DE19838336A1 - System zur Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es wird ein System zur Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welches aus mehreren Ebenen besteht. In einer ersten Ebene ist dabei wenigstens eine Komponente zur Steuerung der Fahrzeugbewegung vorgesehen, welche in einer weiteren Ebene in einer Verfeinerung wenigstens eine Komponente Vortrieb und Bremse umfaßt. In einer dritten Verfeinerungsebene ist diese Komponente wenigstens in Komponenten Vortrieb und Bremssystem strukturiert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs.

Aus dem SAE-Paper 980200 "Cartronic - An Open Architecture for Networking the Control Systems of an Automobile" von Torsten Bertram, Rainer Bitzer, Rainer Mayer und Asmus Vol­ kart (23. bis 26.02.1998) ist ein Steuerungssystem für ein Gesamtfahrzeug bekannt, bei welchem die einzelnen Komponen­ ten oder Objekte der Fahrzeugsteuerung im Rahmen einer vor­ gegebenen Struktur mit vorgegebenen Kommunikationsbeziehun­ gen angeordnet sind. Die Struktur weist dabei verschiedene Detaillierungsebenen auf, deren oberste Ebene aus den Kompo­ nenten Fahrzeugkoordinator, Steuerung für den Antrieb, für die Fahrzeugbewegung, für Karosserie/Innenraum sowie für das elektrische Bordnetz besteht. Diese oberste Detaillierungse­ bene ist in Fig. 11 dargestellt. Die jeweiligen Komponenten sind in weiteren untergeordneten Ebenen detailliert, wie in Fig. 12 am Beispiel der Komponente Fahrzeugbewegung darge­ stellt ist. Diese Komponente besteht in einer ersten Detail­ lierungsebene aus einem Koordinator für die Fahrzeugbewe­ gung, Steuerungen für Vortrieb und Bremse, für die Lenkung und für das Fahrwerk.

Zur Steuerung des Fahrzeugs kommunizieren die einzelnen Kom­ ponenten miteinander im Rahmen fest vorgegebener Kommunika­ tionsbeziehungen. Diese umfassen Aufträge, Rückmeldungen, Abfragen und Anforderungen. Über die Kommunikationsbeziehung Auftrag werden vom Auftraggeber an die empfangende Komponen­ te Sollgrößen zur Einstellung übermittelt. Ist die beauf­ tragte Komponente nicht in der Lage, den Auftrag zu erfül­ len, wird eine Rückmeldung, die gegebenenfalls mit den Grün­ den dafür versehen ist, zurückgesandt. In den Figuren sind Aufträge als durchgezogene Pfeile mit Ausrufezeichen darge­ stellt. Zur Erfassung von Informationen, wie beispielsweise Meßgrößen, dient die Kommunikationsbeziehung Abfrage. Bei Abfragen fragt die abfragende Komponente bei der abgefragten Komponente eine Information ab, beispielsweise einen Meß­ wert. Dies wird in den Figuren durch gestrichelte Pfeile mit einem Fragezeichen symbolisiert. Bei Anforderungen übermit­ telt die anfordernde Komponente einen Wert an die angefor­ derte Komponente, der von der angeforderten Komponente ein­ gestellt werden sollte. Dies wird in den Figuren durch ge­ strichelte Pfeile mit einem Ausrufezeichen symbolisiert. Im Rahmen dieser Kommunikationsbeziehungen erfolgt die Fahr­ zeugsteuerung mit Hilfe der dargestellten Komponenten sowie der im folgenden beschriebenen Schnittstellendefinitionen.

Die beschriebene Software-Struktur läßt sich auf eine belie­ bige Hardware-Struktur abbilden und gewährleistet eine opti­ male Steuerung des Fahrzeugs. Dabei beeinflussen sich die Komponenten nur über wenige exakt definierte Schnittstellen, über die Informationen zu physikalischen Größen übermittelt werden. Eine weitergehende Detaillierung der Komponente Fahrzeugbewegung ist in diesem Stand der Technik nicht dar­ gestellt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Struktur für die Komponente Fahrzeugbewegung anzugeben.

Aus dem SAE-Paper 950759 (27.02. bis 02.03.1995) "VDC, The Vehicle Dynamics Control System of Bosch" von Anton T. van Zanten, Rainer Erhardt und Georg Pfaff ist ein Fahrdyna­ mikregler bekannt, mit dessen Hilfe die Stabilität der Fahr­ zeugbewegung durch die Vorgabe von Sollmomente an den ein­ zelnen Rädern aufrechterhalten wird.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 197 49 005.0 vom 6.11.1997 ist bekannt, wie eine Fahrdy­ namikregelung um weitere Regelungseinrichtungen wie Len­ kungs- und/oder Fahrwerksaktuatoren erweitert werden kann. Die dort beschriebene Vorrichtung enthält Mittel zur Erfas­ sung von die Fahrzeugbewegung repräsentierenden Größen sowie der Fahrerwünsche. Letztere werden über die Messung von Grö­ ßen, die der Fahrer über die Fahrzeugbedienelemente ein­ stellt, z. B. Lenkradwinkel, Vordruck oder Bremspedalstellung und Fahrpedalstellung, erfaßt. Ferner enthält die Vorrich­ tung wenigstens zwei Regelungsvorrichtungen, die mit Hilfe geeigneter Aktuatoren ausgehend von den erfaßten Größen, Re­ gelungseingriffe zur Stabilisierung des Fahrzeuges durchfüh­ ren. Dabei greift wenigstens eine der Regelungsvorrichtungen in die Lenkung des Fahrzeuges ein. Ferner greift wenigstens eine der Regelungsvorrichtungen in die Bremsen und/oder in den Motor des Fahrzeuges und/oder eine weitere Regelungsvor­ richtung in die Fahrwerksaktuatoren ein. Bei den Regelungs­ eingriffen in die Lenkung des Fahrzeuges wird z. B. als Soll­ wert beispielsweise der vordere Lenkwinkel oder die Änderung des vorderen Lenkwinkels vorgegeben. Dieser Sollwert wird mit Hilfe einer Aktorsteuerung in entsprechende Signale zur Beeinflussung eines Lenkstellers umgesetzt. Zur Durchführung einer Fahrwerkregelung wird vorzugsweise als Sollwert einen Wert für die Dämpferhärte oder für die Federhärte oder einen Wert für das einzustellende Sollniveau vorgegeben. Dieser Sollwert wird mit Hilfe der Aktorsteuerung in entsprechende Signale zur Beeinflussung der Fahrwerksaktuatoren umgesetzt.

Vorteile der Erfindung

Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Lösung stellt eine geeignete Struktur für die Komponente Fahrzeugbewegung bereit, die auch für diese Komponente die Vorteile des im Stand der Technik beschriebenen Konzeptes insbesondere be­ züglich der Komplexitätsreduzierung, der Funktionalität, der Austauschbarkeit von Subsystemen, der Vorteile bei der Ent­ wicklung und der Einbindung neuer sowie bei der Verbesserung bestehender Subsysteme, bezüglich des Zusammenspiels ver­ schiedener Funktionen, etc. erreicht. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise das komplex vernetzte System zur Steuerung der Fahrzeugbewegung beherrscht werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen An­ sprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen in Fig. 1 bis 12 näher erläutert.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In Fig. 11 ist die Komponente Fahrzeugbewegung als Teil der obersten Ebene der Fahrzeugstruktur, der Fahrzeugebene, ge­ zeigt.

Die Komponente Fahrzeugbewegung erhält einen Auftrag vom Fahrzeugkoordinator, mit dem Inhalt, das Fahrzeug entspre­ chend den Fahrervorgaben zu bewegen und dabei die Stabilität der Bewegung zu gewährleisten. Als Randbedingung kann mit diesem Auftrag der Leistungsbetrag angegeben werden, der zum Zweck der Fahrzeugbewegung bereitsteht. Dies wird nötig, wenn die von der Komponente Antrieb, in der Motor, Getriebe, etc. und die entsprechenden Steuerungen angeordnet sind, be­ reitgestellte Leistung nach unterschiedlichen Prioritäten auf die Komponenten der Fahrzeugebene gemäß der in der Kom­ ponente Fahrzeugkoordinator implementierten Strategie ver­ teilt wird (übergeordnetes Leistungsmanagement).

Von der Komponente Fahrzeugbewegung zum Fahrzeugkoordinator geht die Anforderungsbeziehung PASoll[Prio]. Dies bezeichnet die Leistung, die vom Antrieb für Vortriebszwecke bereitge­ stellt werden müßte. Diese Leistung ist erforderlich um die von der Komponente Vortrieb und Bremse geforderten Radmomen­ te zu realisieren. Der Fahrzeugkoordinator wird aufgrund der als Randbedingung angegebenen Priorität diese Forderung mit konkurrierenden Leistungsforderungen anderer Komponenten ko­ ordinieren und die Forderung erfüllen oder wegen anderer, dringenderer Forderungen reduzieren.

Als ein Beispiel für die Schnittstelle zwischen Fahrzeugko­ ordinator und Antrieb sind dargestellt der Auftrag "Stelle mechanische Leistung bereit" sowie eine vom Antrieb zum Fahrzeugkoordinator führende Anforderungsbeziehung, über die der Antrieb übermittelt, welchen Ressourcenbedarf (z. B. an elektrischer Leistung) er selbst hat, um den genannten Auf­ trag zu erfüllen. Entsprechend ist die Schnittstelle zwi­ schen Fahrzeugkoordinator und elektrischem Bordnetz für die Bereitstellung elektrischer Leistung ausgestaltet.

Für die Komponenten wichtige Informationen auf der Fahrzeug­ ebene sind die Komponenten Fahrzeuggrößen, Umweltgrößen, Fahrzustandsgrößen und Benutzergrößen. Umweltgrößen be­ schreiben die Umwelt unabhängig vom Vorhandensein eines Fahrzeuges (z. B. Außentemperatur, Luftdruck, Wind), Fahrzu­ standsgrößen beinhalten die Interaktion des Fahrzeugs mit der Umwelt (z. B. Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen, Reibwerte, etc.). Diese Komponenten werden von anderen Kom­ ponenten (z. B. der Fahrzeugbewegung) über Abfragebeziehungen zur Informationsbeschaffung abgefragt und die übermittelte Information (z. B. Meßwert) im Rahmen der Funktion der abfra­ genden Komponente ausgewertet.

In Fig. 12 ist eine Detaillierung der Komponente Fahrzeug­ bewegung dargestellt. Die Aufgabe der Komponente Fahrzeugbe­ wegung ist die Durchführung des Auftrags des Fahrzeugskoor­ dinators, nämlich die Bewegung des Fahrzeugs gemäß den Wün­ schen des Fahrers bei gleichzeitiger Gewährleistung der Fahrstabilität. Dieser allgemeine Auftrag kann verbunden sein mit der konkreten Angabe der für den Fahrzeugvortrieb zur Verfügung stehenden Leistung.

Die zur Steuerung der zur Durchführung des Auftrags im Fahr­ zeug existierenden Systeme wie Lenkung, Bremse, Vortrieb, etc. sind der Komponente Fahrzeugbewegung zugeordnet.

Die zur Sicherstellung der Stabilität der Fahrzeugbewegung erforderlichen Funktionalitäten wie Fahrdynamikregelung (FDR), Antriebsschlupfregelung (ASR) und Antiblockierrege­ lung (ABS) sind Teil der Komponente Fahrzeugbewegung. Die Komponente Fahrzeugbewegung generiert alle die Fahrzeugbewe­ gung bestimmenden Aktuatoransteuerungen. Als Stellsysteme enthält sie das Bremssystem, den Vortrieb (beide der Längs­ dynamik), die Lenkung (Querdynamik) und/oder das Fahrwerk (Vertikaldynamik). Da die Auswirkungen der Stellerbetätigun­ gen in den verschiedenen Freiheitsgraden stark gekoppelt sind, müssen sie innerhalb der Komponente Fahrzeugbewegung koordiniert und in ihrer Wirkung auf die gesamte Fahrzeugbe­ wegung optimiert werden. Weiterhin erfaßt die Komponente Fahrzeugbewegung den die Fahrzeugbewegung betreffenden Fah­ rerwunsch. Dies geschieht durch Auswerten der Betätigung der entsprechenden Bedienelemente (Pedale, Lenkrad). Die Ermitt­ lung des Fahrerwunsches kann durch Assistenzsysteme ergänzt werden (z. B. Bremsassistent, Hillholder) oder auf Fahreran­ forderung hin zeitweise vom System übernommen werden (z. B. Fahrgeschwindigkeitsregler, adaptiver Fahrgeschwindigkeits­ regler (ACC), etc.).

Um die Stabilität der Fahrzeugbewegung zu überwachen wird die Fahrzeugbewegung beobachtet und bei erkannter Gefahr eingegriffen. Die Art des Eingriffs kann z. B. in Art einer herkömmlichen ABS/ASR- oder FDR-Regelung durchgeführt wer­ den.

Der Auftrag zur stabilen Bewegung entsprechend dem Fahrer­ wunsch geht vom Fahrzeugkoordinator zur Komponente Fahrzeug­ bewegung. Von der Fahrzeugbewegung zum Fahrzeugkoordinator geht die Anforderungsbeziehung PASoll[Prio]. Diese geht di­ rekt von der Komponente Vortrieb und Bremse zum Fahrzeugko­ ordinator.

Die in Fig. 12 dargestellte erste Detaillierungsebene der Komponente Fahrzeugbewegung umfaßt einen internen Koordina­ tor, den Koordinator Fahrzeugbewegung, der Empfänger des Auftrags vom Fahrzeugkoordinator ist. Der Koordinator Fahr­ zeugbewegung beauftragt die zu koordinierenden operativen Komponenten Vortrieb und Bremse, Lenkung und Fahrwerk. Diese repräsentieren die drei Bewegungsfreiheitsgrade des Fahr­ zeugs, die zur Kontrolle der Gesamtbewegung abgestimmt zu beeinflussen sind. Der Koordinator Fahrzeugbewegung enthält somit alle Komponenten, die die Fahrzeugbewegung unter Be­ rücksichtigung der Kopplung der einzelnen Freiheitsgrade überwachen und steuern bzw. regeln. Hierunter fallen z. B. große Teile einer Fahrdynamikregelung (FDR) bzw. einer An­ triebsschlupfregelung (ASR) und Teile eines Antiblockierreg­ lers (ABS), die Auswirkungen auf die Fahrzeugbewegung über die reine Längsdynamik hinaus haben. Dies sind u. a. die für die Fahrzeugsbewegungsregelung und für die Radregelung zu­ ständigen Komponenten, da bereits ein Bremseneingriff an ei­ nem einzelnen Rad Einfluß auf die Bewegung in mehreren Frei­ heitsgraden haben kann.

Vom Fahrzeugbewegungskoordinator zur Komponente Vortrieb und Bremse werden als Auftrag für jedes Rad Sollradmomente MRadSoll übermittelt. Diese werden für jedes Rad nach Maßga­ be der im Fahrzeugbewegungskoordinator implementierten Funk­ tionen wie FDR, ABS, ASR, etc. bzw. auf der Basis des Fahrerbremswunsches z. B. nach herkömmlichen Methoden berech­ net. Entsprechende Auftragsbeziehungen sind zwischen dem Ko­ ordinator Fahrzeugbewegung und den Komponenten Lenkung und/oder Fahrwerk definiert.

Eine weitere Teilkomponente der Fahrzeugbewegung ist die Komponente Radgrößen, die es je Rad einmal gibt. Dabei han­ delt es sich um Informationsgeber, die anderen Komponenten radspezifische Größen auf Abfrage zur Verfügung stellen. In dieser Komponente erfolgt z. B. die Auswertung der Raddreh­ zahlfühler, die Signalaufbereitung zur Radgeschwindigkeits- und Radbeschleunigungserfassung und/oder die Aufbereitung anderer, radcharakteristischer Größen wie Schlupf, wirksame Kräfte am Rad, Schräglaufwinkel, Radlenkwinkel, usw. Diese Größen spielen auf der übergeordneten Fahrzeugebene noch keine Rolle, sind für die Fahrzeugbewegung und die hier exi­ stierenden Komponenten aber von umfassender Bedeutung. Daher erfolgt die Anordnung der Komponente Radgrößen auf der er­ sten Detaillierungsebene der Komponente Fahrzeugbewegung. Die einzelnen Komponenten fragen über Abfragekommunikations­ beziehungen die entsprechenden Werte ab. Die Ermittlung die­ ser Größen erfolgt intern auf der Basis der Auswertung von Sensorik und durch Berechnungen per Algorithmus. Auf welche Weise diese Größen ermittelt werden, bleibt nach außen hin dem Abfragenden verborgen. Der inhärente (nicht von einer anderen Komponente gestellte) Auftrag der Komponente Radgrö­ ßen ist die Ermittlung von Radgrößen und die Übermittlung an den Abfrager. Die Abfrage erfolgt von fast allen Komponenten der Komponente Fahrzeugbewegung direkt.

Zwischen der Komponente Fahrzeugbewegungskoordinator und der Komponente Vortrieb und Bremse besteht eine Auftrags- und Anforderungsbeziehung. Der Koordinator Fahrzeugbewegung be­ auftragt die Komponente Vortrieb und Bremse mit der Reali­ sierung eines Sollmoments MRadSoll an jedem Rad. Die Ein­ stellung dieser Momente führt zur gewünschten Fahrzeugbewe­ gung. Die Komponente Vortrieb und Bremse fordert vom Koordi­ nator die Einstellung von Wunschradmomenten MSollGrund.

Dem Fahrer stehen zur Einwirkung auf die Fahrzeugbewegung verschiedene Bedieneinrichtungen zur Verfügung. Dies sind im allgemeinen Fahr- und Bremspedal sowie das Lenkrad. Jedes Bedienelement gehört in der Struktur zu dem Subsystem, zu dessen Betätigung es dient. So wird das Fahrpedal in der weiter unten angegebenen Komponente Vortrieb, das Bremspedal im Bremssystem und das Lenkrad in der Komponente Lenkung an­ geordnet. Die entsprechenden Meßgrößen werden von diese Meß­ größen verarbeitenden Komponenten im Rahmen von Abfragebe­ ziehungen erfaßt. Innerhalb der Komponente Vortrieb und Bremse erfolgt zusammengefaßt die Erfassung des Fahrerwun­ sches bezüglich der Längsbewegung. Dieser wird durch die Be­ tätigung des Fahrpedals und des Bremspedals dem System mit­ geteilt. Gegebenenfalls können Assistenzsysteme wie FGR, Bremsassistent, ACC, ebenfalls innerhalb der Komponente Vor­ trieb und Bremse dem Fahrer seine Aufgaben erleichtern und einen alternativen Fahrerwunsch vorgeben. Alle Betätigungen der systemspezifischen Bedienelemente werden innerhalb der Komponente Vortrieb und Bremse zu einer relevanten Längsdy­ namikforderung zusammengefaßt. Diese wird im Rahmen einer Anforderung als Wunschradmomente MSollGrund an den Koordina­ tor Fahrzeugbewegung übermittelt. Dadurch wird die Realisie­ rung der so ermittelten Fahrervorgaben beim Koordinator Fahrzeugbewegung angefordert. Dieser kontrolliert, ob die Wünsche bei stabiler Fahrt realisierbar sind und gibt im Normalfall den Auftrag zur Realisierung der überprüften Wer­ te zurück an die Komponente Vortrieb und Bremse, ggf. Len­ kung und/oder Fahrwerk. Stellt der Koordinator Fahrzeugbewe­ gung durch Abfrage bei der Komponente Radgrößen bzw. bei der Komponente Fahrzeuggrößen allerdings fest, daß die fahrdyna­ mischen Grenzen erreicht sind, ändert er die Wunschgrößen soweit, daß keine kritischen Fahrsituationen eintreten oder setzt die anderen verfügbaren Systeme zur Senkung des Risi­ kos ein. In diesen Fällen unterscheiden sich die geforderten Wunschgrößen von den zu realisierenden Sollgrößen.

Analog erfolgt die Einbeziehung der Komponenten Lenkung und/oder Fahrwerk. Z.B. werden Schnittstellen vorgesehen, wie sie im eingangs genannten Stand der Technik beschrieben sind. So wird in der Komponente Lenkung der Fahrerwunsch durch Betätigung des Lenkrads ausgewertet und eine entspre­ chende Forderung an den Koordinator Fahrzeugbewegung über­ mittelt. Dieser übermittelt als Auftrag einen Sollwert δSoll für den Lenkwinkel.

Fig. 5 zeigt eine Detaillierung der Komponente Vortrieb und Bremse. Die Komponente Vortrieb und Bremse enthält alle Sy­ steme zur Beeinflussung der Längsdynamik, d. h. zum Be­ schleunigen und Verzögern. Der Fahrerwunsch betreffend der Längsbewegung wird in dieser Komponente ermittelt aus den Aktionen des Fahrers an den Bedienelementen der relevanten Subsysteme, gegebenenfalls unterstützt durch Assistenzsyste­ me. Weiterhin werden von dieser Komponente die vorgegebenen Sollradmomente realisiert. Dazu sind die direkt oder von Subsystemen angesteuerten Aktuatoren zu verwenden. Die zwi­ schen der Komponente Vortrieb und Bremse und dem Fahrzeugbe­ wegungskoordinator übermittelten Soll- bzw. Wunschmomente betreffen sowohl den Antriebs- als auch den Bremsfall. Aus­ gehend besteht neben der Anforderungsbeziehung zum Fahrzeug­ bewegungskoordinator eine Anforderungsbeziehung zum Fahr­ zeugkoordinator, über die die Leistung, die vom Antrieb für Vortriebszwecke bereitgestellt werden muß, angefordert wird. Diese Leistung ist so berechnet, daß die von der Komponente Vortrieb und Bremse einzustellenden Radmomente MRadSoll rea­ lisiert werden können. Die enthaltenen Komponenten und Sub­ systeme sind die operativen Systeme Vortrieb und Bremssy­ stem, das Assistenzsystem ACC sowie die koordinierenden Kom­ ponenten Momentenverteiler und Fahrerwunschlängsbewegung.

Die Komponente Momentenverteiler stellt die Eingangskompo­ nente der Komponente Vortrieb und Bremse dar. Der Momenten­ verteiler erhält den externen Auftrag bezüglich der einzu­ stellenden Sollmomente MRadSoll vom Fahrzeugbewegungskoordi­ nator. Dieser Auftrag wird vom Momentenverteiler so aufge­ teilt, daß eine koordinierte Ansteuerung der Aktuatoren in den Subsystemen Vortrieb und Bremssystem erfolgt und insge­ samt der eingehende Auftrag zur Realisierung von vier vorge­ gebenen Radmomenten erfüllt wird. Der Momentenverteiler stellt die koordinierte Ansteuerung aller Subsysteme sicher, die das je Rad wirkende Moment direkt beeinflussen. Dies sind Bremsmomente sowie die an dem Radantriebswellen wirken­ den Antriebsmomente. Letztere werden bestimmt vom aktuellen Antriebsmoment sowie dessen Verteilung auf die einzelnen Rä­ der durch das Differential. Antrieb und Differential werden angesteuert über die Komponente Vortrieb. Der Momentenver­ teiler beauftragt demnach Bremssystem und Vortrieb so, daß sich die vom Momentenverteiler zu realisierenden Radmomente einstellen. Gibt es weitere Stellsysteme zur Beeinflussung des Radmoments (z. B. Retarder), werden diese ebenfalls vom Momentenverteiler beauftragt.

Um eine Koordination der Subsysteme zu erreichen, muß der Momentenverteiler die aktuellen Möglichkeiten der Subsysteme kennen. Dazu wird bei der Komponente Vortrieb die im aktuel­ len Betriebspunkt jeweils maximal oder minimal realisierba­ ren Momentenwerte erfragt (in Fig. 5 nicht dargestellt). Ebenfalls erfragt werden die möglichen Momente unter be­ stimmten Randbedingungen, um diese Kriterien in die Ent­ scheidung über die Art der Momentenrealisierung miteinzube­ ziehen. Z.B. kann ein maximales Verzögern über die Schlepp­ wirkung des Motors aus Geräuschgründen im Normalfall vermie­ den werden, jedoch bei starkem Verschleiß oder hoher Tempe­ ratur der Bremsen zu deren Schonung genutzt werden.

Als Kommunikationsbeziehungen des Momentenverteilers beste­ hen der eingehende Auftrag vom Fahrzeugbewegungskoordinator zur Realisierung der Sollmomentenvorgaben an den Rädern so­ wie der von ihm ausgehende Auftrag an die Komponente Vor­ trieb über zwei oder vier (je nach Antriebsart) einzustel­ lende Sollantriebsmomente MARadSoll. Dies entspricht den Mo­ menten an den Radantriebswellen. Diese können sowohl positiv als auch negativ (Motorschlepp) sein. Ferner geht an das Bremssystem der Auftrag über vier einzustellende Bremsmomen­ te MBRadSoll. Diese entsprechen den Momenten, die über die Bremsscheiben bzw. Trommeln erzeugt und abgestützt werden. Diese können nur negativ sein. Ferner erfolgt eine nicht dargestellte Abfrage an den Vortrieb über das im aktuellen Betriebspunkt minimale Vortriebsmoment (d. h. das maximale Schleppmoment) unter bestimmten Randbedingungen. Dieses wird benötigt im Fall negativer Radsollmomentenvorgaben. Negative Radsollmomentenvorgaben können sowohl vom Bremssystem als auch vom Vortrieb realisiert werden, von letzterem aber nur in begrenztem Umfang. Zur Aufteilung des Auftrags auf die Subsysteme ist also das Potential seitens des Vortriebs festzustellen, da dies meist bevorzugt genutzt und nur der verbleibende Anteil vom Bremssystem zu realisieren ist. Un­ ter Randbedingungen ist zu verstehen, daß evtl. weitere, mit dem minimalen Vortriebsmoment zusammenhängende Größen über­ mittelt werden, wie z. B. sich einstellender Komfort, Ge­ räusch, etc. Damit können diese Kriterien in die Entschei­ dung über die Wahl der Momentenrealisierung einbezogen wer­ den.

Die Komponente Fahrerwunschlängsbewegung koordiniert die vom Fahrer über die verschiedenen Bedieneinrichtungen vorgegebe­ nen Wunschgrößen gemäß einer vorgegebenen Strategie, die der herkömmlichen Koordination der verschiedenen Betätigungsgrö­ ßen entsprechen kann, und leitet diese weiter. Diese Wünsche kommen als Anforderungen von den Komponenten Vortrieb, Bremssystem und ggf. ACC. Die Komponente Fahrerwunschlängs­ bewegung fragt z. B. bei der Komponente ACC ab, ob das System aktiviert ist. Bestehen keine weiteren Forderungen von den Komponenten Vortrieb und Bremssystem, wird eine Realisierung des ACC-Wunsches (Wunschbeschleunigung axFzSoll_ACC) vom Ko­ ordinator Fahrzeugbewegung gefordert. Werden Fahr- oder Bremspedal betätigt, haben deren Wunschgrößen axFzSoll_B und MVortriebSoll üblicherweise Vorrang und der ACC-Wunsch wird übersteuert. Auch Algorithmen zum Systemverhalten bei gleichzeitiger Betätigung von Fahr- und Bremspedal sind in der Komponente Fahrerwunschlängsbewegung anzuordnen. Weiter­ hin erfolgt dort die Umrechnung der geforderten Beschleuni­ gungen in Momente. Die dabei notwendigen Betriebsgrößen er­ faßt die Komponente Fahrerwunschlängsbewegung durch nicht dargestellte Abfragebeziehungen von entsprechenden Informa­ tionsgebern. Die Komponente Fahrerwunschlängsbewegung for­ dert die ermittelten Wunschradmomente vom Koordinator Fahr­ zeugbewegung an, der sie durch Auftragsvergabe realisiert.

Die Komponente Vortrieb ermittelt ihrerseits die zur Radmo­ mentenrealisierung erforderliche Leistung PASoll[Prio] und fordert deren Bereitstellung vom Fahrzeugkoordinator an. Letzterer stellt das beauftragte Sollmoment durch Auftrags­ vergabe an die Komponente Antrieb durch Steuerung der An­ triebseinheit (Motor, Getriebe, Wandler, etc.) ein.

Die Komponente Bremssystem realisiert die Radbremsmomente durch entsprechende Ansteuerung der vorhandenen Stellglie­ der, welche je nach eingesetztem Konzept (hydraulisches, pneumatisches oder elektromotorisches Bremssystem) unter­ schiedlich sein können.

Damit ergibt sich beispielhaft für den Beginn eines ABS- Eingriffs der in Fig. 1 dargestellte Ablauf in der be­ schriebenen Struktur, beispielsweise im Rahmen eines übli­ chen Fahrdynamikreglers. Zu beachten ist, daß in dieser Dar­ stellung nicht alle Komponenten und Systeme dargestellt sind, sondern aus Gründen der besseren Übersicht nur die am Ablauf beteiligten.

Zunächst fordert das Bremssystem die Realisierung des per Bremspedal eingegebenen Fahrerwunsches (1) an. Die Komponen­ te Fahrerwunschlängsbewegung erkennt den Bremswunsch als re­ levant und richtet resultierende Forderungen an den Koordi­ nator Fahrzeugbewegung (2). Der Koordinator Fahrzeugbewegung überprüft den Längsdynamikwunsch bezüglich Stabilitätsaus­ wirkungen, erkennt keinen Eingriffsbedarf und beauftragt die Komponente Vortrieb und Bremse mit der Realisierung (3). Der Momentenverteiler beauftragt die Komponenten Vortrieb und/oder Bremssystem mit der Umsetzung der aufgeteilten Radsollmomente (4). Dabei trete an wenigstens einem Rad Blockierneigung auf. Der Koordinator Fahrzeugbewegung er­ kennt den Regelungsbedarf aus Beobachtung der Komponente Radgrößen (5). Der Koordinator Fahrzeugbewegung ermittelt die Fahrzeugistbewegung (6) sowie die Fahrzeugsollbewegung (7), bestimmt realisierbare Radmomente (Radregelung) und be­ rücksichtigt Auswirkungen der Radmomente auf die Fahrzeugbe­ wegung. Er beauftragt Vortrieb und Bremse mit der Realisie­ rung der angepaßten Radsollmomente (8). Der Momentenvertei­ ler beauftragt dann das Bremssystem mit der Realisierung der gegenüber dem Schritt 4 veränderten Radmomente (9).

Fig. 2 zeigt eine Detaillierung der Komponente Fahrzeugbe­ wegungskoordinator. Dieser stellt die stabile Bewegung des Fahrzeugs sicher. Hierzu koordiniert er die Aufträge an die für die Fahrzeugbewegung relevanten Stellsysteme. Grundlage dieser Aufträge sind die oben dargestellten Anforderungen der unabhängig unterlagerten Systeme, die den Fahrerwunsch enthalten. Zur Überprüfung der stabilen Realisierbarkeit der Fahrerwunschanforderungen wird die Fahrzeugistbewegung beob­ achtet. Dies geschieht durch Abfragen der Fahrzeug- und Rad­ bewegungsgrößen bei den entsprechenden Komponenten in der übergeordneten Ebene und der Komponente Radgrößen in der gleichen Ebene. Die Bewertung der Stabilität ist Aufgabe des Fahrzeugbewegungskoordinators, ebenso das Einregeln stabiler Bewegungsgrößen. Die Berechnung der Bewegungsgrößen, der Re­ ferenzgrößen, etc., die beispielsweise bei heutigen Fahrdy­ namikregelungen verwendet werden, sind Teil der Komponenten Fahrzeuggrößen bzw. Radgrößen. Die Anteile dieser Regelalgo­ rithmen, die die Fahrzeugbewegung regeln, der Fahrzeug- und der Radregler, sind dem Fahrzeugbewegungskoordinator zuge­ ordnet.

Die Komponente Fahrzeugbewegungskoordinator ist verfeinert in einen Fahrzeugbewegungsregler und eine Radregelung. Die Komponente Radregelung überwacht und regelt den Brems- und Antriebsschlupf an den Rädern. Dies erfolgt auf der Basis abgefragter Informationen der Komponente Radgrößen. Bei der Regelung sind Antriebs- und Bremsfall zu unterscheiden, da die Stellmöglichkeiten unterschiedlich sind. Die Radschlupf­ regelung hat keinen direkten Durchgriff auf die Steller, sondern sie gibt ihre radspezifischen Vorgaben an den Fahr­ zeugbewegungsregler ab. Diese werden dort überprüft in ihrer Wirkung auf die Bewegung des gesamten Fahrzeugs und evtl. modifiziert umgesetzt. Die Radregelung hat die Aufgabe, bei­ spielsweise einen bestimmten Schlupf (wie in Fig. 2 darge­ stellt; alternativ z. B. Moment, Druck) an jedem Rad einzu­ stellen. Der Sollwert wird intern im Radregler erzeugt (Re­ gelung auf das Maximum der µ-Schlupf-Kurve) oder kann vom Fahrzeugbewegungsregler vorgegeben sein. Wenn kein Ein­ griffsbedarf des Fahrzeugbewegungsreglers besteht, wird die­ ser Sollwert umgesetzt.

Der Fahrzeugbewegungsregler muß immer die Möglichkeit haben, die Aufteilung der Radkräfte in Längs- und Seitenführungs­ kraft und damit die Bewegung des Fahrzeugs insgesamt zu be­ einflussen. Dies geschieht durch eine Beeinflussung der in­ ternen Sollwertberechnung des Radschlupfes der Radregelung. Wegen der unterschiedlichen Stellgliedverkopplungen muß dies für Antriebs- und Bremsfall getrennt geschehen. Dies des­ halb, weil für den Bremsfall alle vier Räder individuell ge­ bremst werden können, während für den Antriebsfall lediglich die miteinander verkoppelten angetriebenen Räder zur Verfü­ gung stehen. Der Fahrzeugbewegungsregler kann im Bremsfall einzelne Räder über- oder unterbremsen und so ein Unter- oder Übersteuern zur Fahrzeugstabilisierung bewirken. Die hierzu notwendigen Kommunikationsbeziehungen stellen sich wie folgt dar. Vom Fahrzeugkoordinator wird dem Fahrzeugbe­ wegungsregler der Auftrag "bewege Fahrzeug stabil" übermit­ telt. Der Fahrzeugbewegungsregler bestimmt die zur Realisie­ rung der Fahrzeugsollbewegung erforderlichen Radkräfte und die entsprechenden Schlüpfe an den Rädern. Er sendet als An­ forderung an den Radschlupfregler im Bremsfall für jedes Rad den Sollschlupf SlBRadSoll, ebenso im Antriebsfall eine An­ forderung SlASoll[Stabilität], die den mittleren Schlupf der Antriebsräder begrenzt. Als Randbedingung kann hierbei ein Stabilitätsmaß angegeben werden, das die Empfindlichkeit der Regelung bestimmt. Ferner wird als Anforderung SlADiff vom Fahrzeugbewegungsregler zum Radregler die Begrenzung der Schlupfdifferenz der Antriebsräder übermittelt, bei einer Antriebsachse ein Wert, bei Allradantrieb bei Bedarf bis zu drei Werten. Vom Radschlupfregler wird dem Fahrzeugbewe­ gungsregler als Anforderung MARadSoll, MBRadSoll die Vorgabe eines einzustellenden Sollmoments je Rad im Antriebs- bzw. Bremsfall übermittelt. Die konkrete Vorgehensweise ent­ spricht dabei z. B. der Vorgehensweise bei herkömmlichen Fahrdynamikreglern.

Fig. 3 zeigt die Detaillierung der Komponente Radregelung. Diese besteht aus einem Radschlupfregler für den Antriebs­ fall und einen Radschlupfregler für den Bremsfall, denen die oben genannten Werte übermittelt und von denen die oben ge­ nannten Werte ausgehen. Die Regler werden dabei in einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel entsprechend den herkömmlichen Vorgehensweisen bei Fahrdynamikreglern ausgestaltet. Inhä­ renter Auftrag dieser Komponenten ist die Regelung entspre­ chend den Sollgrößen.

Die bereits oben dargestellte Komponente Fahrerwunschlängs­ bewegung ist in einer Detaillierung in Fig. 4 skizziert. Diese Komponente koordiniert alle in den Subsystemen gene­ rierten Längsbewegungsforderungen. Diese resultieren aus der Betätigung der jeweiligen Bedienelemente, die sich in den Subsystemen befinden. Je nach aktuellem Betriebszustand des Fahrzeugs ermittelt diese Komponente die relevante Forderung und gibt diese Forderung nach außen an den Fahrzeugbewe­ gungskoordinator weiter. Die Anforderungen der Subsysteme erfolgen in fahrzeugbezogenen Größen. Die konsolidierte For­ derung an den Fahrzeugbewegungskoordinator wird in Form von Radmomenten ausgegeben. Daher hat die Komponente Fahrer­ wunschlängsbewegung die weitere Aufgabe, eine geeignete Auf­ teilung der fahrzeugbezogenen Größen auf die radbezogenen vorzunehmen. Dies erfolgt lediglich im Hinblick auf die ge­ wünschte Fahrzeuglängsdynamik. Diese Aufgabe wird in der Komponente Momentenauswahl durchgeführt. In einem bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel erfolgt die Momentenaufteilung auf die Räder in Form einer Grundverteilung, z. B. beim Bremsen 60 : 40 vorn : hinten, seitenweise gleich, bei Vortrieb gleich­ mäßig auf die Antriebsräder. Ferner ist in der Komponente Fahrerwunschlängsbewegung ein Algorithmus vorgesehen, der je nach Situation einer Forderung Vorrang einräumt, z. B. ein Übersteuern der ACC-Funktion per Pedal. Die Forderungen ei­ niger Subsysteme erfolgen nicht auf Momentenbasis und müssen gewandelt werden. Dies erfolgt in den Komponenten Bremsver­ zögerungswandlung und ACC-Beschleunigungsregler. Im Falle des letzteren sind äußere Störungen, wie Steigung, Gefälle, Wind oder Reibwertänderungen zu berücksichtigen.

Inhärent besteht für die Komponente Fahrerwunschlängsbewe­ gung der Auftrag, die Längsbewegungsforderungen zu koordi­ nieren. Von der Komponente Vortrieb besteht die Anforde­ rungsbeziehung bezüglich des geforderten Vortriebsmoments MVortriebSoll, welche aus Fahrpedalstellung oder Assistenz­ system ermittelt wird. Dieses Moment entspricht dem Moment am Getriebeausgang und wird nur für Vortriebszwecke genutzt. Der Teil der Antriebsleistung, der für Nebenaggregate be­ reitgestellt wurde, ist bereits abgezogen. Diese Anforderung geht direkt zur Komponente Momentenauswahl. Vom Bremssystem kommt die Anforderung über eine geforderte Verzögerung axFzSoll_B auf der Basis der Bremspedalbetätigung. Diese An­ forderung geht an die Komponente Bremsverzögerungswandlung. Entsprechend besteht zwischen dem ACC-Beschleunigungsregler und der Komponente ACC die Anforderungsbeziehung bezüglich der geforderten Beschleunigung axFzSoll_ACC (positiv oder negativ) dieses Systems. Hier sind im Gegensatz zur Bremspe­ dalbetätigung äußere Störungen wie Steigung, Gefälle, Wind oder Reibveränderungen noch zu berücksichtigen, weswegen entsprechende Abfragebeziehungen der Komponente ACC- Beschleunigungsregler vorhanden sind. Von der Komponente Fahrerwunschlängsbewegung geht eine Anforderungsbeziehung zum Fahrzeugbewegungskoordinator bezüglich der Vorgabe von vier einzustellenden Radmomenten MRadGrund, die sowohl nega­ tiv als auch positiv sein können, aus. Erforderliche Abfra­ gen z. B. der Fahrzeugmasse (zur Umrechnung einer Fahrzeugbe­ schleunigung in eine resultierende Längskraft) an die Kompo­ nente Fahrzeuggrößen, z. B. der Steigung (zur Kompensation der resultierenden Fahrwiderstandskraft) an die Komponente Fahrzustandsgrößen, oder z. B. der Radradien (zur Umrechnung der auf das Fahrzeug bezogenen Längskraft in Radmomente) an die Komponente Radgrößen sind in Fig. 4 aus Übersichtlich­ keitsgründen nicht dargestellt. Ferner sind Anforderungsbe­ ziehungen von der Bremsverzögerungswandlung bzw. dem ACC- Beschleunigungsregler zur Momentenauswahl und bezüglich der einzustellenden Sollkräfte FxFhBSoll, FxFzSoll vorgesehen, die aus den diesen Komponenten zugeführten Wunschgrößen er­ mittelt wurden.

In Fig. 6 ist die Komponente Vortrieb detaillierter darge­ stellt. Sie besteht im wesentlichen aus den Komponenten Dif­ ferential, Vortriebswunsch und Vortriebsleistung. Dies sind Systeme, die den Vortrieb des Fahrzeugs realisieren.

In der Komponente Vortriebsleistung wird unter Zusammenfas­ sen der zugeführten Radmomente und unter Berechnung einer entsprechenden Leistung am Getriebeausgang die Antriebslei­ stung PASoll[Prio] ermittelt, die zur Realisierung der Radsollmomente erforderlich ist. Deren Bereitstellung wird für den Vortriebszweck direkt beim übergeordneten Leistungs­ manager im Fahrzeugkoordinator angefordert. Dort werden die verschiedenen Anforderungen koordiniert und gegebenenfalls priorisiert. Die Ansteuerung der an der Leistungsbereitstel­ lung beteiligten Stellglieder im Motor, Wandler und Getriebe erfolgt in der Komponente Antrieb außerhalb der Fahrzeugbe­ wegung. Hier sind dann auch andere, konkurrierende Anforde­ rungen z. B. vom Generator zu berücksichtigen.

Die Komponente Vortrieb, dort die Komponente Differential, dient der Umsetzung der vorgegebenen Sollradmomente, die der Komponente vom Momentenverteiler aus zugeführt werden. Diese Momente können positiv oder soweit vom Antrieb realisierbar, negativ sein. Daher sind als Schnittstelle je nach Antriebs­ konzept zwei oder vier Radmomente vorzusehen. Damit die vor­ gegebenen Momente auch tatsächlich realisierbar sind, wird für den koordinierenden Momentenverteiler das aktuell ver­ fügbare Minimal- und Maximalmoment je Rad bereitgestellt. Zur Ermittlung der im aktuellen Betriebspunkt möglichen Rad­ momente wird die Komponente Vortrieb die Komponente Antrieb befragen müssen, die einen entsprechenden Momentenwert er­ mittelt.

Eine weitere Aufgabe der Komponente Vortrieb ist die Erfas­ sung des Vortriebswunsches des Fahrers. Dies erfolgt durch Interpretation der Fahrpedalbetätigung in der Komponente Vortriebswunsch. Eine entsprechende Anforderung geht von der Komponente Vortriebswunsch zur Komponente Fahrerwunschlängs­ bewegung. Darüber hinaus kann der Fahrer die Vorgabe des Vortriebswunsches an ein Assistenzsystem übergeben. Dieses übernimmt dann die Formulierung des Fahrerwunsches betref­ fend den Vortrieb, wie beispielsweise ein Fahrgeschwindig­ keitsregler. Betrifft die Vorgabe des Assistenzsystems nicht nur die Aktuatoren des Vortriebs, sondern beispielsweise auch die Bremsen, wie z. B. beim ACC, so ist diese Komponen­ te auf der Strukturebene anzuordnen, in der Vortrieb und Bremssystem koordiniert werden.

Als Kommunikationsbeziehungen wird der Komponente Vortrieb der Auftrag vom Momentenverteiler, der intern an die Kompo­ nente Differential weitergegeben wird, über die vorgegebene Radmomente MARadSoll an den Antriebsrädern übertragen. Je nach Antriebskonzept werden zwei oder vier Radmomente vorge­ geben. Sie können sowohl negativ als auch positiv sein. Die Kopplung der Radmomente wird vom Differential bestimmt, da­ her wird intern der äußere Auftrag dorthin weitergeleitet. Ferner findet vom Momentenverteiler eine Abfrage an die Kom­ ponente Vortrieb statt bezüglich der aktuell verfügbaren Mi­ nimal- und Maximalmomente je Antriebsrad MARadMinMax. Abge­ hende Kommunikationsbeziehungen der Komponente Vortrieb sind die Anforderung an den Fahrzeugkoordinator bezüglich der Leistung PASoll, die vom Antrieb für Vortriebszwecke bereit­ gestellt werden muß. Diese Leistung wird von der Komponente Vortriebsleistung berechnet und ausgegeben. Ferner wird eine Anforderung an die Komponente Fahrerwunschlängsbewegung aus der Komponente Vortriebswunsch MVortriebSoll abgegeben, wel­ che das geforderte Moment aus der Fahrpedalstellung oder ei­ nem Assistenzsystem ermittelt. Es entspricht dem Moment am Getriebeausgang und wird nur für Vortriebszwecke genutzt. Ferner bestehen diverse Abfragebeziehungen, die von den Kom­ ponenten Vortriebsleistung und Vortriebswunsch hervorgehen und zur Bereitstellung der aktuell verfügbaren Minimal- und Maximalmomente je Antriebsrad sowie zur Fahrpedalinterpreta­ tion benötigt werden. Die Komponente Differential gibt fer­ ner abhängig von den zugeführten Radsollmomenten ein Sollmo­ ment MASoll als Auftrag an die Vortriebsleistung ab, welche diese zur Anforderung der vom Antrieb einzustellenden Lei­ stung umsetzt.

In Fig. 7 ist die Verfeinerung der Komponente Bremssystem dargestellt, beispielhaft für ein hydraulisches Bremssystem. Als Komponenten sind Radbremsenkoordinator, Radbremse vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts, der Bremskreis 1, der Bremskreis 2, die Pumpen sowie der Brems­ wunsch angegeben. Die Komponente Bremssystem enthält die Sy­ steme, die ausschließlich die Verzögerung des Fahrzeugs rea­ lisieren oder dieses im Stillstand festhalten. Sie dient zur Umsetzung der vorgegebenen Sollradmomente MBRadSoll, die in diesem Fall nur negativ sein können, d. h. nur verzögernd wirken. Als Schnittstelle zwischen der Komponente Radbrem­ senkoordinator und den Komponenten Radbremse sind vier Rad­ momente MBRadSollVL, MBRadSollVR, MBRadSollHL, MBRadSollHR vorgesehen. Voraussetzung zur Einstellung der vorgegebenen Radmomente ist die Möglichkeit zur Modulation der Bremskräf­ te am Rad. Bei hydraulischen Bremssystemen erfolgt die Modu­ lation durch Druckaufbau- und -abbau, wobei in elektronisch geregelten Bremssystemen die Rückförderpumpe jeweils unter­ schiedliche Aufgaben erfüllen muß. Um beliebige Abbauten zu ermöglichen, muß die Hydraulikflüssigkeit von der Radbremse wegtransportiert werden, um keinen Gegendruck entstehen zu lassen, unter den der Radbremsdruck nicht abfallen könnte. In elektrohydraulischen Bremsanlagen oder Bremsanlagen mit Antriebsschlupfregelung ist für den Bremsmomentenaufbau eine Druckerzeugung erforderlich, was üblicherweise wiederum mit Hilfe einer Pumpe und evtl. einem Speicher erfolgt.

Bei bestimmten Umgebungsbedingungen kann es vorkommen, daß die vorgegebenen Radmomente physikalisch nicht realisierbar sind, z. B. bei niedrigerem Reibwert. Erforderlichenfalls kann dann bezüglich des Auftrags eine entsprechende Rückmel­ dung erfolgen.

Eine weitere Aufgabe der Komponente Bremssystem ist die Er­ fassung des Bremswunsches des Fahrers. Diese erfolgt in der Komponente Bremswunsch durch Interpretation der Bremspedal­ betätigung. Zur Vorgabe eines situationsgerechten Wunsches benötigt der Fahrer eine Rückmeldung des Systems über die aktuell eingestellte Bremswirkung. Erst dann kann er seinen Bremswunsch sinnvoll dosieren. Dies erfolgt in der Regel durch eine Kombination aus Kraft und Weg am Bremspedal. Hierfür kann beispielsweise die Rückförderpumpe, die durch Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in den Hauptbremszylinder am Pedal eine Rückstellkraft aufbaut, oder ein anderes, eine Pedalrückstellkraft simulierendes Element, benutzt werden.

Die Komponente Bremswunsch kann auch Assistenzfunktionen be­ inhalten, die z. B. nach Art des Bremsassistenten den Gra­ dienten der Bremspedalbetätigung mit einbeziehen. Die Kompo­ nente Bremswunsch fordert die Realisierung des ermittelten Bremswunsches von der Komponente Vortrieb und Bremse, dort von der Komponente Fahrerwunschlängsbewegung, an.

Tritt eine Pedalrückwirkung nicht automatisch auf, ist eine Einrichtung vorzusehen, die eine künstlich erzeugte Pedal­ rückwirkung vornimmt oder den Fahrer vom Eintritt, bei­ spielsweise einer ABS-Funktion durch optische, akustische oder sonstige Warnsignale warnt. Diese Funktion ist Teil der Komponente Bremswunsch.

Die Kommunikationsbeziehungen der Komponente Bremssystem sind einmal als eingehende Kommunikation der Auftrag vom Mo­ mentenverteiler an den Radbremsenkoordinator bezüglich der vorgegebenen Radmomente MBRadSoll, die soweit physikalisch möglich einzustellen sind. Von der Komponente Bremswunsch an die Komponente Fahrerwunschlängsbewegung geht die geforderte Verzögerung axFzSoll_B, die aus der Bremspedalstellung er­ mittelt wird. Vom Radbremsenkoordinator werden die Sollrad­ momente an die entsprechenden Komponenten Radbremse als Auf­ trag weitergegeben, die wiederum im Rahmen von Anforderungs­ beziehungen bei hydraulischen/pneumatischen Bremsanlagen die Einstellung eines Bremsdrucks p[Vl|Vr|Hl|Hr] oder eines Vo­ lumenstroms Vol/t[Vl|Vr|Hl|Hr] von den Komponenten Brems­ kreis anfordern. Diese wiederum fordern wie die Komponenten Bremswunsch bei der Komponente Pumpen einen Volumenstrom Vol/t[Bk1|Bk2] an. Die Bestimmung der Sollvolumenströme bzw. Solldrücke erfolgt aus den zugeführten Größen nach Maßgabe eines Modells der hydraulischen Bremsanlage.

Die Komponente Bremssystem hat zum Ziel, die Sollmomentenum­ setzung in eine Bremskraft am Rad darzustellen. Hierzu sind hydraulische, pneumatische oder elektromotorische Bremsanla­ gen zur Umsetzung denkbar. In einem Ausführungsbeispiel für elektromotorische Bremsanlagen wird das einzustellende Bremsmoment beispielsweise innerhalb der Komponenten Rad­ bremse direkt in Strom- oder Spannungsgrößen umgesetzt. Die Komponenten Bremskreise sowie Pumpen können ggf. entfallen.

Die in Fig. 7 dargestellte Detaillierung der Komponente Bremssystem ist gekennzeichnet durch die folgenden Kommuni­ kationsbeziehungen. Der Radbremsenkoordinator verteilt die zugeführten Aufträge bezüglich der Radsollmomente an die einzelnen Radbremsen, ebenfalls als Auftrag. Im Falle einer hydraulischen Bremsanlage stellen die Radbremsen wiederum an die Bremskreise, welche die je Bremskreis vorhandenen Stel­ lelemente zusammenfassen, Anforderungen bezüglich des einzu­ stellenden Drucks oder des Volumenstroms (p[Vl|Vr|Hl|Hr], Vol/t[Vl|Vr|Hl|Hr]). Von den Bremskreisen zu den Pumpen be­ steht eine Anforderungsbeziehung, die von den Pumpen die Einstellung eines Volumenstroms (Vol/t[Bk1|Bk2]) anfordern.

Fig. 8 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer De­ taillierung einer im Falle einer hydraulischen Bremsanlage vorgesehenen Komponente Bremskreis. Diese Komponente faßt die je Bremskreis vorhandenen Funktionen und Stellglieder zusammen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel eines zweikrei­ sigen Bremssystems ist je Kreis eine Komponente Bremskreis vorgesehen. Diese Komponenten koordinieren die von den je­ weils zugehörigen Komponenten Radbremsen gestellte Anforde­ rungen betreffend der zu realisierenden Drücke bzw. Volumen­ ströme. Die Modulationsstrategie ist wesentlicher Inhalt der Komponente Bremskreis. Die Erzeugung zusätzlicher benötigter Volumenströme wird von der Komponente Pumpen angefordert. Je nach Modulationsart fordern die Komponenten Radbremse alter­ nativ Drücke oder Volumenströme an.

Die Komponente Bremskreis sorgt dafür, daß den zu einem Kreis zusammengeschlossenen Radbremsen die erforderlichen Hydraulikflüssigkeitsvolumina zu- bzw. abgeführt werden. Be­ nötigt die Komponente Radbremse zusätzliches Volumen, stellt sie eine Volumenstrom- oder Druckanforderung an die Kompo­ nente Bremskreis. Deren Aufgabe ist es, die unabhängig von­ einander gestellten Forderungen der hydraulisch gekoppelten Bremsen zu koordinieren. Die von den Radbremsen eines Krei­ ses abgebauten Volumina sind zu überwachen. Ebenso der Fül­ lungsgrad der Speicherkammer, falls vorhanden. Überschüssige Volumina sind wegzufördern. Ansteuerungen der bremskreisspe­ zifischen Stellglieder (z. B. Ansaugventil, Umschaltventil) sind vorzunehmen und von der Pumpe zu bewegende Volumenströ­ me anzufordern.

Die Kommunikation der Komponente Bremskreis zeigt folgende Beziehungen. Inhärent ist als Auftrag der Komponente Brems­ kreis die Koordinierung des Volumenstroms bzw. die Druckrea­ lisierung vorgesehen, so daß beide Komponenten Radbremse, die diesem Bremskreis zugeordnet sind, ihre Aufgaben erfül­ len können. Als Anforderungen gehen dabei von den entspre­ chenden Komponenten Radbremse Druck- bzw. Volumenstromsoll­ werte (p[Vl|Vr|Hl|Hr], Vol/t[Vl|Vr|Hl|Hr]) zur Realisierung der Sollradbremsmomente ein, die intern an die Komponente Druckaufbau weitergeleitet werden. Die Komponente Druckauf­ bau gibt eine resultierende Anforderung Vol/t_Dauf bezüglich des Volumenstroms an die Komponente Druckmodulation weiter. Diese Komponente hat als inhärenten Auftrag, diese Anforde­ rung gleichzeitig mit der Volumenstrom-Anforderung der Kom­ ponente Rückförderung zu erfüllen. Sie gibt dazu als Anfor­ derung an die Komponente Pumpen den zur Radbremsmomentenrea­ lisierung bereitzustellenden Volumenstrom Vol/t_Pu zu reali­ sieren, und beauftragt die Ventilsteuerungen mit der Ein­ stellung jeweils eines bestimmten Drucks bzw. Volumenstroms. Eine Komponente Rückförderung hat den inhärenten Auftrag, die beim Druckabbau wegzufördernden Volumina zu steuern. Da­ zu werden über Abfragen an die Radbremskomponenten die abzu­ bauenden Volumina VolAbbau ermittelt, ggf. der Füllungsgrad einer Speicherkammer überwacht, und eine resultierende An­ forderung über den einzustellenden Volumenstrom an die Kom­ ponente Druckmodulation weitergegeben. Letztere setzt diese Anforderung dann in eine eigene Anforderung an die Komponen­ te Pumpen um.

In Fig. 9 schließlich ist die Detaillierung der zum Ausfüh­ rungsbeispiel einer hydraulischen Bremsanlage gehörenden Komponente Pumpen dargestellt. Diese Komponente umfaßt die Ansteuerung der Hydraulikpumpe(n). Diese bedienen die Anfor­ derungen beider Bremskreise sowie des Bremswunsches bezüg­ lich gewünschter Volumenströme. Bei ABSR-Systemen gibt es nur die Rückförderpumpe, bei Fahrerdynamikregelsystemen ge­ gebenenfalls zusätzlich eine Vorladepumpe. Die Komponente besteht aus Pumpenkoordinator, Rückförderpumpensteuerung und Vorladepumpensteuerung. Der inhärente Auftrag ist, die er­ forderlichen Hydraulikvolumina zu fördern zur Druckmodulati­ on in den Bremskreisen sowie zur Erzeugung einer Pedalrück­ wirkung für den Fahrer. Zweck kann zum einen saugseitig ein Druckabbau oder andererseits ein Druckaufbau sein. Für die abgestimmte Ventilansteuerung innerhalb der Bremskreise sor­ gen die Komponenten Bremskreis selbst. Die Kopplung der Bremskreise wird damit an einer Stelle in der Struktur, näm­ lich der Komponente Pumpen, berücksichtigt. Um dem Fahrer ein Dosieren des Bremswunsches zu ermöglichen, muß am Brems­ pedal eine Gegenkraft wirken, ansonsten fiele das Pedal durch. Daher ist Volumen in den Hauptbremszylinder zu för­ dern.

Fig. 9 zeigt als eingehende Kommunikationsbeziehung der Komponente Pumpen die Anforderung von der Komponente Brems­ wunsch des für die Pedalrückwirkung benötigten Volumenstro­ mes Vol/t_BrW, die Anforderungen der beiden Bremskreiskompo­ nenten den von den Bremskreisen benötigten Volumen­ strom Vol/t[Bk1|Bk2] zur Druckmodulation zu realisieren und die Aufträge an die Pumpensteuerungen die einzustellenden Volu­ menströme gemäß dem inhärent Auftrag, so viel Volumenstrom zu erzeugen, daß die Anforderungen erfüllt werden.

Fig. 10 gibt zusammenfassend die unterschiedlichen Kompo­ nenten als Tabelle an. Die erste Detaillierungsebene stellt die Komponente Fahrzeugbewegung dar. In der zweiten Detail­ lierungsebene sind die Komponente Fahrzeugkoordinator, die Komponente Radgrößen, die Komponente Fahrwerk und Lenkung sowie die Komponente Vortrieb und Bremse enthalten. Die dritte Detaillierungsebene umfaßt im Fahrzeugbewegungskoor­ dinator den Fahrzeugbewegungsregler sowie der Radregler, in der Komponente Vortrieb und Bremse den Momentenverteiler, die Komponente Fahrerwunschlängsbewegung, die Komponenten Vortrieb und Bremssystem. Die vierte Detaillierungsebene um­ faßt bezüglich des Fahrzeugbewegungsreglers Komponenten zur Bildung der Radregelungssollwerte und zum Sammeln der wir­ kenden Momente, bezüglich der Radregelung die Radschlupfre­ gelung für den Antriebsfall und die für den Bremsfall. Die Komponente Fahrerwunschlängsbewegung umfaßt in der Detail­ lierungsebene 4 die Momentenauswahl, die Verzögerungswand­ lung und den ACC-Beschleunigungsregler, während in der De­ taillierungsebene 4 in bezug auf die Komponente Vortrieb die Komponenten Differential, Vortriebsleistung und Vortriebs­ wunsch angeordnet sind. Letzterer ist in der Detaillie­ rungsebene 5 weiter in Fahrpedal und Fahrgeschwindigkeits­ regler verfeinert. Die Komponente Bremssystem ist im Bei­ spiel einer hydraulischen Bremsanlage in der Detaillie­ rungsebene 4 verfeinert in die Komponenten Radbremsenkoordi­ nator, Radbremse, Bremskreis, Pumpen und Bremswunsch. Der Bremskreis ist dabei in der Detaillierungsebene 5 in die Komponenten Druckaufbau, Rückförderung, Druckmodulation, Um­ schaltventilsteuerung und Ansaugventilsteuerung verfeinert, während die Komponente Pumpen in der Detaillierungsebene 5 in Pumpenkoordinator, Rückförderpumpensteuerung und Vorlade­ pumpensteuerung, wenn vorhanden, verfeinert ist. Bezüglich der Komponente Bremswunsch ist in der Detaillierungsebene 5 die Komponente Bremspedal, Bremsassistent und Hillholder vorgesehen, wobei die Komponente Bremspedal in der Detail­ lierungsebene 6 noch die Komponente Pedalrückwirkung auf­ weist.

Claims (13)

1. System zur Steuerung der Bewegung eines Fahrzeugs, wobei wenigstens eine Komponente zur Steuerung der Fahrzeugbewe­ gung vorgesehen ist, die Teil einer obersten logischen Ebene für die Steuerung des Fahrzeugs ist, die ferner in weitere Komponenten in darunterliegenden Detaillierungsebenen ver­ feinert ist, diese Komponenten miteinander auf der Basis vorgegebener Kommunikationsbeziehungen miteinander kommuni­ zieren zum Austausch von Informationen, dadurch gekennzeich­ net, daß die Komponente Fahrzeugbewegung in der darunterlie­ genden Ebene wenigstens eine Komponente Vortrieb und Bremse enthält, die in einer weiteren Ebene wenigstens in die Kom­ ponente Vortrieb und in die Komponente Bremssystem aufge­ teilt ist, wobei in der Komponente Vortrieb und Bremse Auf­ träge bezüglich einzustellender Sollwerte gegeben werden an die Komponente Vortrieb und an die Komponente Bremssystem zur Steuerung des Vortriebs und des Bremssystems.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Komponente Fahrzeugbewegung an die wenigstens eine Kom­ ponente Vortrieb oder Bremssystem Sollwerte für die einzu­ stellenden Radmomente zur Sicherstellung einer stabilen Fahrzeugbewegung übermittelt werden.

3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente Fahrzeugbewegung einen Koordinator aufweist, der zur Komponente Vortrieb und Bremse als Kommunikationsbeziehung eine Auftragsbeziehung aufweist, über die Sollradmomente vorgegeben werden und daß zwischen der Komponente Vortrieb und Bremse und dem Koordinator eine Anforderungsbeziehung vorhanden ist, über die Wunschradmo­ mente übertragen werden.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Komponente Vortrieb und Bremse ein adaptiver Fahrgeschwindigkeitsregler zugeordnet ist.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragsbeziehung vom Koordinator der Fahrzeugbewegung zu einem Momentenverteiler als Teil der Komponente Vortrieb und Bremse führt und von diesem als Aufträge für die Sollradmo­ mente an die Komponenten Vortrieb und/oder Bremssystem wei­ tergegeben wird.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponente Vortrieb und Bremse eine Komponente Fahrerwunschlängsbewegung zugeordnet ist, welche das Wunschradmoment ermittelt aus den von den Komponenten Vortrieb, Bremssystem und/oder adaptiver Fahrgeschwindig­ keitsregler übermittelten Wunschvortriebsmomenten bzw. Wunschbeschleunigungen.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugbewegungskoordinator einen Fahrzeugbewegungsregler sowie einen Radregler umfaßt.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugbewegungsregler Sollradmomente als Aufträge an die Komponente Vortrieb und Bremse abgibt, ferner Anforderungen an den Radregler bezüglich des Radschlupfes bzw. der Achs­ differenzdrehzahlen übermittelt und vom Radregler Radsollmo­ mente für den Antriebs- und/oder Bremsfall empfängt.

9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Radregler eine Radschlupfregelung für den Antriebsfall und eine Radschlupfregelung für den Bremsfall umfaßt.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente Vortrieb in einer weite­ ren Ebene in Differential, Vortriebsleistung und Vortriebs­ wunsch verfeinert ist, wobei die Sollradmomente in eine Soll­ leistung umgesetzt werden, die von der Komponente Vortriebs­ leistung als Antriebsleistung vom Fahrzeugkoordinator ange­ fordert wird.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente Bremssystem die Steuerung der Radbremsen auf der Basis der vom Momentenverteiler zuge­ führten Radsollmomente durchführt.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente Fahrzeugbewegung eine Komponente Lenkung umfaßt, die zur Komponente Fahrzeugbewe­ gungskoordinator als Kommunikationsbeziehung eine Anforde­ rungsbeziehung bezüglich eines einzustellenden Lenkwunsches aufweist, und vom Koordinator einen Auftrag über die tat­ sächlich zu realisierende Lenkansteuerung erhält.

13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente Fahrzeugbewegung eine Komponente Fahrwerk umfaßt, die zur Komponente Fahrzeugbewe­ gungskoordinator als Kommunikationsbeziehung eine Anforde­ rungsbeziehung bezüglich eines einzustellenden Fahrwerk- Wunschverhaltens aufweist, und vom Koordinator einen Auftrag über die tatsächlich zu realisierende Fahrwerkansteuerung erhält.