzeug10 als ein beispielhaftes Hybridelektrofahrzeug oder HEV gezeigt, obwohl das Fahrzeug10 im Umfang der Erfindung als ein beliebiges Fahrzeug, das eine regenerative Bremsfähigkeit aufweist, ausgestaltet sein kann. Das beispielhafte Fahrzeug10 umfasst ein Energieumwandlungssystem oder eine Maschine (E)12 , ein elektrisches Speichersystem (ESS)19 und mindestens einen Elektromotor/Generator (M/G)17 . Die Maschine12 kann zum Antreiben mit einem Getriebe (T)14 direkt oder wie gezeigt über eine hydrodynamische Drehmomentwandleranordnung (TC)24 oder über einen anderen Drehmomentübertragungsmechanismus, wie etwa eine (nicht gezeigte) Kupplung, verbunden sein. Das Fahrzeug10 umfasst eine elektronische Steuerungseinheit oder einen Controller32 mit einem Algorithmus oder einem Verfahren100 zur Bremssteuerung, wie nachstehend mit Bezug auf4 beschrieben ist. - Der Controller
32 beschreibt im weiten Sinn ein verteiltes oder zentrales Steuerungsmodul, welches zusätzlich zu einem Bremssteuerungsmodul auch derartige Steuerungsmodule und Fähigkeiten umfassen kann, die zum Betreiben des Fahrzeugs10 auf die gewünschte Weise notwendig sein können. Das heißt, dass der Controller32 auch beliebige oder alle umfas sen kann von: einem Maschinensteuerungsmodul, einem Getriebesteuerungsmodul, einem Batteriestapelsteuerungsmodul, einem Getriebewechselrichtermodul usw. Wenn er so ausgestaltet ist, kann der Controller32 eine übergreifende Steuerung und Koordination der vorstehend erwähnten Controller bereitstellen. Der Einfachheit halber ist der Controller32 als eine einzige Einrichtung dargestellt, obwohl auch separate Controller im Umfang der Erfindung verwendet werden können. - Der Controller
32 kann als ein universeller Digitalcomputer ausgestaltet sein, der allgemein einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Festwertspeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital-(A/D) und Digital/Analog-(D/A) Schaltungen, und Eingabe/Ausgabeschaltungen und Einrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen umfasst. Jeder in dem Controller32 vorhandene oder für diesen zugängliche Satz von Algorithmen, einschließlich des Algorithmus oder des Verfahrens100 der Erfindung, ist im ROM gespeichert und wird ausgeführt, um die jeweiligen Funktionen jedes vorhandenen Controllers bereitzustellen. - Das ESS
19 kann als eine oder mehrere Batterien ausgestaltet sein, obwohl andere elektrische und/oder elektrochemische Energiespeichereinrichtungen mit der Fähigkeit zum Speichern elektrischer Leistung und zur Freisetzung der elektrischen Leistung im Umfang der Erfindung verwendet werden können. Das ESS19 kann auf der Grundlage von Faktoren dimensioniert sein, die Anforderungen beim regenerativen Bremsen, Anwendungsprobleme bezüglich der typischen Straßenneigung und Temperatur und Antriebsanforderungen wie etwa Emissionen, Leistungsunterstützung und elektrischer Fahrbereich umfassen. Allgemein ist das ESS19 eine Gleichstromeinrichtung (DC-Einrichtung) mit relativ hoher Spannung, die über eine ausreichend aufgebaute und verlegte DC-Verkabelung mit einem (nicht gezeigten) Getriebewechselrichtermodul gekoppelt ist, wie der Fachmann versteht. - Immer noch mit Bezug auf
1 kann die Maschine12 im Umfang der Erfindung beispielsweise als eine Brennkraftmaschine für Benzin, Diesel, Biodiesel, Ethanol oder eine andere Art ausgestaltet sein. Die Maschine12 ist, wie auch immer sie ausgestaltet ist, in der Lage, eine ausreichende Menge oder ein ausreichendes Niveau an Maschinendrehmoment zu erzeugen, um einen Ausgang oder eine Antriebswelle des HEV10 zu drehen, welche schließlich nach Bedarf einen jeweiligen Satz von Front- und/oder Heck-Antriebsachsen21 ,22 dreht oder mit Leistung versorgt. Auf diese Weise kann das HEV10 über einen Satz von Antriebsrädern15F ,15R angetrieben werden, wobei bezüglich der normalen Fahrgastorientierung in dem Fahrzeug10F „Front” bezeichnet und R „Heck” bezeichnet. - Das Fahrzeug
10 kann ein Front- und Heckdifferential20F bzw.20R umfassen, das es den Antriebsachsen21 ,22 ermöglicht, mit unterschiedlichen Drehzahlen an jeder Seite des Fahrzeugs10 unabhängig zu rotieren. Das heißt, dass das Frontdifferential20F eine Drehzahl N1F an einer Seite des Fahrzeugs10 und eine möglicherweise unterschiedliche Drehzahl N2F an der anderen Seite des Fahrzeugs10 ermöglichen kann. Gleichermaßen kann das Heckdifferential20R eine Drehzahl N1R an einer Seite des Fahrzeugs10 und eine möglicherweise unterschiedliche Drehzahl N2R an der anderen Seite des Fahrzeugs10 ermöglichen. - Der Motor/Generator
17 kann abwechselnd als Leistungslieferant oder als Leistungserzeuger arbeiten. Wenn er als Elektromotor oder Leistungsliefe rant arbeitet, wird der Motor/Generator17 , welcher in Abhängigkeit von dem Konzept des Fahrzeugs10 eine einzige Einheit oder mehrere Einheiten umfassen kann, Leistung an das Getriebe14 liefern. Wenn der Motor/Generator17 als Generator arbeitet, wird er elektrische Leistung von dem Getriebe14 empfangen. Der Controller32 ist so ausgelegt, dass er elektrische Energie von dem Motor/Generator17 an das ESS19 zum Wiederaufladen des ESS19 weiterleitet oder verteilt, und/oder dass er die elektrische Energie von dem ESS19 an eine andere (nicht gezeigte) elektrische Leistungseinheit verteilt, welche zu diesem Zeitpunkt als Elektromotor arbeitet. - Das Fahrzeug
10 umfasst ein herkömmliches elektromechanisches oder hydraulisches Reibungsbremssystem37 , wie etwa ein fluidbetätigtes Scheiben- und/oder Trommelbremssystem, welches in der Nähe jedes Antriebsrads15F ,15R positioniert ist und zur Bereitstellung eines Reibungsbremsdrehmoments (FBT) ausgelegt ist, welches um ein elektronisches/regeneratives Bremsdrehmoment oder RBT vergrößert werden kann. Wenn ein Fahrer oder Bediener des Fahrzeugs10 eine Bremseingabeeinrichtung (B)11 , wie etwa ein Bremspedal, niederdrückt, um dadurch eine Kraft und einen Weg einzugeben, die ein von einem Fahrer befohlenes Gesamtbremsdrehmoment (OBT) beschreiben, verlangsamt das Reibungsbremssystem37 das Fahrzeug10 über eine Kombination des FBT und des RBT, wie nachstehend beschrieben ist. - Immer noch mit Bezug auf
1 ist das Fahrzeug10 auch mit einer Vielzahl von Raddrehzahlsensoren (S)30A ausgestattet, welche die Raddrehzahldaten, d. h. N1F, N1R, N2F und N2R messen können und auch ein Schlupfniveau zwischen den Rädern15F ,15R und einer Straßenoberfläche50 bestimmen können. Eine Fahrzeuggeschwindigkeit kann von dem Controller32 unter Verwendung der Raddrehzahldaten, d. h. N1F, N1R, N2F und N2R wie vorstehend beschrieben berechnet werden. Die Frontachse21 kann durch das Frontdifferential20F in zwei unabhängig rotierende Seiten unterteilt sein und die Heckachse22 kann durch das Heckdifferential20R in zwei unabhängig rotierende Seiten unterteilt sein. Bei jedem Rad15F ,15R besteht das Potential zum Rutschen relativ zu der Straßenoberfläche50 . Daher sind in1 die Drehzahlen der Räder15F ,15R jeweils als N1F und N2F für die möglicherweise unterschiedlichen Drehzahlen der zwei Seiten der Frontachse21 und als N1R und N2R für die möglicherweise unterschiedlichen Drehzahlen der zwei Seiten der Hinterachse22 dargestellt. - Der Controller
32 empfangt die Eingangssignale von verschiedenen Stellen des Fahrzeugs10 , wobei diese Signale umfassen, aber nicht beschränkt sind auf: ein Maschinendrehmoment, eine Maschinendrehzahl, ein Drehmoment und eine Richtung des Elektromotors, eine Position oder Anforderung der Drosselklappe oder des Gaspedals, usw. Der Controller32 empfängt auch einen Satz von Trägheitsdaten, die möglicherweise ein von einem Fahrer befohlenes OBT, das auf die Bremseingabeeinrichtung11 aufgebracht und von einem Bremseingabesensor30B gemessen wird, sowie die Raddrehzahlen von den vorstehend beschriebenen Sensoren30A umfassen. - Das Fahrzeug
10 umfasst auch eine Lenksäule18 und eine Lenkungseingabeeinrichtung16 , etwa ein Lenkrad, das zum Lenken der Antriebsräder15F dient. Die Lenkungseingabeeinrichtung16 und/oder die Lenksäule18 sind mit einem Lenkwinkelsensor30C verbunden, der einen Lenkwinkel θS als ein weiteres Element des Satzes von Trägheitsdaten bereitstellt, aus welchem eine Lenkwinkelrate leicht berechnet werden kann. Schließlich misst oder detektiert ein Satz von Beschleunigungsmesseinrichtungen30D eine lineare Beschleunigung (a) des Fahrzeugs10 entlang seiner Quer- und/oder Längsachsen X, Y, wie nachstehend mit Bezug auf2 beschrieben ist, und eine Gyroskopeinrichtung oder ein Gierratensensor30E misst oder detektiert einer Gierrate (R) des Fahrzeugs10 mit Bezug auf seine vertikale oder Z-Achse, wie es auch nachstehend mit Bezug auf2 beschrieben ist. Die Signale NR, NF, OBT, θS, a und R werden von den jeweiligen Sensoren30A –E gesammelt und als ein Satz von Eingangssignalen an den Controller32 über eine hart verdrahtete oder drahtlose Verbindung weitergeleitet. - Mit Bezug auf
2 weist das Fahrzeug10 von1 drei Primärachsen X, Y und Z auf. Die X-Achse bezeichnet hier die Querachse des Fahrzeugs10 , während die Y- und Z-Achsen die Längs- bzw. Vertikalachse des Fahrzeugs10 bezeichnen. Wie in2 gezeigt und vorstehend beschrieben ist, umfasst das Fahrzeug10 eine Vielzahl von Trägheitssensoren, welche die Sensoren30A –30E von1 umfassen. Mit Bezug speziell auf die Sensoren30D sind diese Einrichtungen als Beschleunigungsmesseinrichtungen ausgestaltet und dienen zur Messung der dynamischen linearen Beschleunigung des Fahrzeugs10 entlang seiner jeweiligen X- oder Y-Achse. Ein Sensor30E , etwa ein Gyroskop, kann an der vertikalen oder Z-Achse des Fahrzeugs10 positioniert sein, wobei der Sensor zum Detektieren oder Messen einer tatsächlichen Gierrate (RACTUAL) des Fahrzeugs10 als zusätzliches Element des vorstehend beschriebenen Satzes von Trägheitsdaten dient. - Mit Bezug auf
3 beschreibt eine Tabelle40 allgemein einen Satz von sensorischen Eingangsdaten, die von den Sensoren30A –30E an den Controller32 von1 geliefert werden. Im Umfang der Erfindung wird das Verfahren100 von3 nur während eines Schwellenwert-Bremsereignisses ausgeführt, d. h. während eines aktiven und andauernden regenerativen Bremsereignisses oder RBE, andernfalls wird das Bremsen des Fahrzeugs10 so gesteuert, wie es unter Verwendung eines Standard- oder allgemeinen Bremssteuerungsalgorithmus (nicht gezeigt) von dem Controller32 gelenkt oder befohlen wird. Wie in der Tabelle40 gezeigt ist, überträgt der Sensor30A die Signale NF, NR an den Controller32 , wo die Werte für diese Messungen temporär gespeichert oder aufgezeichnet werden. Der Sensor30B misst das von einem Fahrer befohlene Gesamtbremsdrehmoment (OBT) (siehe1 ). Der Sensor30C misst den Lenkwinkel (θS). Die Sensoren30D messen die lineare Beschleunigung (aX,Y) des Fahrzeugs10 von1 und2 für die jeweiligen Quer-(X-Achse) und Längs-(Y-Achse) Richtungen des Fahrzeugs10 von2 . Schließlich misst der Sensor30E die Winkelgeschwindigkeit oder die tatsächliche Gierrate (RACTUAL) des Fahrzeugs10 um dessen vertikale oder Z-Achse herum, wobei die Ausgabe des Sensors30E in Grad pro Sekunde oder Radian pro Sekunde bereitgestellt wird. - Unter Verwendung der sensorischen Eingangssignale von den Sensoren
30A –E kann der Controller32 verschiedene Verhaltenskennlinien des Fahrzeugs während eines aktiven RBE berechnen und er kann auf der Grundlage dieser Werte ein maximales RBT berechnen, das nachstehend als RBTMAX bezeichnet wird, wie nachstehend mit Bezug auf4 beschrieben ist. Der Controller32 von1 kann das RBT, das während eines aktiven RBE schließlich angewendet wird, selektiv verringern, indem er den Wert von RBTMAX auf irgendeinen Wert zwischen einem Nullwert bis zu dem theoretischen Maximalwert einstellt, der auf der Grundlage der speziellen Konzeption des Motors/Generators17 und des ESS19 von1 zulässig oder möglich ist. Mit anderen Worten werden Eingangssignale von einigen oder allen Sensoren30A –E in Abhängigkeit von der speziellen Fahrzeugkennlinie, die gerade bestimmt wird, als sensorische Eingänge an den Controller32 verwendet, um eine Maximalgröße eines RBT zu bestimmen, das während des regenerativen Bremsereignisses oder RBE ange wendet werden kann, ohne zu bewirken, dass das Fahrzeug10 von1 und2 übersteuert oder untersteuert. - Bei normalen Bremsoperationen wird erwartet, dass der Maximalwert oder RBTMAX, der von dem Controller
32 berechnet wird, im Wesentlichen gleich dem theoretischen Maximalwert ist, während der Wert von RBTMAX bei einigen Bremsereignissen, wie etwa bei einem aktiven ABS-Ereignis auf einer Oberfläche mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten oder bei einer anderen Schwellenwert-Bremsbedingung, zu einem berechneten Wert für RBTMAX führen kann, der eine geringere Größe aufweist bis hin und einschließlich einem Nullwert. Im Fall, dass ein Nullwert für RBTMAX angewandt wird, kann das gesamte angeforderte oder benötigte Bremsen, wie es von dem von einem Fahrer befohlenen OBT von1 bestimmt wird, unter Verwendung des Reibungsbremsdrehmoments oder FBT von dem Reibungsbremssystem37 bereitgestellt werden. Der Controller32 kann daher den Wert von RBTMAX von einem Nullwert bis zu dem theoretischen Maximalwert in Abhängigkeit von den gemessenen und/oder berechneten Fahrzeugverhaltensdaten selektiv modifizieren. - Mit Bezug auf
4 ist der Algorithmus oder das Verfahren100 von1 genauer gezeigt. Mit Schritt102 beginnend umfasst das Verfahren100 , das das Vorhandensein eines aktiven regenerativen Bremsereignisses (RBE) erfasst, gemessen oder anderweitig bestimmt wird. Wenn ein aktives RBE detektiert wird, geht das Verfahren100 zu Schritt104 weiter. - Bei Schritt
104 wird ein Satz von Trägheitsinformationen oder -daten unter Verwendung der in1 und2 gezeigten Sensoren30A –E wie vorstehend beschrieben gemessen. Das heißt, dass die Sensoren30A Signale übertragen, die die Raddrehzahlen N1F, N2F, N1R, N2R beschreiben, der Sensor30B eine Kraft und/oder einen Weg misst, welche ein von einem Fahrer befohlenes Gesamtbremsdrehmoment (OBT) beschreiben, der Sensor30C den Eingabelenkwinkel (θS) misst, die Sensoren30D die lineare Beschleunigung (aX,Y) des Fahrzeugs10 messen und der Sensor30E die Winkelgeschwindigkeit oder tatsächliche Gierrate (RACTUAL) des Fahrzeugs10 misst. Nach dem Messen des Satzes von Trägheitsdaten des Fahrwerks geht das Verfahren100 zu den Schritten106 ,108 ,110 und 112 gleichzeitig weiter. - Bei Schritt
106 umfasst das Verfahren100 , dass ein erster Satz von Fahrzeugverhaltensdaten berechnet wird, d. h. eine Radschlupfrate der Räder15F ,15R relativ zu der Straßenoberfläche50 von1 , wie vorstehend beschrieben ist und in4 einfach als „Schlupf” abgekürzt ist. Wie der Fachmann versteht, kann der Radschlupf unter Verwendung der gemessenen Raddrehzahlen NF und NR und der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit V (siehe Schritt108 ) berechnet werden. Das Verfahren100 geht dann zu Schritt114 weiter. - Bei Schritt
108 umfasst das Verfahren, dass ein zweiter Satz von Fahrzeugverhaltensdaten berechnet wird, d. h. eine Geschwindigkeit V des Fahrzeugs10 von1 , unter Verwendung der gemessenen Raddrehzahlen NF, NR, wie vorstehend beschrieben ist. Das Verfahren geht dann zu Schritt116 weiter. - Bei Schritt
110 umfasst das Verfahren, dass ein dritter Satz von Fahrzeugverhaltensdaten berechnet wird, d. h. ein Fahrzeugbeschleunigungsvektor (VAV) für das Fahrzeug10 von1 . Schritt110 kann unter Verwendung der gemessenen linearen Beschleunigungen (aX, aY) wie vorstehend beschrieben erreicht werden. Das Verfahren100 geht dann zu Schritt118 weiter. - Bei Schritt
112 umfasst das Verfahren, dass ein vierter Satz von Fahrzeugverhaltensdaten berechnet wird, d. h. eine Sollgierrate RDES für das Fahrzeug10 von1 . Wie der Fachmann versteht, kann eine Sollgierrate RDES unter Verwendung des Lenkwinkels θS und der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit V von Schritt108 berechnet werden. Das Verfahren100 geht dann zu Schritt120 weiter. - Bei Schritt
113 wird der bei Schritt104 gemessene Lenkwinkel θS mit einem zugehörigen Lenkwinkelschwellenwert verglichen, einem kalibrierten Wert, der in einer Nachschlagetabelle gespeichert sein kann, die für den Controller32 leicht zugänglich ist, oder der anderweitig berechnet oder bestimmt werden kann. Da der Fachmann erkennt, dass eine Lenkwinkelrate aus dem gemessenen Lenkwinkel θS berechnet werden kann, kann Schritt113 auch ausgeführt werden, indem die berechnete Lenkwinkelrate mit einem Lenkwinkelratenschwellenwert verglichen wird. Der Einfachheit halber ist in4 nur der Lenkwinkel θS gezeigt. Wenn der Lenkwinkel θS oder die berechnete Lenkwinkelrate von Schritt104 den kalibrierten Schwellenwert überschreitet, geht das Verfahren100 zu Schritt121 weiter. Andernfalls geht das Verfahren100 zu Schritt123 weiter. - Bei Schritt
114 wird die Radschlupfrate oder der Schlupf, der bei Schritt106 berechnet wurde, mit einem zugehörigen Schlupfschwellenwert verglichen, einem kalibrierten Wert, welcher in einer Nachschlagetabelle gespeichert sein kann, die für den Controller32 leicht zugänglich ist, oder der anderweitig berechnet oder bestimmt werden kann. Wenn der bei Schritt106 berechnete Schlupf den kalibrierten Schwellenwert überschreitet, geht das Verfahren100 zu Schritt122 weiter. Andernfalls geht das Verfahren100 zu Schritt123 weiter. - Bei Schritt
116 wird die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit V von Schritt116 mit einem von zwei zugehörigen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwerten verglichen, einem kalibrierten Wert für jeweils eine hohe Geschwindigkeit und eine niedrige Geschwindigkeit, welche in einer Nachschlagetabelle gespeichert sein können, die für den Controller32 zugänglich ist, oder die anderweitig berechnet oder bestimmt werden können. Wenn die bei Schritt116 berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit V den zugehörigen kalibrierten Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert überschreitet, geht das Verfahren100 zu Schritt124 weiter. Andernfalls geht das Verfahren100 zu Schritt123 weiter. - Bei Schritt
118 wird der berechnete Fahrzeugbeschleunigungsvektor (VAV) von Schritt118 mit einem zugehörigen VAV-Schwellenwert oder einem VAV-Haltepunkt verglichen, einem kalibrierten Wert, der in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden kann, die für den Controller32 zugänglich ist, oder der anderweitig berechnet oder bestimmt werden kann. Wenn der bei Schritt118 berechnete Fahrzeuggeschwindigkeitsvektor VAV den kalibrierten VAV-Schwellenwert oder -Haltepunkt überschreitet, geht das Verfahren100 zu Schritt126 weiter. Andernfalls geht das Verfahren100 zu Schritt123 weiter. - Bei Schritt
120 wird die berechnete Sollgierrate (RDES) von Schritt120 mit der tatsächlichen Gierrate RACTUAL verglichen, die von dem Sensor30E von2 als Teil von Schritt104 detektiert oder gemessen wurde. Wenn die tatsächliche Gierrate RACTUAL die berechnete Sollgierrate (RDES) überschreitet, geht das Verfahren100 zu Schritt128 weiter. Andernfalls geht das Verfahren100 zu Schritt123 weiter. - Bei Schritt
121 kann der gemessene Lenkwinkel θS an eine Tabelle weitergeleitet oder ausgegeben werden, die in dem Controller32 gespeichert oder für diesen zugänglich ist. Dann wird ein Multiplikator M1 gewählt, der von 0 bis 1 reicht, wobei der exakte Wert von der Varianz zwischen dem gemessenen Lenkwinkel θS und dem kalibrierten Schwellenwert für diesen Wert abhängt. Sobald der Multiplikator M1 gewählt wurde, geht das Verfahren100 zu Schritt130 weiter. - Bei Schritt
122 kann der berechnete Schlupf von Schritt106 an eine Tabelle weitergeleitet oder ausgegeben werden, die in dem Controller32 gespeichert oder für diesen zugänglich ist. Dann wird ein Multiplikator M2 gewählt, der von 0 bis 1 reicht, wobei der exakte Wert von der Varianz zwischen der berechneten Schlupfrate und dem kalibrierten Schwellenwert für diesen Wert abhängt. Sobald der Multiplikator M2 gewählt wurde, geht das Verfahren100 zu Schritt130 weiter. - Bei Schritt
123 wird das maximale regenerative Bremsdrehmoment oder RBTMAX gleich dem maximalen theoretischen Wert der regenerativen Bremsfähigkeit des Fahrzeugs10 von1 gesetzt. Das heißt, dass der Wert von RBTMAX durch das Verfahren100 nicht eingeschränkt wird, sodass jegliches von einem Fahrer befohlene Gesamtbremsdrehmoment (OBT) einem maximal verfügbaren RBT zugeordnet oder auf dieses aufgeteilt wird, wobei irgendein benötigtes zusätzliches Bremsdrehmoment über das Reibungsbremsdrehmoment oder FBT des Reibungsbremssystems37 bereitgestellt wird. Das Verfahren100 ist dann beendet. - Bei Schritt
124 kann die berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit V von Schritt108 an eine Tabelle weitergeleitet oder ausgegeben werden, die in dem Controller32 gespeichert ist oder für diesen zugänglich ist. Ein Multiplikator M3, der von 0 bis 1 reicht, wird dann gewählt, wobei der exakte Wert von der Varianz zwischen der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit und einem von zwei kalibrierten Schwellenwerten für diesen Wert ab hängt. Ein erster Schwellenwert kann für eine hohe Geschwindigkeit verwendet werden, während ein zweiter Schwellenwert für eine niedrige Geschwindigkeit verwendet werden kann, wobei „hoch” und „niedrig” kalibrierte Werte sind. Sobald der Multiplikator M3 gewählt wurde, geht das Verfahren100 zu Schritt130 weiter. - Bei Schritt
126 kann der berechnete Fahrzeugbeschleunigungsvektor oder VAV von Schritt110 an eine Tabelle weitergeleitet oder ausgegeben werden, die in dem Controller32 gespeichert ist oder für diesen zugänglich ist. Ein Multiplikator M4, der von 0 bis 1 reicht, wird dann gewählt, wobei der exakte Wert von der Varianz zwischen dem berechneten VAV und einem kalibrierten VAV-Haltepunkt (VAVBP) abhängt. Sobald der Multiplikator M4 gewählt wurde, geht das Verfahren100 zu Schritt130 weiter. - Bei Schritt
128 wird ein resultierender Gierratenfehlerwert (ER) berechnet, wobei der resultierende Gierratenfehlerwert (ER) gleich der Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate (RACTUAL), die von dem Sensor30E von2 erfasst wird, und der Sollgierrate (RDES) ist, die bei Schritt112 bestimmt wurde. Das Verfahren100 geht dann zu Schritt130 weiter. - Bei Schritt
130 verwendet das Verfahren100 alle Multiplikatoren M1–M4, die wie vorstehend beschrieben bei den Schritten121 ,122 ,124 und126 gewählt oder berechnet wurden, sowie den Fehlerwert ER von Schritt128 und wendet die Multiplikatoren und/oder den Fehlerwert ER an, um dadurch ein maximales regeneratives Bremsdrehmoment (RBTMAX) zu berechnen. Das RBTMAX kann im Umfang der Erfindung auf verschiedene Weisen berechnet oder bestimmt werden. Die relativen Werte der bei Schritt104 gemessenen Trägheitswerte können in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Konzept des Fahrzeugs10 gleich oder unterschiedlich gewichtet werden. - Zum Beispiel könnte man den resultierenden Radschlupfratenfehler (Es) von Schritt
122 priorisieren, wodurch der Wert für RBTMAX auf eine aggressivere Weise beschränkt wird, wenn der resultierende Radschlupffehler (Es) über einem kalibrierten Schwellenwert berechnet wird. Eine derartige Fehlerwertgewichtung kann verwendet werden, wenn das Fahrzeug10 auf einer Oberfläche mit einem relativ niedrigen Reibungskoeffizienten verlangsamt oder gebremst wird, etwa wenn die Straßenoberfläche50 von1 mit Eis oder Schnee bedeckt ist. Auf die gleiche Weise kann auch ein beliebiger der anderen Trägheitswerte in Abhängigkeit von dem Konzept des Controllers32 und des Fahrzeugs10 von1 mehr oder weniger stark gewichtet werden, womit die Wahl der Multiplikatoren M1–M4 potentiell beeinflusst wird. Oder man kann alle Multiplikatoren M1–M4 und den resultierenden Radschlupffehler (Es) mitteln, um einen nicht gewichteten oder gewichteten Durchschnittsmultiplikator zu berechnen, und diesen Wert beim Berechnen des Werts für RBTMAX anwenden. - Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis im Umfang der beigefügten Ansprüche erkennen.
Claims (18)
- Verfahren zur Optimierung des Verhaltens eines Fahrzeugs mit mehreren Straßenrädern und einer regenerativen Bremsfähigkeit, die zum elektronischen Bremsen des Fahrzeugs während eines aktiven regenerativen Bremsereignisses (RBE) ausgelegt ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Satz von Trägheitsdaten des Fahrzeugs während des aktiven RBE gemessen wird; ein Satz von Fahrzeugverhaltensdaten unter Verwendung des Satzes von Trägheitsdaten berechnet wird; der Satz von Fahrzeugverhaltensdaten mit einem zugehörigen Satz von kalibrierten Schwellenwertdaten verglichen wird, um dadurch ein maximales regeneratives Bremsdrehmoment (RBT) zu bestimmen; und das maximale RBT während des aktiven RBE automatisch angewendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen eines Satzes von Trägheitsdaten umfasst, dass eine Querbeschleunigung und eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs gemessen wird, eine Drehung des Fahrzeugs mit Bezug auf eine Vertikalachse des Fahrzeugs gemessen wird, ein angewandter Lenkwinkel des Fahrzeugs gemessen wird und/oder eine Drehzahl jedes der mehreren Straßenräder gemessen wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Messen eines Satzes von Trägheitsdaten ein Messen des angewandten Lenkwinkels umfasst; und wobei das Berechnen eines Satzes von Fahrzeugverhaltensdaten ein Berechnen einer Sollgierrate des Fahrzeugs unter Verwendung des angewandten Lenkwinkels umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Messen eines Satzes von Trägheitsdaten ein Messen einer Querbeschleunigung und einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs umfasst; und wobei das Berechnen eines Satzes von Fahrzeugverhaltensdaten ein Berechnen eines Fahrzeugbeschleunigungsvektors umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zugehörige Satz von kalibrierten Schwellenwertdaten eine tatsächliche Gierrate des Fahrzeugs, einen Schwellenwertbeschleunigungsvektor des Fahrzeugs, eine Schwellenwertgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Schwellenwertlenkwinkel des Fahrzeugs und/oder eine Schwellenwertschlupfrate des Satzes von Straßenrädern umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ein Reibungsbremssystem umfasst, das zum Bereitstellen eines Reibungsbremsmoments (FBT) dient, wobei das Verfahren ferner umfasst, dass: ein von einem Fahrer befohlenes Gesamtbremsdrehmoment (OBT) bestimmt wird; und das von einem Fahrer befohlene OBT zwischen dem maximalen RBT und dem FBT während des aktiven RBE derart zugewiesen wird, dass, wenn das maximale RBT null ist, das von einem Fahrer befohlene OBT nur unter Verwendung des FBT bereitgestellt wird.
- Fahrzeug, das umfasst: ein Fahrwerk; mindestens einen Elektromotor/Generator, der zum Anwenden eines maximalen regenerativen Bremsdrehmoments (RBT) für ein elektronisches Bremsen des Fahrzeugs während eines aktiven regenerativen Bremsereignisses (RBE) dient; ein Reibungsbremssystem, das zum Bereitstellen eines Reibungsbremsdrehmoments (FBT) für ein Reibungsbremsen des Fahrzeugs dient; einen Satz von Fahrwerkträgheitssensoren, die zum Messen eines Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten ausgelegt sind; und einen Controller mit einem Algorithmus zum Berechnen eines Satzes von Fahrzeugverhaltensdaten unter Verwendung des Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten; wobei der Controller zum Bestimmen des maximalen RBT durch Vergleichen des Satzes von Fahrzeugverhaltensdaten mit einem Satz von zugehörigen Schwellenwertdaten und zum automatischen Anwenden des maximalen RBT während des aktiven RBE dient.
- Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei der Controller zum Bestimmen eines von einem Fahrer befohlenen Gesamtbremsdrehmoments (OBT) unter Verwendung eines Sensors des Satzes von Fahrwerkträgheitssensoren und zum Zuweisen des von einem Fahrer befohlenen OBT zwischen dem maximalen RBT und dem FBT während des aktiven RBE dient.
- Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Fahrwerk eine Querachse und eine Längsachse aufweist, und wobei der Satz von Fahrwerkträgheitssensoren umfasst: eine erste Beschleunigungsmesseinrichtung, die an der Querachse positioniert ist, um eine Querbeschleunigung des Fahrwerks als ein Element des Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten zu messen; und eine zweite Beschleunigungsmesseinrichtung, die an der Längsachse positioniert ist, um eine Längsbeschleunigung des Fahrwerks als ein weiteres Element des Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten zu messen.
- Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei das Fahrzeug eine Lenkeingabeeinrichtung mit einem Lenkwinkel umfasst, und wobei der Satz von Fahrwerkträgheitssensoren einen Lenkwinkelsensor umfasst, der zum Messen des Lenkwinkels ausgelegt ist.
- Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei der Controller zum Berechnen einer Sollgierrate unter Verwendung des Lenkwinkels, zum Vergleichen der Sollgierrate mit einer kalibrierten Schwellenwertgierrate als einem Element des Satzes von zugehörigen Schwellenwertdaten, zum Bestimmen eines resultierenden Gierratenfehlers und zum Berechnen des maximalen RBT unter Verwendung des resultierenden Gierratenfehlers dient.
- Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Fahrzeug einen Satz von Straßenrädern umfasst, und wobei der Controller zum Berechnen einer Schlupfrate jedes Straßenrads des Satzes von Straßenrädern, zum Vergleichen der Schlupfrate mit einer kalibrierten Schwellenwertschlupfrate als einem Element des Satzes von zugehörigen Schwellenwertdaten, zum Bestimmen eines resultierenden Schlupfratenfehlers und zum automatischen Modifizieren des angeforderten RBT unter Verwendung des resultierenden Radschlupfratenfehlers dient.
- Steuerungssystem zum Optimieren des Lenkverhaltens und der Stabilität eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) während eines aktiven regenerativen Bremsereignisses (RBT), wobei das HEV über ein Fahrwerk, eine Bremseingabeeinrichtung, mehrere Straßenräder, eine Lenkeingabeeinrichtung und eine regenerative Bremsfähigkeit verfügt, wobei das Steuerungssystem umfasst: einen Sensor, der zum Messen eines Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten dient, wobei der Sensor einen Bremssensor, der mit der Bremseingabeeinrichtung verbunden ist und zum Detektieren eines von einem Bediener befohlenen Gesamtbremsdrehmoments (OBT) dient, einen Lenkratensensor, der mit der Lenkeingabeeinrichtung verbunden ist und zum Detektieren eines Lenkwinkels dient, und/oder mindestens eine Beschleunigungsmesseinrichtung umfasst, die zum Messen einer linearen Beschleunigung des HEV mit Bezug auf eine Achse des Fahrwerks dient; wobei das Steuerungssystem ausgelegt ist, um ein maximales regeneratives Bremsdrehmoment (RBT) unter Verwendung des Satzes von Fahrwerkträgheitsdaten zu berechnen und ferner ausgelegt ist, um das maximale RBT während des aktiven RBE automatisch anzuwenden.
- Steuerungssystem nach Anspruch 13, wobei der Sensor die mindestens eine Beschleunigungsmesseinrichtung umfasst, und wobei die mindestens eine Beschleunigungsmesseinrichtung umfasst: eine erste Beschleunigungsmesseinrichtung, die zum Messen einer linearen Beschleunigung des Fahrwerks entlang einer Querachse des Fahrwerks dient; und eine zweite Beschleunigungsmesseinrichtung, die zum Messen einer linearen Beschleunigung des Fahrwerks entlang einer Längsachse des Fahrwerks dient.
- Steuerungssystem nach Anspruch 13, wobei das HEV ein Reibungsbremssystem umfasst, das zum Bereitstellen eines Reibungsbremsdrehmoments (FBT) dient; wobei das Steuerungssystem zum Zuweisen eines von einem Fahrer befohlenen Gesamtbremsdrehmoments (OBT) zwischen dem maximalen RBT und dem FBT während des aktiven RBE derart dient, dass, wenn das maximale RBT gleich null ist, das von einem Fahrer befohlene OBT nur unter Verwendung des FBT bereitgestellt wird.
- Steuerungssystem nach Anspruch 13, wobei das Steuerungssystem ausgelegt ist, um einen Satz von Fahrzeugverhaltensdaten unter Verwendung des Satzes von Trägheitsdaten zu berechnen, und um den Satz von Fahrzeugverhaltensdaten mit einem zugehörigen Satz kalibrierter Schwellenwertdaten zu vergleichen, um dadurch das maximale RBT zu bestimmen.
- Steuerungssystem nach Anspruch 16, wobei der Satz von kalibrierten Schwellenwertdaten in einer Nachschlagetabelle gespeichert ist.
- Steuerungssystem nach Anspruch 13, wobei der mindestens eine Sensor ferner ein Gyroskop umfasst, das an einer vertikalen Achse des Fahrwerks positioniert ist.
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