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Steuerungssystem für ein Fahrzeug - Dokument DE102004009467A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004009467A1 15.09.2005
Titel Steuerungssystem für ein Fahrzeug
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE
Erfinder Frey, Gerhard, Dipl.-Ing., 73733 Esslingen, DE;
Heilmann, Harro, Dr., 73760 Ostfildern, DE;
Holloh, Klaus-Dieter, Dipl.-Ing., 71394 Kernen, DE;
Martens, Eilert, Dipl.-Ing., 73630 Remshalden, DE;
Quinger, Christian, Dipl.-Ing., 73614 Schorndorf, DE;
Schwarzhaupt, Andreas, Dr., 74420 Oberrot, DE;
Spiegelberg, Gernot, Dr., 71296 Heimsheim, DE;
Sulzmann, Armin, Dr., 68723 Oftersheim, DE
DE-Anmeldedatum 27.02.2004
DE-Aktenzeichen 102004009467
Offenlegungstag 15.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.09.2005
IPC-Hauptklasse B60K 41/00
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem (1), mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang, mit einer einem Systemsteuergerät (6) zugeordneten Koordinationsebene (4), in welcher aus Zustandsgrößen (ZG) des Fahrzeugs und aus Fahrerwünschen (FW) Sollwerte (SW) generiert und aus diesen Ansteuersignale (AS) zum Ansteuern von Aktuatoren (A) erzeugt werden, und mit einer der Koordinationsebene (K) untergeordneten Ausführungsebene (AE), welche Aktuatoren (A) zum Ausführen der Ansteuersignale (AS) aufweist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass ein Achselektronikmodul (2) zur Betätigung zumindest eines dem Fahrwerk zugeordneten Bremsaktuators (AA1) vorgesehen ist und im Bereich der lenkbaren Fahrzeugachse (3) angeordnet ist, dass das Achselektronikmodul (2) mit der Koordinationsebene (K) zur Übertragung von Sollwerten (SW) verbunden ist und zur Ermittlung von Ansteuersignalen (AS) zum Ansteuern des jeweiligen Achsaktuators (AA) aus den Sollwerten (SW) ausgebildet ist und dass das Achselektronikmodul (2) mit einer elektronisch ansteuerbaren Lenkanlage (LA) zur Übertragung der Ansteuersignale (AS) verbunden ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 100 32 179 A1 ist ein derartiges Steuerungssystem bekannt, das mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang arbeitet, der zumindest eine Lenkungsanlage, eine Bremsanlage und ein Antriebsaggregat des Fahrzeugs umfasst. Das Steuerungssystem umfasst eine Eingabeebene mit Einrichtungen zum Eingeben kontinuierlicher Vorgaben eines Fahrers und zum Umsetzen der Vorgaben in Sollwertsignale. Das Steuerungssystem umfasst des weiteren eine Koordinationsebene zum Umsetzen der Sollwertsignale in Ansteuersignale, die von Aktuatoren des Antriebsstrangs umgesetzt werden. Mit anderen Worten, das Steuerungssystem besitzt eine Steuereinrichtung, die aus einem eingangsseitigen Bewegungsvektor ausgangsseitig Steuersignale zum Ansteuern des Antriebsstrangs generiert und die zur Übertragung der Steuersignale mit dem Antriebsstrang gekoppelt ist, der dann die Steuersignale zur Umsetzung des Fahrerwunsches abarbeitet, sogenanntes „Drive-by-Wire-System" oder „X-by-Wire-System".

Aus der DE 100 46 832 A1 ist ein weiteres Steuerungssystem bekannt, dass zum Steuern eines mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang ausgestatteten Fahrzeugs geeignet ist. In einer Speichereinrichtung werden die Fahrdynamik betreffende Fahrzeugdaten, Zeitdaten, Positionsdaten, fahrerseitige Betätigungssignale und von einer Steuereinrichtung erzeugte Ansteuersignale für den Antriebsstrang gespeichert.

Ein derartiges Steuerungssystem ermöglicht eine verbesserte Unfallanalyse.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Steuerungssystem der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, mit der insbesondere kürzere Steuerungszeiten sowie ein erhöhter Fahrkomfort erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang sowie einer Koordinationsebene und einer der Koordinationsebene untergeordneten Ausführungsebene ein Achselektronikmodul vorzusehen, welches zur Betätigung zumindest eines dem Fahrwerk zugeordneten Bremsaktuators ausgebildet und im Bereich einer lenkbaren Fahrzeugachse angeordnet ist. Das Achselektronikmodul ist dabei sowohl mit der Koordinationsebene als auch mit der Fahrzeugachse zugeordneten Achsaktuatoren verbunden und erhält von der Koordinationsebene aus Fahrerwünschen generierte Sollwerte zur Ermittlung von Ansteuersignalen zum Ansteuern des jeweiligen Achsaktuators.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem besitzt zumindest zwei Steuerungsebenen, nämlich die einem Steuerungsgerät zugeordnete Koordinationsebene, in welcher aus Zustandsgrößen des Fahrzeugs und aus Fahrerwünschen Sollwerte generiert und aus diesen Ansteuersignale zum Ansteuern von Aktuatoren erzeugt werden, und die der Koordinationsebene untergeordnete und dem Achselektronikmodul zugeordnete Ausführungsebene, welche Aktuatoren zum Ausführen der Ansteuersignale aufweist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Achselektronikmodul zur Betätigung zumindest eines der Fahrzeugachse zugeordneten Bremsaktuators ausgebildet ist und im Bereich der lenkbaren Fahrzeugachse angeordnet ist und dass das Achselektronikmodul mit der Koordinationsebene zur Übertragung von Sollwerten verbunden ist und zur Ermittlung von Ansteuersignalen zum Ansteuern des jeweiligen Achsaktuators aus den Sollwerten ausgebildet ist, wobei das Achselektronikmodul mit einer elektronisch ansteuerbaren Lenkanlage zur Übertragung der Ansteuersignale verbunden ist.

Dies bedeutet, dass im Unterschied zu den bisherigen Steuerungssystemen die obengenannten achsspezifischen Elemente bzw. Anlagen nunmehr von dem Achselektronikmodul gesteuert werden, wogegen weitere Aktuatoren in herkömmlicher Weise mit der in der Koordinationsebene generierten Steuersignalen angesteuert werden. Durch die Ansteuerung der Sensoren, Aktuatoren und des Achselektronikmoduls an der lenkbaren Achse bzw. in der Nähe der Achse ist die Achse zu dem funktional prüfbar.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den großen Vorteil, sämtliche Steuerungsvorgänge für achsspezifische Aktuatoren in dem Achselektronikmodul zu integrieren bzw. zu bündeln und dadurch vom herkömmlichen Steuerungssystem insoweit zu separieren. Das Achselektronikmodul, welches im Bereich der lenkbaren Fahrzeugachse angeordnet ist, befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Achsaktuatoren, so dass sich die Leitungswege zwischen den Achsaktuatoren und dem Achselektronikmodul im Vergleich zur bisherigen Ausführung deutlich verkürzen und sich dadurch auch die benötigten Kabel sowie Steuerungszeiten reduzieren lassen. Es wird somit eine einfache Vernetzung der Achsaktuatoren mit dem Achselektronikmodul erreicht, wodurch sich insbesondere Vorteile im Bereich der Verkabelung und damit im Bereich der Fertigung ergeben und gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet wird, zumindest einen Teil einer koordinierenden Software zur Ansteuerung achsspezifischer Funktionen, wie beispielsweise Bremsen und/oder Lenken, in das Achselektronikmodul und somit in die Ausführungsebene zu integrieren.

Durch die lokale Anordnung der Sensoren, Aktuatoren und Achselektronikmodule entfällt somit die Varianz der Leitung, wodurch sich die Leitungslängen und Varianten reduzieren. Vermieden werden zudem Einbauten, welche bereits von Anfang an defekt sind.

Zweckmäßig kann die Lenkungsanlage als Steer-by-Wire Lenkung ausgebildet sein und mit einem Lenkalgorithmus arbeiten, der in Abhängigkeit der Ansteuersignale modifizierbar ist. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise die elektronisch ansteuerbare Lenkung sowie die elektronisch ansteuerbaren Bremsen miteinander vernetzt und beide in Abhängigkeit von ermittelten Zustandsgrößen, wie beispielsweise einer Querbeschleunigung bei einer Kurvenfahrt, sowie in Abhängigkeit von vorgebbaren Fahrerwünschen gesteuert. In der Koordinationsebene werden aus den Fahrerwünschen sowie den ermittelten Zustandsgrößen Sollwerte für die Bremsen und für die Lenkung erzeugt und z.B. über ein CAN-Bussystem an die lokale Achselektronik übertragen, welche daraus elektrische Ansteuersignale für die Bremsen und die Lenkung transformiert. Prädiktive Algorithmen der Koordinationsebene ermöglichen dabei das frühe Erkennen einer Kurvenfahrt und stellen sowohl die Lenkung als auch die Bremsen durch entsprechende Ansteuersignale an die jeweiligen Aktuatoren optimal ein. Die eingangs erwähnten fahrdynamischen Zustandsgrößen werden dabei von Sensoren erfasst und an das Achselektronikmodul übermittelt.

Zweckmäßig ist das Achselektronikmodul zur Steuerung des zumindest einen Bremsaktuators und/oder der steuerbaren Lenkanlage und Berücksichtigung des Kammschen Kreises ausgebildet. Jeder Reifen kann nur eine bestimmte maximale Beschleunigungskraft und eine bestimmte maximale Seitenführungskraft auf die Straße übertragen. Soll der Reifen eine maximale Seitenführungskraft übertragen, so darf weder beschleunigt noch verzögert werden, wogegen bei einer gewünschten maximalen Beschleunigungskraft des Reifens dieser keinerlei Seitenführungskraft mehr auf die Straße übertragen kann. Bei Auftreten beider Kräfte stehen diese in einem Verhältnis zueinander, was mittels des Kammschen-Kreises bildlich darstellbar ist. Hierbei wird die Seitenführungskraft orthogonal zur Beschleunigungskraft aufgetragen und ein Kräfteparallelogramm aus beiden Kräften gebildet. Die resultierende Kraft darf dabei nicht größer sein als der Radius des Kammschen Kreises, will man die Kurve gefahrlos durchfahren. Ist die resultierende Kraft größer als der Radius des Kammschen Kreises führt dies dazu, dass die Fliegkräfte zu groß sind und das Fahrzeug aus der Kurve getragen wird.

Zweckmäßig kann das Achselektronikmodul Elektronik und/oder Software und/oder lokale Regelkreise für wenigstens eine der folgenden Funktionen umfassen. Bremsen, Lenken, Zusatzantriebe, Nicken und/oder Wanken, Regeln eines Niveaus. Hierdurch sind viele achsspezifischen bzw. fahrwerksspezifischen Elektronik und/oder Softwarekomponenten und/oder Regelkreise in das Achselektronikmodul integriert und ermöglichen dadurch eine schnelle Reaktion auf sich ändernde Daten, wie beispielsweise Fahrerwünsche und/oder Zustandsgrößen des Fahrzeugs. Zusätzlich können in der koordinierenden Software vorausschauende Algorithmen programmiert sein, welche eine bezüglich eines Verbrauchs und eines Fahrkomforts optimale Einstellung ermöglichen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung regelt die Elektronik und/oder die Software und/oder der lokale Regelkreis für die Bremsfunktion zumindest ein Element aus nachfolgender Auflistung: Bremsdruck, lokales ABS, ABS-Signalerfassung und -Verarbeitung, aktive Verschleißeinstellung für eine Fahrzeugbremse, Belagverschleißsensierung. Diese Aufzählung soll verdeutlichen, dass die Elektronik und/oder die Software und/oder der lokale Regelkreis, welcher die Bremsfunktion regelt, mehrere Unterfunktionen aufweist, von denen einige wenige vorstehend genannt wurden. Das Achselektronikmodul ist somit in der Lage viele achsspezifische Kennwerte zu erfassen bzw. zu steuern. Weitere vom Achselektronikmodul steuerbaren Elemente sind beispielsweise ein Reifenmanagement, welches einen Reibkoeffizienten zwischen Fahrbahn und Reifen berechnet, ein Reifendrucksensor sowie weitere achsrelevante Aktuatoren.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems.

Entsprechend 1 weist ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem 1 für ein Fahrzeug mehrere Signalverarbeitungsebenen auf. Beispielhaft sind hier insgesamt vier Ebenen dargestellt, nämlich eine Eingabeebene E, eine Zwischenebene Z, eine Koordinationsebene K und eine Ausführungsebene AE, welche der Koordinationsebene K unter- bzw. nachgeordnet ist. In der Eingabeebene E gibt ein Fahrer Vorgaben in Form von Fahrerwünschen FW ein, indem er beispielsweise Bedienelemente, wie z.B. ein Fahrpedal, ein Bremspedal oder ein Lenkrad betätigt oder in einer bestimmten Stellung hält. Die Eingaben können dabei kontinuierlich oder diskreter Art sein.

Die in 1 dargestellte Zwischenebene Z kann je nach Ausführungsform entweder eine einzige Zwischenebene Z oder mehrere Ebenen umfassen, beispielsweise eine Vorhersageebene und/oder eine Korrekturebene. Denkbar ist auch, dass die Koordinationsebene K direkt nach der Eingabeebene E angeordnet ist und der Fahrerwunsch FW direkt von der Eingabeebene E an die Koordinationsebene K übermittelt wird.

In der Koordinationsebene K, die einem Systemsteuergerät 6 zugeordnet ist, werden aus Zustandsgrößen ZG des Fahrzeugs und aus den Fahrerwünschen FW Sollwerte SW generiert und aus diesen Ansteuersignale AS zum Ansteuern von Aktuatoren A erzeugt. Die fahrdynamischen Zustandsgrößen ZG, wie beispielsweise Querbeschleunigung und Lenkwinkel, werden über eine entsprechende Verbindung von Sensoren S des Fahrzeugs übermittelt und spiegeln einen Ist-Zustand bezogen auf die Fahrsituation wieder. Die von der Koordinationsebene K erzeugten Ansteuersignale AS steuern gemäß 1 Aktuatoren A, welche in der Ausführungsebene AE angeordnet sind und welche beispielsweise als Aktuator A1 für einen nicht dargestellten Fahrzeugmotor und/oder einen Aktuator A2 für ein ebenfalls nicht dargestelltes Getriebe ausgebildet sind. Die Ausführungsebene AE ist dabei steuerungstechnisch der Koordinationsebene K nachgelagert.

Die Erfindung sieht nun vor, Achsaktuatoren AA, wie beispielsweise einen Bremsaktuator AA1 und/oder einen Lenkungsaktuator AA2, von einem Achselektronikmodul 2 betätigen und/oder steuern zu lassen. Das Achselektronikmodul 2 ist Teil eines Achssteuergeräts 5, welches der Ausführungsebene AE zugeordnet und im Bereich der lenkbaren Fahrzeugachse 3 angeordnet ist. Die Achsaktuatoren AA sind dabei zumindest einer Fahrzeugsachse, hier der lenkbaren Fahrzeugachse 3 zugeordnet. Das Achselektronikmodul 2 ist mit der Koordinationsebene K zur Übertragung von Sollwerten SW verbunden und zur Ermittlung von Ansteuersignalen AS zum Ansteuern des jeweiligen Achsaktuators AA aus den Sollwerten SW ausgebildet. Das Achselektronikmodul 2 erhält zur Erzeugung der Ansteuersignale AS zum einen Sollwertvorgaben SW aus der Koordinationsebene K sowie Ist-Größen IG aus einem oder mehreren Sensoren SA, welche zur Erfassung von fahrdynamischen Zustandsgrößen ZG, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, ausgebildet sind. Das Achselektronikmodul 2 aktiviert dabei den zumindest einen Bremsaktuator AA1, falls die Zustandsgrößen ZG einen vorbestimmten Wert erreichen. Die Sollwerte SW, welche eingangsseitig des Achselektronikmoduls 2 ankommen, sind in der Koordinationsebene K aus den Fahrerwünschen FW sowie aus Zustandgrößen ZG generiert.

Die vorbestimmten Werte, bei welchen die Bremsaktuatoren AA1 aktiviert werden, werden dabei in Anlehnung an den sogenannten Kammschen Kreis ermittelt, welcher im Folgenden kurz erläutert werden soll.

Bei jedem Lenkmanöver während der Fahrt des Fahrzeuges treten Fliegkräfte auf, die durch die Seitenführungskraft der Reifen abgebaut werden. Dadurch wird verhindert, dass das Fahrzeug in einer Kurve von der Fahrbahn abkommt. Jeder Reifen kann nur eine bestimmte maximale Beschleunigungskraft und eine bestimmte maximale Seitenführungskraft übertragen. Wichtig ist zu wissen, dass Beschleunigungskräfte und Seitenführungskräfte direkt im Zusammenhang stehen, was bedeutet, dass beim Auftreten beider Kräfte, die einzelne Kraft nicht mehr so gut wirken kann, wie bei alleinigem Auftreten. Ein Radius des Kammschen Kreises wird daher durch eine Resultierende aus der Seitenführungskraft und der Beschleunigungskraft gebildet, bei der das Fahrzeug gerade noch die Kurve durchfahren kann, ohne von der Fahrbahn abzukommen. Der Radius des Kammschen Kreises ist dabei abhängig von Fahrbahnbedingungen. Bei Regen oder Glatteis wird der Radius kleiner. Bleibt die Resultierende aus der Seitenführungskraft und der Beschleunigungskraft kleiner als der Radius des Kammschen Kreises, so ist ein gefahrloses Durchfahren der Kurve möglich. Überschreitet die Größe der Resultierenden jedoch die Größe des Radius des Kammschen Kreises, so kommt das Fahrzeug von der Fahrbahn ab. Da die Resultierende aus dem Kräfteparallelogramm der Seitenführungskraft sowie der Beschleunigungskraft gebildet wird, führt eine Vergrößerung der Seitenführungskraft bei gleichbleibender Resultierender unweigerlich zu einer Verringerung der Beschleunigungskraft. Ein Reifen, der all seine Haltekräfte für die Seitenführung in der Kurve verbraucht, hat somit keine Reserven mehr für eine positive oder negative Beschleunigung übrig, was dazu führt, dass bei einem Durchfahren einer Kurve mit maximal möglicher Geschwindigkeit, ein Bremsen oder ein Gas geben, unweigerlich zu einem Abkommen von der Fahrbahn führt.

Generell ist das Achselektronikmodul 2 zur Steuerung des zumindest einen Bremsaktuators AA1 und/oder der steuerbaren Lenkanlage LA unter Berücksichtigung des oben erläuterten „Kammschen Kreises" ausgebildet.

Die im Achselektronikmodul 2 erzeugten Ansteuersignale AS steuern die zugeordneten Achsaktuatoren AA. Der beispielhafte Sensor SA, welcher Ist-Größen IG für das Achselektronikmodul 2 erzeugt, kann zusätzlich mit anderen Sensoren S über eine Verbindungsleitung eingangsseitig mit der Koordinationsebene K verbunden sein und dadurch Ist-Größen IG bezüglich eines Fahrzustandes sowohl an das Achselektronikmodul 2 als auch an die Koordinationsebene K übermitteln.

Das Achselektronikmodul 2 kann über einen CAN-Bus 4 mit der Koordinationsebene K verbunden sein, wobei auch denkbar ist, dass weitere Verbindungen, beispielsweise zwischen den Achsaktuatoren AA und dem Achselektronikmodul 2 und/oder den Sensoren S und der Eingangsseite der Koordinationsebene K als CAN-Bus-Leitungen ausgebildet sind.

Durch die Vernetzung über den CAN-Bus 4 ist gleichzeitig beispielsweise eine einfache Vernetzung von Bremse und Lenkanlage LA und somit ein schneller Eingriff in die jeweilige Lenksituation möglich.

Ein derartiger Eingriff in die jeweilige Lenksituation kann beispielsweise bei einer Steer-by-Wire Lenkung ausgebildeten Lenkungsanlage LA über einen entsprechenden Eingriff in einen Lenkalgorithmus erfolgen. Der Lenkalgorithmus ist dabei in Abhängigkeit der Ansteuersignale AS modifizierbar, so dass beispielsweise eine Lenkkraft und/oder eine Lenkübersetzung, optimal an die jeweilige Situation angepasst werden können.

Gemäß 1 ist das Achselektronikmodul 2 achsnah angeordnet, so dass ein Regelkreis zwischen dem Achselektronikmodul 2, den Achsaktuatoren AA und den zugehörigen Sensoren SA im Vergleich zum herkömmlichen Steuerungssystem deutlich verkürzt ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann ein Verkabelungsaufwand deutlich reduziert werden und die Vernetzung zwischen einzelnen Achsaktuatoren AA und dem Steuerungssystem 1 deutlich vereinfacht werden. Das Achselektronikmodul 2 führt dabei Aufgaben aus, welche ursprünglich in der Koordinationsebene K angesiedelt waren und jetzt durch die Ausgliederung des Achselektronikmoduls 2 aus der Koordinationsebene K nunmehr in die Ausführungsebene AE verlagert sind.

Durch die Anordnung der Sensoren, Aktuatoren und des Achselektronikmoduls 2 an der lenkbaren Achse 3 bzw. in der Nähe der Achse ist die Achse funktional prüfbar. Folgende Prüfungen sind möglich: Elektrische Verdrahtung, pneumatische Verrohrung, Sensorik, Aktuatorik, Elektronik, Hardware und Software. Dies betrifft die Bremse sowie weitere Funktionen. Die Kennlinien der Sensoren sind lernbar und die Anfangs- und Endwerte müssen somit nicht mehr manuell eingestellt werden. Die Achse kann somit vollständig geprüft und parametriert an das Fahrzeugband als vormontiertes und vorgetestetes Aggregat angeliefert werden. Durch die lokale Anordnung der Sensoren S, Aktuatoren A und Achselektronikmodule 2 entfällt die Varianz der Leitungen, elektrisch und pneumatisch, hervorgerufen durch die Anbindung der Fahrzeugachse an unterschiedliche Fahrzeugrahmenhöhen. Hiermit reduzieren sich die Leitungslängen und Varianten. Vermieden werden zudem Einbauten, welche bereits von Anfang an defekt sind. Ein weiterer Vorteil ist die Reduzierung von Steckverbindungen.

Das Achselektronikmodul 2 kann dabei Elektronik und/oder Software und/oder lokale Regelkreise für beispielsweise Bremsen, Nicken und/oder Wanken, und/oder Regeln eines Niveaus umfassen. Die Elektronik und/oder die Software und/oder die lokalen Regelkreise für vorstehend genannten Funktionen können dabei direkt vor Ort im elektronischen Achselektronikmodul 2 implementiert sein. Durch vorausschauende Algorithmen in der Koordinationsebene K und/oder im Achselektronikmodul 2 kann ein bezüglich Verbrauch und Fahrkomfort optimales Ergebnis erzielt werden.

Die Elektronik und/oder die Software und/oder der lokale Regelkreis für die Bremsfunktion im Achselektronikmodul 2 ist dabei für die Regelung verschiedenartiger Elemente, wie beispielsweise eines Bremsdrucks, eines lokalen ABS, einer aktiven Verschleißeinstellung für die Fahrzeugbremse oder eine Belagverschleißsensierung ausgebildet. Diese Aufzählung erhebt dabei in keinster Weise Anspruch auf Vollzähligkeit, sondern stellt lediglich eine Auswahl möglicher Elemente dar.

Desweiteren kann das Achselektronikmodul 2 Elektronik und/oder Software und/oder lokale Regelkreise für beispielsweise ein Reifenmanagement, einen Reifendrucksensor oder andere achsrelevante Aktuatoren umfassen.

Zusammenfassend lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt charakterisieren:

Die Erfindung sieht vor, bei einem Steuerungssystem 1 für ein Fahrzeug mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang und einer Koordinationsebene K sowie einer der Koordinationsebene K untergeordneten Ausführungsebene AE ein Achselektronikmodul 2 zur Betätigung zumindest eines einem Fahrwerk zugeordneten Achsaktuators AA vorzusehen, wobei das Achselektronikmodul 2 mit der Koordinationsebene K zur Übertragung von Sollwerten SW verbunden ist und zur Ermittlung von Ansteuersignalen AS zum Ansteuern des jeweiligen Achsaktuators AA aus den Sollwerten SW ausgebildet ist. Das Achselektronikmodul 2 ist dabei mit den Achsaktuatoren AA, beispielsweise mit den Bremsaktuatoren AA1 und/oder mit den Lenkaktuatoren AA2, zur Übertragung der Ansteuersignale AS verbunden.

Sensoren erfassen dabei fahrdynamische Zustandsgrößen ZG bei einer Kurvenfahrt und übertragen diese an das Achselektronikmodul 2, welches bei Erreichen eines vorbestimmten Wertes der Zustandsgrößen ZG unter Berücksichtigung des Kammschen Kreises den zumindest einen Bremsaktuator AA1 und/oder einen Lenkungsaktuator AA2 steuert, indem sie beispielsweise auf einen Lenkalgorithmus der Lenkungsanlage LA Einfluss nehmen. Hierdurch wird eine Kurvenfahrt frühzeitig erkannt und das Fahrverhalten des Fahrzeugs optimal auf die spezifischen Anforderungen eingestellt, wodurch ein hoher Fahrkomfort bei gleichzeitig geringem Verbrauch und hoher Fahrsicherheit erreicht – werden kann.

Im Unterschied zu herkömmlichen Steuerungssystemen ist bei dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem 1 zumindest ein Teil der Software bzw. der Elektronik im Achselektronikmodul 2 angeordnet und somit von der Koordinationsebene K in die Ausführungsebene AE verlagert. Durch die achsnahe Anordnung des Achselektronikmodul 2 werden konstruktive Vorteile hinsichtlich einer möglichen Verkabelung sowie eine verkürzte Schaltzeit in den Regelkreisen und damit ein verbessertes Reaktionsvermögen des Steuerungssystem 1 erzielt.


Anspruch[de]
  1. Steuerungssystem (1) für ein Fahrzeug,

    – mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang,

    – mit einer einem Systemsteuergerät (6) zugeordneten Koordinationsebene (K), in welcher aus Zustandsgrößen (ZG) des Fahrzeugs und aus Fahrerwünschen (FW) Sollwerte (SW) generiert und aus diesen Ansteuersignale (AS) zum Ansteuern von Aktuatoren (A) erzeugt werden,

    – mit einer der Koordinationsebene (K) untergeordneten Ausführungsebene (AE), welche Aktuatoren (A) zum Ausführen der Ansteuersignale (AS) aufweist,

    dadurch gekennzeichnet,

    – dass ein Achselektronikmodul (2) zur Betätigung zumindest eines dem Fahrwerk zugeordneten Bremsaktuators (AA1) vorgesehen ist und im Bereich der lenkbaren Fahrzeugachse (3) angeordnet ist,

    – dass das Achselektronikmodul (2) mit der Koordinationsebene (K) zur Übertragung von Sollwerten (SW) verbunden ist und zur Ermittlung von Ansteuersignalen (AS) zum Ansteuern des jeweiligen Achsaktuators (AA) aus den Sollwerten (SW) ausgebildet ist,

    – dass das Achselektronikmodul (2) mit einer elektronisch ansteuerbaren Lenkanlage (LA) zur Übertragung der Ansteuersignale (AS) verbunden ist.
  2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkanlage (LA) als Steer-by-Wire Lenkung ausgebildet ist und mit einem Lenkalgorithmus arbeitet, der in Abhängigkeit der Ansteuersignale (AS) modifizierbar ist.
  3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (1) ein der Ausführungsebene (AE) zugeordnetes und im Bereich der lenkbaren Fahrzeugachse (3) angeordnetes Achssteuergerät (5) aufweist, welches das Achselektronikmodul (2) enthält.
  4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselektronikmodul (2) Sensoren zur Erfassung von fahrdynamischen Zustandsgrößen (ZG) bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs aufweist und der zumindest einen Bremsaktuator (AA1) zumindest einer Fahrzeugbremse aktiviert, wenn die Zustandsgrößen (ZG) einen vorbestimmten Wert erreichen.
  5. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselektronikmodul (2) zur Steuerung des zumindest einen Bremsaktuators (AA1) und/oder der steuerbaren Lenkanlage (LA) unter Berücksichtigung des „Kammschen Kreises" ausgebildet ist.
  6. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselektronikmodul (2) Elektronik und/oder Software und/oder lokale Regelkreise für wenigstens eine der folgenden Funktionen umfasst:

    – Bremsen,

    – Lenken,

    – Zusatzantriebe,

    – Niveau-/Nick-/Wankregelung.
  7. Steuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik und/oder die Software und/oder der lokale Regelkreis für die Bremsen zumindest ein Element aus nachfolgender Auflistung regelt:

    – Bremsdruck,

    – Lokales ABS,

    – ABS Signalerfassung und -verarbeitung,

    – Aktive Verschleißeinstellung für eine Fahrzeugbremse,

    – Belagverschleißsensierung.
  8. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik und/oder die Software und/oder der lokale Regelkreis für die Nick- und/oder die Wankfunktion einen lokalen Algorithmus aufweist.
  9. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Achselektronikmodul (2) Elektronik und/oder Software und/oder lokale Regelkreise für wenigstens ein Element aus folgender Gruppe umfasst:

    – Reifenmanagement (Berechnung eines Reibkoeffizienten),

    – Reifendrucksensor,

    – achsrelevante Aktuatoren.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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