DE102004034067A1 - Method for stabilizing vehicle during braking operation on inclined surface, comprising shifting of activation point of torque regulating device - Google Patents

Abstract

A problem can in particular occur when braking on an inclined or sloping surface with a different structure of the road surface present laterally and in the center, forming a split area. The torque level of the brakes at the rear axle is determined by multiplying the radius of the drive wheels with the level of the downwards driving forces which are determined by using the angle of inclination and the estimated weight of the vehicle. A yaw motion of the vehicle in the shape of an adjusted offset is also taken into account.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs durch gezielten asymmetrischen Bremseneingriff, gegebenenfalls mit Veränderung der vom Fahrzeugs-Antriebsaggregat abgegebenen Leistung, wobei eine Neigung des Fahrzeugs gegenüber der Horizontalen um die Fahrzeug-Querachse berücksichtigt wird. Zum bekannten Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 101 54 341 A1 sowie auf die DE 102 48 432 A1 verwiesen.The invention relates to a method for stabilizing a two-lane motor vehicle through targeted asymmetric brake intervention, optionally with a change in the output from the vehicle drive unit power, wherein an inclination of the vehicle relative to the horizontal is taken into account about the vehicle transverse axis. The prior art is by way of example on the DE 101 54 341 A1 as well as on the DE 102 48 432 A1 directed.

In der erstgenannten Schrift ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Fahrzeugneigung durch Vergleich der Messwerte eines Längsbeschleunigungssensors mit dem zeitlich differenzierten Radgeschwindigkeitssignal beschrieben. Die ermittelte Fahrzeug-Neigung wird demnach in einem Fahrdynamiksteuergerät (ABS, ASR, ESP) berücksichtigt, ohne dass hierauf detaillierter eingegangen wird. Auch gemäß der zweitgenannten DE 102 48 432 A1 wird die Fahrbahnneigung auf diese Weise ermittelt und für die Triebstrangsteuerung oder elektronische Fahrdynamikregelung oder zur Bremsensteuerung verwendet, ebenfalls ohne dass hierzu weitere wesentliche Informationen vermittelt werden.The first-mentioned document describes a method and a device for determining the vehicle inclination by comparing the measured values of a longitudinal acceleration sensor with the time-differentiated wheel speed signal. The determined vehicle inclination is therefore taken into account in a vehicle dynamics control unit (ABS, ASR, ESP), without being discussed in more detail. Also according to the latter DE 102 48 432 A1 the roadway inclination is determined in this way and used for drivetrain control or electronic vehicle dynamics control or brake control, also without this being conveyed further essential information.

Bekannt ist es somit, dass eine Längsneigung der Fahrbahn, d.h. eine Steigung oder ein Gefälle, auf der folglich das Fahrzeug gegenüber der Horizontalen um die Fzg.-Querachse geneigt ist, in Systemen zur Stabilisierung eines zweispurigen Kraftfahrzeugs geeignet berücksichtigt werden kann; wie dies jedoch geeignet erfolgen kann, ist nicht vorbeschrieben und soll nun hiermit aufgezeigt werden (= Aufgabe).Known It is thus that a longitudinal inclination the roadway, i. a slope or a slope on which consequently the vehicle across from the horizontal is inclined about the vehicle transverse axis, in systems considered suitable for the stabilization of a two-lane motor vehicle can be; However, how this can be done is not described above and should now be shown here (= task).

Eine erste Lösung dieser Aufgabe ist für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass in einer Antriebsschlupfregelung für μ-split-Fahrbahnen als Startwert für das Bremsen-Sperrmoment an der oder den Antriebsachse(n) ein die Hangabtriebskraft aufgrund Fahrbahnneigung berücksichtigender Wert verwendet wird. Eine zweite Lösung dieser Aufgabe ist für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass in einem die Gierbewegung des Fahrzeugs berücksichtigenden Stabilisierungsprogramm die Hangabtriebskraft aufgrund Fahrbahnneigung in Form einer angepassten Reglerverstärkung und/oder in Form eines angepassten Offsets berücksichtigt wird.A first solution this task is for a method according to the preamble of claim 1, characterized that in a traction control system for μ-split lanes as starting value for the brake lock torque on the or the drive axle (s) a the slope force due Considering roadway inclination Value is used. A second solution to this problem is for a process according to the preamble of claim 1, characterized in that in a stabilization program that takes into account the yawing motion of the vehicle the downhill power due to road inclination in the form of an adapted controller gain and / or in the form of a customized offset.

Erkannt wurden hier zwei markante Fälle, in denen eine Hangabtriebskraft das Verhalten des Fahrzeugs nennenswert beeinflussen kann, und die folglich in einem elektronischen Stabilisierungssystem mit selektivem, asymmetrischen Bremseneingriff berücksichtigt werden sollten.detected here were two striking cases, in which a downhill force the behavior of the vehicle worth mentioning and consequently in an electronic stabilization system considered with selective, asymmetric brake intervention should be.

Beim ersten Fall handelt es sich um das Anfahren am Berg auf einer μ-split-Fahrbahn, d.h. einer Fahrbahn mit stark unterschiedlichen Reibwerten auf der rechten bzw. linken Fahrzeugseite. Dem Fachmann bekannt ist die sog. μ-split-Regelung, wonach zunächst ein Bremsen-Sperrmoment eingestellt wird, ehe das auf niedrigem Reibwert stehende Fzg.-Rad verstärkt abgebremst wird, so dass das Hochreibwert-Rad unbeeinflusst durch das Differential ein Vortriebsmoment auf die Fahrbahn übertragen kann. Dieses Sperrmoment ist üblicherweise für einen bestimmten Fahrzeugtyp konstant auf einen in der Ebene sinnvollen Wert ausgelegt. Für ein Anfahren am Berg kann dieser Wert jedoch nicht generell geeignet sein, da mit der Hangabtriebskraft zusätzliche Kräfte auf das Fahrzeug einwirken. Daher wird vorgeschlagen, den Wert des zum Anfahren benötigten Bremsensperrmoments an den Antriebsrädern bedarfsgerecht einzusteuern bzw. einzuregeln, was reglerseitig durch eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Bremsen-Sperrmomentreglers ausgeführt sein kann.At the the first case is hill start on a μ-split lane, i. a roadway with very different coefficients of friction on the right or left Side of the vehicle. Known to those skilled in the so-called. Μ-split control, after that, first a brake lock torque is set before that on low Friction value standing Fzg. Wheel reinforced is braked so that the high friction wheel is unaffected by the differential transferred a propulsion torque on the road can. This locking torque is usually for one certain vehicle type constant to one in the plane meaningful Value designed. For However, starting on the mountain can not be generally suitable for this value. because with the downhill power additional Forces up the vehicle is acting. Therefore, it is suggested the value of the Approach needed Bremsensperrmoments to drive on the drive wheels as needed or regulate, which on the controller side by a shift of the operating point of the brake lock torque controller accomplished can be.

Bevorzugt wird der Startwert des eingesteuerten bzw. eingeregelten Bremsensperrmoments an der oder den Antriebsachsen aus der Hangabtriebskraft durch Multiplikation mit deren Hebelarm, nämlich dem Reifenhalbmesser der Antriebsräder, ermittelt, wobei die Hangabtriebskraft aus dem Neigungswinkel und dem geschätzten Fahrzeuggewicht bestimmt werden kann. Im weiteren Verlauf eines entsprechenden Regelvorganges wird dann ausgehend von diesem vorgesteuerten Startwert in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl der Antriebsräder das Sperrmoment geregelt.Prefers becomes the starting value of the applied or regulated brake locking torque on the or the drive axles from the slope force by multiplication with its lever arm, namely the tire radius of the drive wheels, determined, the slope force determined from the angle of inclination and the estimated vehicle weight can be. In the course of a corresponding control process is then calculated on the basis of this pilot-controlled starting value as a function of the differential speed of the drive wheels controlled the locking torque.

Was den zweitgenannten Fall betrifft, so spielt auch bei einer Giermomentenkompensation eine zusätzlich auf das Fahrzeug einwirkende Hangabtriebskraft eine Rolle und sollte daher nicht vernachlässigt werden. Bei Bergauffahrt wirkt die Hangabtriebskraft in gewisser Weise stabilisierend, so dass hierfür im Falle eines „Ausbrechens" des Fahrzeugs ein geringerer Bremseneingriff zur Fzg.-Stabilisierung benötigt wird, als dies in der Ebene der Fall ist. Umgekehrt sind bei Bergabfahrt größere stablisierende Bremseneingriffe erforderlich als bei Fahrt in der Ebene. Berücksichtigung finden kann dieser Umstand durch eine in Abhängigkeit von der erkannten Fahrzeug- bzw. Fahrbahn-Neigung abhängige Reglerverstärkung in der elektronischen Stabilisierungsroutine und/oder durch geeignete Offsets, d.h. additive Glieder, bspw. zu sonst üblichen Vorsteuerwerten.What As regards the second-mentioned case, a yaw moment compensation also plays a role additionally on the vehicle acting downhill force a role and should therefore not neglected become. When driving uphill, the downhill power acts in a certain Stabilizing manner, so that in the event of a "breaking out" of the vehicle a lower brake intervention is needed for vehicle stabilization, as this is the case at the level. Conversely, when going downhill larger stablisierende Brake intervention required when driving in the plane. consideration This circumstance can be found by a function of the recognized Vehicle or road gradient dependent controller gain in the electronic stabilization routine and / or by appropriate Offsets, i. additive links, for example, to usual pre-tax values.

Beim derzeit üblichen realisierten Stand der Technik fehlt auf Grund eines bislang in Längsdynamik- und/oder Fahrdynamikregelsystemen für Kraftfahrzeuge nicht verwendeten Neigungssensors oder alternativ eines Längsbeschleunigungssensors (aus dem ebenso unter Berücksichtigung der aus den Radgeschwindigkeiten ermittelten Fahrzeuglängsbeschleunigung auf die Fahrbahnneigung geschlossen werden kann) eine zuverlässige Information über den aktuell vorliegenden Fahrwiderstand. Insbesondere ist der Fahrwiderstand infolge des Neigungseinflusses in Fahrtrichtung (Steigung, Ebene, Gefälle) unter Einbeziehung bisher verwendeter (Rad-) Sensorik und anderer vorliegender Signale (z. B. Antriebsmoment von der Motorsteuerung etc.) nicht bzw. nicht mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen. Ohne Berücksichtigung des Neigungseinflusses der Fahrbahn kommt es in der Auswerteeinheit zu Verfälschungen bei der Ermittlung der Antriebs- und Bremskräfte bzw. -momente, der Radumfangskräfte/-momente, der Radaufstandkräfte und/oder des ermittelten Kraftschlusses zwischen Fahrbahn und Reifen. So kann beispielsweise das Antriebsmoment über den Motor und/oder das symmetrisch bzw. asymmetrisch einzustellende Bremsmoment über die Radbremse(n) – insbesondere während der ersten Regelzyklen nach Regeleintritt – nicht immer bedarfsgerecht und zielgenau eingeregelt werden, wodurch unerwünschterweise mehr oder weniger große Regelabweichungen auftreten können. Diese beeinträchtigen z. B. den Regelkomfort (Beschleunigungsschwankungen, Längsrucken) und beeinflussen – zumindest temporär – die Regelqualität und Reglerleistung (Traktion/Vortrieb) in negativer Weise. Bei derzeitigen Regelsystemen, wie bspw. bei dem Längsschlupfregler (ASR) oder der Fahrdynamikregelung (ESP) kann mangels eines vorliegenden Fahrbahn-Neigungssignals letztlich immer nur eine Kompromissabstimmung zwischen Regelkomfort und Regler-Leistungsfähigkeit einerseits sowie Traktion/Steigfähigkeit/Fahrstabilität bei verschiedenen Fahrbahnverhältnissen andererseits gefunden werden. Der Störeinfluß durch Fahrbahnneigung wurde bislang in keiner Weise gemäß dem vorliegenden Vorschlag direkt berücksichtigt.In the current state of the art, which is currently customary, there is a lack of force in longitudinal dynamics and / or vehicle dynamics control systems so far Vehicles unused inclination sensor or alternatively a longitudinal acceleration sensor (from which can also be concluded taking into account the determined from the wheel speeds vehicle longitudinal acceleration on the road gradient) reliable information about the currently existing driving resistance. In particular, the driving resistance due to the inclination in the direction of travel (slope, level, gradient) including previously used (wheel) sensors and other existing signals (eg., Drive torque from the engine control, etc.) is not or can not be determined with sufficient accuracy , Without taking into account the inclination influence of the roadway, distortions occur in the evaluation unit when determining the drive and braking forces or moments, the wheel circumference forces / moments, the wheel contact forces and / or the determined frictional connection between the roadway and the tire. Thus, for example, the drive torque via the motor and / or the symmetrically or asymmetrically adjusted braking torque on the wheel brake (s) - especially during the first control cycles after rule entry - are not always adjusted as needed and accurately, which undesirably more or less large deviations may occur , These affect z. As the control comfort (acceleration variations, longitudinal pressure) and influence - at least temporarily - the control quality and regulator performance (traction / propulsion) in a negative way. In current control systems, such as in the longitudinal slip control (ASR) or the vehicle dynamics control (ESP) ultimately only a compromise vote between control comfort and controller performance on the one hand and traction / climbing ability / driving stability at different road conditions on the other hand can be found in the absence of a present roadway inclination signal , The disturbing influence by roadway inclination has not been considered in any way according to the present proposal directly.

Bei der Auslegung von modernen Brems- bzw. Fahrstabilitätsregelsystemen steht zunehmend die Optimierung der Reglerperformance und die Verbesserung der Reglerstrategien im Vordergrund. Durch Einbindung eines zusätzlichen Signales für die Steigungserkennung der Fahrbahn über Sensorik können Steuer- und Regeleingriffe von Brems- bzw. Stabilitätsregelsystems wesentlich verfeinert und situationsgerecht deutlich genauer angepasst werden.at the design of modern braking or driving stability control systems is increasingly the optimization of the controller performance and improvement the controller strategies in the foreground. By inclusion of an additional Signals for the slope detection of the roadway via sensors can control and control interventions by brake or stability control system significantly refined and adapted to the situation much more accurately.

Ein Sensor für das benötigte Neigungssignal (oder alternativ für das Längsbeschleunigungssignal, aus dem – wie weiter oben bereits angesprochen – unter zusätzlicher Verwendung der Raddrehzahlsensorsignale in einer Auswerteeinheit die Fahrbahnneigung rechnerisch ermittelt werden kann) kann entweder in der Auswerteeinheit integriert oder in einem Sensorcluster, aber auch als separater autarker Sensor im Fahrzeug verbaut sein, wobei dann das/die Signale der Auswerteeinheit zur weiteren Aufbereitung und Verarbeitung in geeigneter Weise zugeführt werden müssen.One Sensor for that needed Tilt signal (or alternatively for the longitudinal acceleration signal, off the - how already mentioned above - with the additional use of Raddrehzahlsensorsignale in an evaluation unit, the road inclination is determined by calculation can be integrated either in the evaluation unit or in a sensor cluster, but also as a separate self-sufficient sensor be installed in the vehicle, in which case the / the signals of the evaluation be supplied for further processing and processing in a suitable manner have to.

Der vorgeschlagene Verfahren hat vorrangig die im Fahrbetrieb in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung kontinuierlich veränderliche Anpassung von Reglerparametern innerhalb von Längsdynamik- bzw. Fahrstabilitätsregelsystemen zum Ziel, wobei insbesondere der über der Fahrbahnneigung veränderliche (berechnete) Fahrwiderstand eine wichtige Rolle spielt.Of the The proposed method has priority when driving in dependence from the road inclination continuously variable adaptation of controller parameters within longitudinal dynamics or Driving stability control systems to the goal, in particular the variable over the roadway inclination (calculated) driving resistance plays an important role.

Abhängig von der ermittelten Fahrbahn-Längsneigung lassen sich zu errechnende Regelgrößen, die selbst wiederum durch Parameter, Kennlinien bzw. Kennfelder oder sonstige funktionale (mathematisch/physikalische) Zusammenhänge in bestehenden Regelalgorithmen definiert sind, beeinflussen. Das können beispielsweise typische Reglerparameter sein, wie Verstärkungsfaktoren, Offsets, Empfindlichkeitsschwellen (für Eintritts- und/oder Austrittsbedingungen), Hysteresen oder Tote Zonen, Gewichtungsfaktoren, Vorsteuerwerte, Zeitkonstanten u.a.. Die Beeinflussung der aufgelisteten Reglerparameter kann dabei bedarfsabhängig und abhängig vom vorliegenden Regelalgorithmus z. B. multiplikativ, additiv oder auch in Form eines anderen mathematischen Zusammenhangs erfolgen Man erhält somit eine Optimierung der Reglerperformance und Reglerqualität in modernen Längsdynamik- oder Fahrdynamik-Regelsystemen und deren Subsystemen. Beispielsweise bei ASR-Systemen oder eingebetteten ASR-Systemen (z. B. in ESP, EHB) bzw. in Fahrzeugregelystemen zur Querstabilitätserhöhung können Regeleingriffe in das Motor- und Bremsenmanagement mit deutlich verbessertem Regelkomfort (Verminderung von Beschleunigungsschwankungen in Fahrzeuglängsrichtung) und besserer Reglerleistung (z. B. Erhöhung von Traktion/Vortrieb unter verschiedenen Fahrbahnverhältnissen, wie μ-Split-Fahrbahn oder Fahrbahn mit quasihomogenem Reibwertverhältnissen) in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung erreicht werden.Depending on the determined roadway pitch can be calculated control variables, in turn, by itself Parameters, characteristics or maps or other functional (mathematical / physical) relationships are defined in existing control algorithms. The can for example, typical controller parameters, such as gain factors, Offsets, sensitivity thresholds (for entry and / or exit conditions), hystereses or dead zones, weighting factors, precontrol values, time constants ua.a .. The influence of the listed controller parameters can depending on demand and depending on present control algorithm z. As multiplicative, additive or also in the form of another mathematical context You get thus an optimization of the controller performance and controller quality in modern Längsdynamik- or vehicle dynamics control systems and their subsystems. For example in ASR systems or embedded ASR systems (eg in ESP, EHB) or in vehicle control systems for Sterstabilitätserhöhung can control interventions in the engine and brake management with significantly improved control comfort (Reduction of acceleration fluctuations in the vehicle longitudinal direction) and better controller performance (eg, increase in traction / propulsion under different road conditions, like μ-split lane or carriageway with quasi-homogeneous coefficients of friction) in dependence be reached from the roadway inclination.

Claims (2)

Verfahren zum Stabilisieren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs durch gezielten asymmetrischen Bremseneingriff, gegebenenfalls mit Veränderung der vom Fahrzeugs-Antriebsaggregat abgegebenen Leistung, wobei eine Neigung des Fahrzeugs gegenüber der Horizontalen um die Fahrzeug-Querachse berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Antriebsschlupfregelung für μ-split-Fahrbahnen als Startwert für das Bremsen-Sperrmoment an der oder den Antriebsachse(n) ein die Hangabtriebskraft aufgrund Fahrbahnneigung berücksichtigender Wert verwendet wird.Method for stabilizing a two-lane motor vehicle by targeted asymmetrical braking intervention, possibly with a change in the power output by the vehicle drive unit, wherein a tilt of the vehicle relative to the horizontal about the vehicle transverse axis is taken into account, characterized in that in a traction control system for μ-split Roadways as a starting value for the brake locking torque on the drive axle or the (a) the Hangabtriebskraft due to road inclination considering Value is used. Verfahren zum Stabilisieren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs durch gezielten asymmetrischen Bremseneingriff, gegebenenfalls mit Veränderung der vom Fahrzeugs-Antriebsaggregat abgegebenen Leistung, wobei eine Neigung des Fahrzeugs gegenüber der Horizontalen um die Fahrzeug-Querachse berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem die Gierbewegung des Fahrzeugs berücksichtigenden Stabilisierungsprogramm die Hangabtriebskraft aufgrund Fahrbahnneigung in Form einer angepassten Reglerverstärkung und/oder in Form eines angepassten Offsets berücksichtigt wird.Method for stabilizing a two-lane motor vehicle by targeted asymmetric brake intervention, possibly with Change in the output from the vehicle propulsion unit, with a Tilt of the vehicle opposite the horizontal about the vehicle transverse axis is taken into account, characterized in a stabilization program that takes into account the yawing motion of the vehicle the downhill power due to road inclination in the form of an adapted controller gain and / or in the form of a customized offset.