DE102012101546A1

DE102012101546A1 - Verfahren zum Regeln eins Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102012101546A1
Application number: DE201210101546
Authority: DE
Inventors: Frank Liske
Original assignee: CAR PRO AKADEMIE GmbH; Car-Pro Akademie GmbH
Current assignee: CAR PRO AKADEMIE GmbH; Car-Pro Akademie GmbH
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs, aufweisend das Ermitteln des Schwimmwinkels des Fahrzeugs, das Ermitteln der Winkeldifferenz zwischen dem Schwimmwinkel und dem Sicherheitswinkel des Fahrzeugs, und das Abbremsen des Fahrzeugs mittels Blockierens aller Räder des Fahrzeugs, wenn die ermittelte Winkeldifferenz größer ist als ein vorgegebener Winkeldifferenz-Schwellenwert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs, zum Beispiel zum Regeln des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs, ein Regelungssystem zum Durchführen eines Verfahrens zum Regeln eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug mit einem Regelungssystem.
Es sind unterschiedliche Verfahren bekannt, mittels derer das Fahrverhalten von Kraftfahrzeugen durch automatische Eingriffe in das Lenk-, Brems- oder Antriebssystem stabilisierbar ist. So ermöglicht z.B. das elektronisch gesteuerte Fahrdynamikassistenzsystem ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) ein Zusammenwirken eines Antiblockiersystems (ABS) mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) eines entsprechend ausgestatteten Fahrzeugs, wodurch mittels gezielten Abbremsens einzelner Räder z.B. innerhalb gewisser Grenzen ein Ausbrechen des Fahrzeugs verhindert werden und das Fahrzeug in einer vorgegebenen Fahrtrichtung gehalten werden kann.
Diesbezüglich beschreibt z.B. die DE 10 2008 020 410 A1 ein Verfahren zum Verbessern der Fahrzeugstabilität während einer Kurvenfahrt eines Kraftfahrzeugs mittels gezielten Abbremsens eines einzelnen angetriebenen Rades des Kraftfahrzeugs. Als ein anderes Beispiel beschreibt die DE 198 49 508 A1 ein Verfahren zur Regelung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mittels Abbremsens eines kurveninneren Rades vor Erreichen eines instabilen Fahrzustands. Die bekannten Fahrassistenzsysteme versuchen, das Fahrzeug durch entsprechende Regelungseingriffe in einer durch den jeweiligen Lenkeinschlag vorgegebenen Fahrtrichtung zu halten bzw. in diese Fahrtrichtung zu bringen.
Wenn jedoch in einer Fahrsituation der Schwimmwinkel eines Fahrzeugs größer ist als der Sicherheitswinkel des Fahrzeugs, kann selbst bei maximalem Lenkeinschlag die durch diesen Lenkeinschlag vorgegebene Bewegungsrichtung nicht mehr mit der tatsächlichen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bzw. Fahrzeug-Bewegungsrichtung in Übereinstimmung gebracht werden. Unter dem Schwimmwinkel wird der Winkel zwischen der Längsachse des Fahrzeugs (in dessen Frontalrichtung) und der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (in dessen Schwerpunkt) verstanden. Unter dem Sicherheitswinkel wird der Winkel zwischen der Längsachse des Fahrzeugs (in dessen Frontalrichtung) und der dem maximal möglichen Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung verstanden, d.h. der maximale Lenkeinschlagwinkel.
In einer Fahrsituation, in welcher der Schwimmwinkel größer ist als der Sicherheitswinkel, rutscht das Fahrzeug und dreht sich um seine Hochachse oder über die Vorderräder, wobei die Räder des Fahrzeugs (zumindest zeitweise) bezüglich ihrer Achse bzw. Welle im Wesentlichen still stehen, d.h. sich im Wesentlichen nicht um die zugehörige Achse (bzw. Welle) des Fahrzeugs bzw. ihren eigenen Mittelpunkt drehen. Daher kann es vorkommen, dass – selbst wenn der Führer des Fahrzeugs in einer solchen Fahrsituation das Bremspedal oder eine andere an dem Fahrzeug vorgesehene Bremsvorrichtung betätigt – die Räder in einer solchen Fahrsituation von dem Antiblockiersystem des Fahrzeugs fälschlicherweise als blockiert erfasst werden, woraufhin das ABS das Lösen der Bremsen an den jeweiligen Rädern veranlasst, um ein Lösen der vermeintlich bestehenden Blockierung zu erreichen. Die nunmehr (nahezu) ungebremsten Räder weisen jedoch, z.B. aufgrund einer verbleibenden Restdrehung um ihre eigene Achse, lediglich eine geringe Bremswirkung auf, sodass das Fahrzeug in seiner Vorwärts- und Drehbewegung lediglich entsprechend langsam abgebremst wird, was gerade in der beschriebenen Grenz- bzw. Gefahrensituation von Nachteil sein kann. Hinzu kommt, dass der Fahrer bzw. Führer des Fahrzeugs in den geschilderten Grenzsituationen oftmals überrascht ist und überhaupt nicht daran denkt, das Fahrzeug mittels Betätigens des Bremspedals oder einer Bremsvorrichtung (aktiv) zu bremsen.
Durch die Erfindung werden ein Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs, mittels dessen die Fahrsicherheit des Fahrzeugs gesteigert bzw. die Unfallwahrscheinlichkeit gesenkt werden kann, sowie ein Regelungssystem zum Durchführen des Verfahrens und ein Fahrzeug mir einem entsprechenden Regelungssystem bereitgestellt.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs bereitgestellt, aufweisend das Ermitteln des Schwimmwinkels des Fahrzeugs, das Ermitteln der Winkeldifferenz zwischen dem Schwimmwinkel (bzw. dem Absolutwert des Schwimmwinkels) und dem Sicherheitswinkel (bzw. dem Absolutwert des dem maximalen Lenkeinschlag entsprechenden Sicherheitswinkels) des Fahrzeugs, und das Abbremsen des Fahrzeugs mittels gleichzeitigen Blockierens aller Räder des Fahrzeugs, wenn die ermittelte Winkeldifferenz größer ist als ein vorgegebener Winkeldifferenz-Schwellenwert. Die Begriffe Schwimmwinkel und Sicherheitswinkel werden im Folgenden im Sinne von (richtungsunabhängigen, nicht vorzeichenbehafteten) Absolutwerten verwendet. D.h., alle Räder werden blockiert abgebremst, wenn die ermittelte Winkeldifferenz den vorgegebenen Winkeldifferenz-Schwellenwert überschreitet oder der momentan vorgegebene Winkeldifferenz-Schwellenwert die momentane Winkeldifferenz unterschreitet (siehe unten).
Indem in der geschilderten Fahrsituation automatisch alle Räder blockiert (d.h. ohne Verwendung bzw. unter Ausschaltung eines etwaig an dem Fahrzeug vorgesehenen Antiblockiersystems) abgebremst werden, kann – da ein blockiertes Rad eine höhere Bremswirkung aufweist als ein schlecht abgebremstes, teilweise rollendes Rad – die auf das Fahrzeug wirkende Bremsverzögerung sowohl gegenüber dem Fall, dass das Fahrzeug unter Verwendung eines ABS abgebremst wird, als auch gegenüber dem Fall, dass das Fahrzeug überhaupt nicht (aktiv) vom Fahrer abgebremst wird, erhöht werden und somit das Fahrzeug in kürzerer Zeit in einen kontrollierbaren, sicheren Fahrzustand gebracht werden. Insbesondere kann das Fahrzeug sowohl in seiner Vorwärts- als auch in seiner Drehbewegung zügig abgebremst werden, wodurch z.B. auch der bei der Drehbewegung überstrichene Drehradius entsprechend zügig vermindert werden kann, sodass die Unfallwahrscheinlichkeit in den geschilderten Fahrsituationen vermindert werden kann.
Das Fahrzeug kann z.B. ein Kraftfahrzeug in Form eines Radfahrzeugs sein, z.B. ein frontgetriebenes, heckgetriebenes oder allradgetriebenes Kraftfahrzeug; wobei die Lenkung üblicherweise mittels lenkbarer Fronträder erfolgt, die mittels einer am Fahrzeug vorhandenen Lenkvorrichtung (z.B. eines Lenkrads) vom Fahrzeugführer ansteuerbar sind. Jedoch kann das Fahrzeug alternativ oder zusätzlich andere lenkbare Räder (z.B. lenkbare Heckräder) aufweisen.
Zum Ermitteln des Schwimmwinkels des Fahrzeugs ist das Fahrzeug mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet; wobei derartige Sensoriken bekannt und in Fahrzeugen, die mit einem elektronischen Fahrassistenzsystem bzw. Fahrdynamikregelsystem ausgestattet sind, in der Regel bereits vorhanden sind. So kann die Ermittlung des Schwimmwinkels z.B. durch die Ermittlung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (in dessen Schwerpunkt) mittels am Fahrzeug vorgesehener Richtungssensoren (z.B. basierend auf Beschleunigungssensoren) und Vergleich der Bewegungsrichtung mit der Richtung der Längsachse des Fahrzeugs erfolgen; es kann z.B. auch vorgesehen sein, die Fahrzeug-Bewegungsrichtung und/oder die Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich seiner Bewegungsrichtung mittels eines oder mehrerer im Fahrzeug vorgesehener Empfänger (z.B. GPS-Empfänger) für ein satellitengestütztes Navigations- bzw. Positionsbestimmungssystem (z.B. das Global Positioning System GPS) zu ermitteln. Der Sicherheitswinkel ist für ein jeweiliges Fahrzeug fest vorgegeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Winkeldifferenz-Schwellenwert Null, d.h. das Fahrzeug wird mit blockierten Rädern abgebremst, sobald der Schwimmwinkel den Sicherheitwinkel übersteigt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Winkeldifferenz-Schwellenwert ein (fest) vorgegebener Wert kleiner als Null (und z.B. größer als der Negativwert des Sicherheitswinkel) ist, d.h. das Fahrzeug automatisch mit blockierten Rädern abgebremst wird, noch bevor der Wert des Schwimmwinkels den Sicherheitswinkel erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Winkeldifferenz-Schwellenwert basierend auf der Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder dem Reibungskoeffizienten zwischen Reifen und Fahrbahn (im Folgenden auch als „Fahrbahn-Reifen-Reibwert“ bezeichnet) variabel vorgegeben. Somit kann das Regeleingriffverhalten an die jeweils vorliegenden Fahrbedingungen anpassbar sein. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, den Winkeldifferenz-Schwellenwert in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dem Fahrbahn-Reifen-Reibwert zu bilden und vorzugeben, z.B. als Funktion der Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder des Fahrbahn-Reifen-Reibwerts. Demgemäß werden alle Räder des Fahrzeugs blockiert abgebremst, wenn die momentan ermittelte Winkeldifferenz den momentan vorgegebenen Winkeldifferenz-Schwellenwert überschreitet oder wenn der momentan vorgegebene Winkeldifferenz-Schwellenwert die momentane Winkeldifferenz unterschreitet.
Die Fahrzeug-Geschwindigkeit kann z.B. mittels bekannter Geschwindigkeitssensoren oder auch mittels im Fahrzeug vorgesehener Empfänger (z.B. GPS-Empfänger) für ein satellitengestütztes Navigations- bzw. Positionsbestimmungssystem ermittelt werden; der Fahrbahn-Reifen-Reibwert kann z.B. mittels der Sensorik eines Fahrdynamikregelsystem des Fahrzeugs, insbesondere eines ESP-Systems, ermittelt werden. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der Winkeldifferenz-Schwellenwert mit zunehmender Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder abnehmendem Fahrbahn-Reifen-Reibwert abnimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Aufheben der Blockierung der Räder des Fahrzeugs, wenn die momentan ermittelte Winkeldifferenz nicht mehr größer ist als der momentan vorgegebene Winkeldifferenz-Schwellenwert (bzw. den Winkeldifferenz-Schwellenwert unterschreitet), auf.
Gemäß dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Blockierung bzw. das blockierende Abbremsen zu beenden, sobald die Fahrparameter sich (z.B. durch das Absinken der Fahrzeug-Bewegungsgeschwindigkeit infolge des Abbremsens und/oder durch eine mittlerweile erfolgte Drehung des Fahrzeugs um seine Hochachse) derart geändert haben, dass der den nunmehr vorliegenden Fahrparametern entsprechende Winkeldifferenz-Schwellenwert unterschritten ist (bzw. die momentan vorliegende Winkeldifferenz z.B. kleiner ist als der momentan vorgegebene Winkeldifferenz-Schwellenwert).
Demgemäß kann z.B. vorgesehen sein, das blockierende Abbremsen zu beenden, sobald der momentane Schwimmwinkel den Sicherheitswinkel unterschreitet. Bei Beenden des blockierenden Abbremsens kann z.B. vorgesehen sein, die Bremsen vollständig zu lösen oder das Bremsen zunächst unter Verwendung eines an dem Fahrzeug vorgesehenen ABS fortzusetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Fahrzeug mit einem Antiblockiersystem ausgestattet und das Verfahren weist ferner auf: das Ermitteln des Winkels (im Folgenden auch als „Richtungsabweichungswinkel“ bezeichnet) zwischen der momentanen Fahrzeug-Bewegungsrichtung (im Fahrzeugschwerpunkt) und der dem momentanen Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung (d.h. der durch den momentanen Lenkeinschlag vorgegebenen Fahrt- bzw. Bewegungsrichtung, im Folgenden auch kurz als „Lenkeinschlag-Vorgaberichtung“ bezeichnet), das Vergleichen des ermittelten Winkels mit einem vorgegebenen Winkel-Schwellenwert, und das (gleichzeitige) Abbremsen aller Räder des Fahrzeugs unter Verwendung des Antiblockiersystems, falls der ermittelte Richtungsabweichungswinkel größer ist als der Winkel-Schwellenwert und die zuvor ermittelte Winkeldifferenz (zwischen dem Schwimmwinkel und dem Sicherheitswinkel) nicht größer ist als der Winkeldifferenz-Schwellenwert. D.h., wenn der Richtungsabweichungswinkel größer ist als der Winkel-Schwellenwert und die Winkeldifferenz zwischen dem Schwimmwinkel und dem Sicherheitswinkel nicht größer ist als der Winkeldifferenz-Schwellenwert, werden alle Räder des Fahrzeugs gleichzeitig unter Verwendung des ABS und ohne Verwendung (bzw. unter Abschaltung) eines etwaig an dem Fahrzeug vorhandenen, herkömmlichen ESP-Systems automatisch abgebremst. Der Richtungsabweichungswinkel gibt die Richtungsabweichung zwischen der Fahrzeug-Bewegungsrichtung und der Lenkeinschlag-Vorgaberichtung an.
Dieser Ausführungsform liegt die Beobachtung zugrunde, dass der Fahrer bzw. Führer eines Kraftfahrzeugs in Gefahren- oder Grenzsituationen, in denen die maximal an den (lenkbaren) Rädern aufbringbaren Seitenführungskräfte überschritten sind, z.B. beim Rutschen des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt, das Lenkrad (aufgrund des ausbleibenden Lenkerfolgs in Form eines Fahrtrichtungswechsels) häufig nicht derart einschlägt, wie es der vom Fahrer angestrebte bzw. beabsichtigte Fahrtverlauf erfordert, sondern z.B. (viel) stärker oder (viel) schwächer als es der angestrebte Fahrtverlauf erfordert. Zusätzlich geht der Fahrer in solchen Situationen oftmals vom Gas (d.h. nimmt z.B. den Fuss vom Gaspedal), sodass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs absinkt. Wenn nun die an den (lenkbaren) Rädern aufbringbaren Seitenführungskräfte wieder ansteigen – z.B. infolge des Übergangs von rutschiger Fahrbahn zu einer griffigeren Fahrbahn mit einem höheren Reibungskoeffizienten zwischen Reifen und Fahrbahn oder infolge einer Gewichtsverlagerung auf die (lenkbaren) Vorderräder – oder die an den Rädern aufzubringenden Seitenführungskräfte infolge des Absinkens der Geschwindigkeit unter den maximal aufbringbaren Wert fallen, greifen die bekannten elektronischen Fahrassistenzsysteme derart in das Lenk-, Brems- und/oder Antriebssystem des Fahrzeugs ein, dass sie das Fahrzeug – z.B. durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder – in die dem momentanen (hinsichtlich des angestrebten Fahrtverlaufs z.B. viel zu starken) Lenkeinschlag entsprechende Fahrtrichtung zu bringen versuchen. Da der momentan vorliegende Lenkeinschlag jedoch nicht der vom Fahrer tatsächlich angestrebten Fahrtrichtung entspricht, rufen solche Eingriffe eine neuerliche Über- bzw. Fehlreaktion des Fahrers hervor und sind somit in den geschilderten Situationen eher hinderlich. Insbesondere wird der Führer des Fahrzeugs von der resultierenden Richtungsänderung des Fahrzeugs überrascht und lenkt z.B. bei einem (hinsichtlich des angestrebten Fahrtverlaufs) zu starken Richtungswechsel – wiederum viel stärker als erforderlich – gegen, was in der Folge oft zu einem Verlust der Kontrolle über das Fahrzeug führt. Die Ursache für diese Reaktionskette des Fahrers ist in der im Hinblick auf die an den Rädern maximal aufbringbaren Seitenführungskräfte überhöhten Fahrgeschwindigkeit zu sehen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann anhand des Vergleichs des ermittelten Richtungsabweichungswinkels mit dem vorgegebenen Winkel-Schwellenwert ermittelt werden, ob das Fahrzeug noch mittels eines herkömmlichen Fahrassistenzsystems (z.B. eines herkömmlichen ESP) stabilisierbar ist bzw. ob ein Regeleingriff mittels eines solchen herkömmlichen Fahrassistenzsystems in der gegebenen Fahrsituation überhaupt noch sinnvoll ist oder nicht. Wie oben beschrieben, lenkt der Fahrzeugführer in Grenzsituationen häufig nicht derart ein wie erforderlich (sondern z.B. viel stärker als erforderlich), was in der Folge oft zu einem Kontrollverlust über das Fahrzeug führt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Überschreiten des Winkel-Schwellenwerts durch den Richtungsabweichungswinkel (bzw. das Unterschreiten des momentanen Richtungsabweichungswinkels durch den momentanen Winkel-Schwellenwert, siehe unten) als Vorliegen eines nicht der vom Fahrer angestrebten Fahrtrichtung entsprechenden (sondern z.B. demgegenüber viel zu starken) Lenkeinschlags gewertet, wobei eine diesem Lenkeinschlag entsprechende Richtungsänderung eher zu einem Kontrollverlust des Fahrers über das Fahrzeug führen würde als zu einer schadlosen Bewältigung der vorliegenden Fahrsituation. In einem solchen Fall, der z.B. durch ein entsprechend starkes Übersteuern oder Untersteuern des Fahrzeugs auftreten kann, wird – sofern die Winkeldifferenz zwischen dem Schwimmwinkel und dem Sicherheitswinkel nicht größer ist als der Winkeldifferenz-Schwellenwert – das Fahrzeug automatisch mittels Abbremsens aller Räder des Fahrzeugs unter Verwendung des Antiblockiersystems abgebremst, wobei z.B. ein maximales Abbremsen (d.h. ein Abbremsen mit der mittels des vorhandenen Bremssystems größtmöglichen Bremswirkung bzw. Bremsverzögerung) des Fahrzeugs vorgesehen sein kann. Indem das Fahrzeug mittels gleichzeitigen Abbremsens aller Räder abgebremst wird, kann das Fahrzeug schnellstmöglichst wieder in einen vom Fahrzeugführer hinsichtlich der Geschwindigkeit kontrollierbaren Fahrzustand gebracht werden; indem das Fahrzeug unter Verwendung des Antiblockiersystems abgebremst wird, kann es auch während des Abbremsens zumindest noch teilweise richtungssteuerbar sein. Wenn der Richtungsabweichungswinkel nicht größer ist als der Winkel-Schwellenwert, wird dies als Vorliegen einer Fahrsituation gewertet, bei der die Fahrregelung mittels herkömmlicher Fahrassistenzsysteme ausreichend ist.
Es kann auch vorgesehen sein, das automatische ABS-gesteuerte, anhand des Richtungsabweichungswinkels erfolgende Abbremsen aller Räder abschaltbar zu gestalten, wobei die entsprechende Funktionalität (z.B. mittels einer entsprechenden Benutzerschnittstelle) vom Fahrer des Fahrzeugs abgeschaltet werden kann. Dieses Abschalten kann z.B. zum Ermöglichen besonderer Fahrmanöver (z.B. Drifts), die der Fahrer bewusst ausführen möchte, vorgesehen sein.
Zum Ermitteln der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Lenkeinschlag-Vorgaberichtung ist das Fahrzeug mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet; wobei derartige Sensoriken bekannt und in Fahrzeugen, die mit einem elektronischen Fahrassistenzsystem bzw. Fahrdynamikregelsystem ausgestattet sind, in der Regel bereits vorhanden sind. So kann die Ermittlung der Fahrzeug-Bewegungsrichtung, wie bereits erläutert, mittels am Fahrzeug vorgesehener Richtungssensoren erfolgen, wobei auch vorgesehen sein kann, die Fahrzeug-Bewegungsrichtung und/oder die Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich seiner Bewegungsrichtung mittels eines oder mehrerer am Fahrzeug vorgesehener Empfänger (z.B. GPS-Empfänger) für ein satellitengestütztes Navigations- bzw. Positionsbestimmungssystem (z.B. das Global Positioning System GPS) zu ermitteln. Die Ermittlung der dem jeweiligen Lenkeinschlag entsprechenden Lenkeinschlag-Vorgaberichtung kann z.B. (unter Einbeziehung der Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich seiner Bewegungsrichtung) mittels eines am Fahrzeug vorgesehenen Lenkwinkel-Sensors zum Erfassen des Lenkeinschlags erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Winkel-Schwellenwert variabel und wird basierend auf der Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder dem Fahrbahn-Reifen-Reibwert vorgegeben. Somit kann das Regeleingriffverhalten an die jeweils vorliegenden Fahrbedingungen anpassbar sein. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, den Winkel-Schwellenwert in Abhängigkeit von der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dem Fahrbahn-Reifen-Reibwert zu bilden und vorzugeben, z.B. als Funktion der Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder des Fahrbahn-Reifen-Reibwerts. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass der vorgegebene Winkel-Schwellenwert mit zunehmender Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder abnehmendem Fahrbahn-Reifen-Reibwert abnimmt. Demgemäß werden alle Räder des Fahrzeugs unter Verwendung des ABS abgebremst, wenn der momentan ermittelte Richtungsabweichungswinkel den momentan vorgegebenen Winkel-Schwellenwert überschreitet oder wenn der momentan vorgegebene Winkel-Schwellenwert den momentanen Richtungsabweichungswinkel unterschreitet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Winkel-Schwellenwert, z.B. vom Fahrzeughersteller oder vom jeweiligen Fahrzeugführer, variabel einstellbar ist (z.B. mittels einer entsprechenden Benutzerschnittstelle). Zum Beispiel kann vorgesehen sein, den Winkel-Schwellenwert in Abhängigkeit von dem gewünschten Fahransprechverhalten einzustellen, wobei z.B. ein Sport-Fahrmodus (mit einem größeren Winkel-Schwellenwert) für ein besonders sportliches Fahransprechverhalten und/oder ein Sicherheits-Fahrmodus (mit einem gegenüber dem Sport-Fahrmodus geringeren Winkel-Schwellenwert) für ein besonders sicherheitsorientiertes Fahransprechverhalten vorgesehen sein können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren ferner das Beenden des ABS-gesteuerten Abbremsens der Räder des Fahrzeugs, wenn der Winkel zwischen der momentanen Fahrzeug-Bewegungsrichtung und der dem momentanen Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung nicht mehr größer ist als der momentan vorgegebene Winkel-Schwellenwert (bzw. den momentan vorgegebenen Winkel-Schwellenwert unterschreitet), auf. Demgemäß kann vorgesehen sein, das Abbremsen automatisch zu beenden, wenn der Richtungsabweichungswinkel kleiner oder gleich dem Winkel-Schwellenwert ist.
Gemäß dieser Ausführungsform kann z.B. vorgesehen sein, das Abbremsen mittels ABS zu beenden, sobald die Fahrbedingungen bzw. Fahrparameter sich (z.B. durch das Absinken der Fahrzeug-Geschwindigkeit infolge des Abbremsens und/oder durch eine Änderung der Lenkeinschlag-Vorgaberichtung infolge eines Lenkvorgangs) derart geändert haben, dass der den nunmehr vorliegenden Fahrparametern entsprechende Winkel-Schwellenwert von dem nunmehr vorliegenden Richtungsabweichungswinkel unterschritten ist (bzw. der momentan ermittelte Richtungsabweichungswinkel kleiner ist als der momentan vorgegebene Winkel-Schwellenwert). Demgemäß kann z.B. vorgesehen sein, das Abbremsen bei Unterschreiten einer von dem momentanen Lenkeinschlag abhängigen Schwellengeschwindigkeit zu beenden. Als ein anderes Beispiel kann vorgesehen sein, das Abbremsen bei Feststellen einer Übereinstimmung der Fahrzeug-Bewegungsrichtung mit der Lenkeinschlag-Vorgaberichtung zu beenden.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Fahrzeug nach einem Überschreiten des Winkel-Schwellenwerts (auch bei darauffolgendem Unterschreiten des jeweils aktuellen Winkel-Schwellenwerts durch den jeweils aktuellen Richtungsabweichungswinkel) bis zum Erreichen einer vorgegebenen Basis-Geschwindigkeit oder bis zum Stand des Fahrzeugs herunterzubremsen.
Es kann auch vorgesehen sein, das ABS-gesteuerte Abbremsen der Räder des Fahrzeugs zeitversetzt erst dann zu beenden, wenn der Richtungsabweichungswinkel für eine vorgegebene (nichtverschwindende) Zeitspanne kleiner ist als der jeweils vorgegebene Winkel-Schwellenwert. Dadurch kann z.B. sichergestellt werden, dass das Unterschreiten des Winkel-Schwellenwerts nicht auf einer ungerichteten Lenkbewegung des Fahrers beruht, sondern auf einer zielgerichteten, der jeweiligen Fahrsituation angemessenen Lenkbewegung.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Winkel zwischen der Fahrzeug-Bewegungsrichtung und der dem Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung basierend auf dem Vergleich einer Soll-Gierrate mit einer Ist-Gierrate des Fahrzeugs ermittelt.
Die Soll-Gierrate und die Ist-Gierrate können in dem Fachmann bekannter Art und Weise mittels entsprechender Sensoren ermittelt werden, wobei die einem jeweiligen Lenkeinschlag entsprechende Soll-Gierrate z.B. aus dem Lenkeinschlag und der momentanen Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmbar ist und die Ist-Gierrate mittels eines Gierraten-Sensors erfassbar ist (wobei unter der Gierrate die Drehgeschwindigkeit bezüglich der vertikalen Hochachse des Fahrzeugs verstanden wird). Der jeweils vorliegende Richtungsabweichungswinkel kann z.B. mittels zeitlichen Aufintegrierens der Differenz zwischen der Ist-Gierrate und der Soll-Gierrate ermittelt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Regelungssystem für ein Fahzeug (d.h. eine Vorrichtung zum Regeln des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs) bereitgestellt, wobei das Regelungssystem zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet ist. Das Regelungssystem kann z.B. in ein herkömmliches elektronisch gesteuertes Fahrassistenzsystem, wie z.B. ESP, eingebunden sein und z.B. (zumindest teilweise) die Sensorik dieses Systems zur Gewinnung der erforderlichen Daten verwenden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem solchen Regelungssystem zum Regeln des Fahrverhaltens des Fahrzeugs bereitgestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind; hierzu zeigen schematisch:
1 eine Illustration zur Erläuterung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform zum Regeln eines Fahrzeugs, und
2 eine Illustration zur weiteren Erläuterung des mit Bezug auf 1 beschriebenen Verfahrens.
1 veranschaulicht ein Fahrzeug 1 mit einer Regeleinrichtung 3, die mit der Bremsvorrichtung (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 1 gekoppelt ist und zur Realisierung eines Antiblockiersystems 4 (schematisch veranschaulicht) und eines Fahrdynamikregelsystems ESP (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Die Regeleinrichtung 3 ist ferner zum Durchführen des im Folgenden beschriebenen Fahrregelungsverfahrens ausgebildet. Das Fahrzeug 1 ist ein frontgetriebenes Kraftfahrzeug, wobei die Vorderräder 5 des Fahrzeugs 1 lenkbar sind und die Hinterräder 7 des Fahrzeugs 1 nicht lenkbar sind.
1 veranschaulicht eine Fahrsituation, in welcher sich das Fahrzeug 1 entlang der Fahrzeug-Bewegungsrichtung 9 bewegt, wobei der Führer des Fahrzeugs 1 dem durch die gestrichelte Linie 21 veranschaulichten, angestrebten Fahrverlauf folgen möchte und die Vorderräder 5 bis zum maximalen Lenkeinschlag in die entsprechende Richtung eingelenkt hat. D.h., der Lenkeinschlagwinkel zwischen der Längsachsenrichtung 19 des Fahrzeugs 1 und der dem Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung bzw. Lenkeinschlag-Vorgaberichtung 11 entspricht dem Sicherheitswinkel 27 des Fahrzeugs 1. Wie aus 1 ersichtlich, ist in der veranschaulichten Fahrsituation der Schwimmwinkel 15 größer als der Sicherheitswinkel 27 des Fahrzeugs 1, wobei unter dem Schwimmwinkel 15 der Winkel zwischen der Längsachsen-Richtung 19 des Fahrzeugs 1 (in dessen Frontalrichtung) und der Bewegungsrichtung 9 des Fahrzeugs verstanden wird. Vorliegend weisen der Schwimmwinkel 15 und der dem Sicherheitswinkel 27 entsprechende Lenkeinschlagwinkel bezüglich der Längsachse 19 des Fahrzeugs die gleiche Winkelorientierung auf. In der dargestellten Fahrsituation kann von dem Fahrer selbst durch das veranschaulichte maximale Einlenken die durch den Lenkeinschlag vorgegebene Bewegungsrichtung 11 nicht mehr mit der tatsächlichen Fahrzeug-Bewegungsrichtung 9 in Übereinstimmung gebracht werden. Die Regeleinrichtung 3 ist derart eingerichtet, dass von ihr mittels einer entsprechenden, angebundenen Sensorik (nicht dargestellt) der Schwimmwinkel 15 ermittelt wird, die Winkeldifferenz 29 zwischen dem Schwimmwinkel 15 und dem Sicherheitswinkel 27 gebildet wird, und ein Abbremsen des Fahrzeugs 1 mittels Blockierens aller Räder 5, 7 veranlasst wird, sobald die Winkeldifferenz 29 einen vorgegebenen Winkeldifferenz-Schwellenwert überschreitet. Gemäß der in 1 dargestellten Fahrsituation ist die vorliegende Winkeldifferenz 29 größer als Null; wenn der vorliegende Schwimmwinkel 15 kleiner ist als der Sicherheitswinkel 27, kann die Winkeldifferenz 29 jedoch auch negative Werte annehmen.
Die Regeleinrichtung 3 ist als Beispiel derart eingerichtet, dass der Winkeldifferenz-Schwellenwert (unabhängig von der Fahrzeug-Geschwindigkeit und dem Fahrbahn-Reifen-Reibwert) Null ist; d.h., von der Regeleinrichtung 3 wird ein Abbremsen des Fahrzeugs 1 mittels Blockierens aller Räder 5, 7 des Fahrzeugs veranlasst, sobald der Schwimmwinkel 15 den Sicherheitswinkel 27 übersteigt. In der Fahrsituation gemäß 1 ist der Schwimmwinkel 15 größer als der Sicherheitswinkel 27, sodass die Regeleinrichtung 3 (mittels entsprechender Steuerbefehle an die Bremsvorrichtung des Fahrzeugs) ein blockierendes Abbremsen aller Räder 5, 7 des Fahrzeugs 1 ohne Verwendung des ABS durchführen wird.
Die Regeleinrichtung 3 ist ferner derart eingerichtet, dass von ihr ein Aufheben der Blockierung der Räder 5, 7 des Fahrzeugs 1 veranlasst wird, sobald die vorliegende Winkeldifferenz 29 den Winkeldifferenz-Schwellenwert (im vorliegenden Fall Null) wieder unterschreitet.
2 veranschaulicht eine andere Fahrsituation, wobei das Fahrzeug 1 sich auf rutschiger Fahrbahn bewegt und die an den lenkbaren Vorderrädern 5 maximal aufbringbaren Seitenführungskräfte überschritten sind, sodass sich das Fahrzeug 1 aufgrund seiner Trägheit rutschend entlang der Fahrzeug-Bewegungsrichtung 9 bewegt und nicht entlang der dem Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung bzw. Lenkeinschlag-Vorgaberichtung 11. Die Regeleinrichtung 3 ist derart ausgebildet, dass von ihr mittels einer entsprechenden, angebundenen Sensorik (nicht dargestellt) der Winkel bzw. Richtungsabweichungswinkel 13 zwischen der Fahrzeug-Bewegungsrichtung 9 und der Lenkeinschlag-Vorgaberichtung 11 ermittelt wird. Gemäß 2 ergibt sich der Richtungsabweichungswinkel 13 vorliegend aus der Summe des Schwimmwinkels 15 und des Lenkeinschlagwinkels 17, wobei unter dem Lenkeinschlagwinkel 17 der Winkel zwischen der Längsachsen-Richtung 19 des Fahrzeugs 1 (in dessen Frontalrichtung) und der Lenkeinschlag-Vorgaberichtung 11 verstanden wird. Vorliegend weisen der Schwimmwinkel 15 und der Lenkeinschlagwinkel 17 bezüglich der Fahrzeug-Längsachse 19 eine einander entgegengesetzte Winkelorientierung auf. Gemäß der in 2 veranschaulichten Fahrsituation ist der Schwimmwinkel 15 größer als Null, der Schwimmwinkel kann jedoch auch den Wert Null annehmen.
Gemäß der in 2 veranschaulichten Fahrsituation ist der Führer des Fahrzeugs 1 bestrebt, das Fahrzeug 1 auf der durch die gestrichelte Linie 21 veranschaulichten, angestrebten Fahrlinie zu halten. Aufgrund des Rutschens des Fahrzeugs 1 auf der Fahrbahn bleibt jedoch der Lenkerfolg aus, d.h. das Fahrzeug 1 folgt nicht dem durch den Lenkeinschlag vorgegebenen Richtungsverlauf. Aufgrund des somit ausbleibenden Lenkerfolgs lenkt der Fahrer immer stärker ein. Die Regeleinrichtung 3 ist derart ausgebildet, dass von ihr das Abbremsen aller Räder, d.h. der beiden Vorderräder 5 und der beiden Hinterräder 7, unter Verwendung des Antiblockiersystems 4 veranlasst wird, wenn ermittelt wird, dass der Richtungsabweichungswinkel 13 größer ist als ein vorgegebener Winkel-Schwellenwert und die Winkeldifferenz zwischen dem Schwimmwinkel 15 und dem Sicherheitswinkel 27 nicht größer ist als der vorgegebene Winkeldifferenz-Schwellenwert. In 2 ist als Beispiel der in der dargestellten Fahrsituation vorgegebene Winkel-Schwellenwert als Winkel 23 zwischen einer Schwellenwert-Lenkeinschlagrichtung 25 und der Fahrzeug-Bewegungsrichtung 9 veranschaulicht, wobei im vorliegenden Fall der Richtungsabweichungswinkel 13 größer ist als der Winkel-Schwellenwert 23 und die Winkeldifferenz zwischen dem Schwimmwinkel 15 und dem Sicherheitswinkel 27 kleiner ist als der Winkeldifferenz-Schwellenwert (wobei der Winkeldifferenz-Schwellenwert im vorliegenden Fall Null ist) und die Regeleinrichtung 3 daher (mittels entsprechender Steuerbefehle an die Bremsvorrichtung des Fahrzeugs) ein Abbremsen aller Räder 5, 7 des Fahrzeugs 1 unter Verwendung des ABS durchführen wird.
Die Regeleinrichtung 3 ist derart eingerichtet, dass von ihr der momentane Winkel-Schwellenwert als Funktion der Fahrzeug-Geschwindigkeit und des Fahrbahn-Reifen-Reibwerts gebildet und vorgegeben wird, wobei der Winkel-Schwellenwert mit zunehmender Fahrzeug-Geschwindigkeit (d.h. der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 entlang dessen Bewegungsrichtung 9) und abnehmendem Fahrbahn-Reifen-Reibwert abnimmt. Des Weiteren ist die Regeleinrichtung 3 derart eingerichtet, dass von ihr ein Beenden des ABS-gesteuerten Abbremsens der Räder 5, 7 des Fahrzeugs 1 veranlasst wird, sobald der Richtungsabweichungswinkel 13 den jeweiligen Winkel-Schwellenwert für eine vorgegebene (nichtverschwindende) Zeitspanne unterschreitet (d.h. das Abbremsen wird zeitversetzt zu dem Unterschreiten des Winkel-Schwellenwerts beendet). Ferner ist die Regeleinrichtung 3 derart eingerichtet, dass von ihr der Richtungsabweichungswinkel 13 basierend auf dem Vergleich einer Soll-Gierrate mit einer Ist-Gierrate des Fahrzeugs 1 ermittelt wird, indem die Differenz zwischen der Soll-Gierrate und der Ist-Gierrate über die Zeit integriert wird. In 2 ist als Beispiel eine Fahrsituation mit einem Untersteuern des Fahrzeugs 1 dargestellt; für eine Fahrsituation mit einem Übersteuern des Fahrzeugs gelten analoge Betrachtungen unter Berücksichtigung der gegenüber dem Untersteuern verschiedenen Orientierung der Fahrzeug-Bewegungsrichtung, der Lenkeinschlag-Vorgaberichtung und der Längsachsenrichtung des Fahrzeugs.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
3: Regeleinrichtung
4: Antiblockiersystem
5: Vorderrad
7: Hinterrad
9: Fahrzeug-Bewegungsrichtung
11: Leinkeinschlag-Vorgaberichtung
13: Richtungsabweichungswinkel
15: Schwimmwinkel
17: Lenkeinschlagwinkel
19: Längsachsenrichtung des Fahrzeugs
21: angestrebter Fahrtverlauf
23: Winkel-Schwellenwert
25: Schwellenwert-Lenkeinschlagrichtung
27: Sicherheitswinkel
29: Winkeldifferenz zwischen Schwimmwinkel und Sicherheitswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008020410 A1 [0003]
DE 19849508 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs (1), aufweisend: – Ermitteln des Schwimmwinkels (15) des Fahrzeugs (1), – Ermitteln der Winkeldifferenz (29) zwischen dem Absolutwert des Schwimmwinkels (15) und dem Absolutwert des dem maximalen Lenkeinschlag entsprechenden Sicherheitswinkels (27) des Fahrzeugs, und – Abbremsen des Fahrzeugs (1) mittels Blockierens aller Räder (5, 7) des Fahrzeugs, wenn die ermittelte Winkeldifferenz (29) größer ist als ein vorgegebener Winkeldifferenz-Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Winkeldifferenz-Schwellenwert Null ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Winkeldifferenz-Schwellenwert basierend auf der Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder dem Fahrbahn-Reifen-Reibwert vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: – Aufheben der Blockierung der Räder (5, 7) des Fahrzeugs (1), wenn die ermittelte Winkeldifferenz (29) nicht mehr größer ist als der Winkeldifferenz-Schwellenwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fahrzeug (1) mit einem Antiblockiersystem (4) ausgestattet ist, ferner aufweisend: – Ermitteln des Winkels (13) zwischen der Fahrzeug-Bewegungsrichtung (9) und der dem Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung (11), – Vergleichen des ermittelten Winkels (13) mit einem vorgegebenen Winkel- Schwellenwert (23), und – Abbremsen aller Räder (5, 7) des Fahrzeugs (1) unter Verwendung des Antiblockiersystems (3), wenn der ermittelte Winkel (13) größer ist als der Winkel-Schwellenwert (23) und die ermittelte Winkeldifferenz (29) nicht größer ist als der Winkeldifferenz-Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Winkel-Schwellenwert (23) basierend auf der Fahrzeug-Geschwindigkeit und/oder dem Fahrbahn-Reifen-Reibwert vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, ferner aufweisend: – Beenden des Abbremsens der Räder (5, 7) des Fahrzeugs (1) unter Verwendung des Antiblockiersystems (4), wenn der Winkel (13) zwischen der Fahrzeug-Bewegungsrichtung (9) und der dem Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung (11) nicht mehr größer ist als der Winkel-Schwellenwert (23).
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Winkel (13) zwischen der Fahrzeug-Bewegungsrichtung (9) und der dem Lenkeinschlag entsprechenden Bewegungsrichtung (11) basierend auf dem Vergleich einer Soll-Gierrate mit einer Ist-Gierrate des Fahrzeugs ermittelt wird.
Regelungssystem (3) für ein Fahrzeug (1), wobei das Regelungssystem zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
Fahrzeug (1) mit einem Regelungssystem (3) gemäß Anspruch 9.