DE102014206475B4 - Verfahren zur Lenkwinkelbestimmung für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Verfahren, bei dem der Lenkwinkel eines Kraftfahrzeugs ermittelt wird, wobei anhand von Sensorsignalen über ein Fahrzeugmodell ein theoretischer Lenkwinkel berechnet und mittels eines Lenkwinkelsensors ein gemessener Lenkwinkel erfasst wird, und wobei aus der Differenz zwischen gemessenem und theoretischem Lenkwinkel eine Korrekturkonstante für den gemessenen Lenkwinkel ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Lenkwinkel oder die zugrundeliegenden Sensorsignale und der gemessene Lenkwinkel nur dann erfasst und/oder zur Ermittlung der Korrekturkonstante herangezogen werden, wenn ein geeigneter Fahrzustand erkannt wird, wobei ein geeigneter Fahrzustand daran erkannt wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt ist/sind:- Eine gemessene Querbeschleunigung unterschreitet einen Querbeschleunigungsgrenzwert- Eine gemessene Gierrate unterschreitet einen Gierratengrenzwert- Die zeitliche Änderung des gemessenen Lenkwinkels, also die Lenkgeschwindigkeit, unterschreitet einen Lenkgeschwindigkeitsgrenzwert- Eine Fahrdynamikregelung und/oder eine Bremsschlupfregelung und/oder eine Antriebsschlupfregelung ist/sind nicht aktiv- Eine Betätigung des Bremspedals unterschreitet einen Bremsgrenzwert,wobei die überprüfte/n Bedingung/en zur Erkennung eines geeigneten Fahrzustands in Abhängigkeit von der Dauer der Fahrt und/oder einem ermittelten Reibwert und/oder einer ermittelten longitudinalen Fahrtrichtung angepasst wird/werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Steuergerät gemäß Oberbegriff von Anspruch 10.
• Kostengünstige Sensoren für die Messung des Lenkradwinkels liefern relative Werte, die den Winkel des Lenkrads bezogen auf die Lenkradposition beim Starten der Zündung des Kraftfahrzeugs bzw. eine willkürliche Anfangsstellung angeben. Im Allgemeinen weicht der gemessene Lenkradwinkel also um einen festen Winkel, d.h. eine Nullpunktsverschiebung bzw. einen Offset des Lenkrads beim Zündungsstart, von dem tatsächlichen Lenkwinkel ab, der bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs, also einer Mittelstellung des Lenkrads Null Grad beträgt. Für die Sicherheit des Fahrzeuges ist eine genaue Kenntnis des tatsächlichen Lenkwinkels jedoch unerlässlich, da dieser eine wesentliche Messgröße für Fahrdynamikregelsysteme wie eine Giermomentenregelung (ESC) darstellt. Um Fehlregelungen zu vermeiden kann also bei einem Fahrzeug mit einem relativen Lenkwinkelsensor so lange keine Fahrdynamikregelung erfolgen, bis eine Korrekturkonstante zur Kompensation der Nullpunktsverschiebung des gemessenen Lenkwinkels ermittelt wurde.
• Die DE 10 2008 063 567 A1 offenbart ein Einschlagwinkelbestimmungssystem zur schnellen und genauen Bestimmung der Nullverschiebung eines gemessenen Lenkwinkels und damit einer schnellen und genauen Bestimmung des tatsächlichen Einschlag- oder Lenkwinkels eines Fahrzeugs, bei der aus einer gemessenen Gierrate ein berechneter Einschlagwinkel bestimmt und dessen zeitliche Ableitung berechnet und die zeitliche Ableitung des gemessenen Lenk- bzw. Einschlagwinkels ermittelt wird. Wenn die Abweichung zwischen der Ableitung des gemessenen Einschlagwinkels und der Ableitung des berechneten Einschlagwinkels eine erste Schwelle unterschreitet, erfolgt eine Korrektur des gemessenen Einschlagwinkels auf Basis des berechneten Einschlagwinkels, andernfalls werden die Messung und die darauffolgenden Berechnungen wiederholt.
• Aus der gattungsbildenden DE 10 2011 082 364 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Lenkwinkel eines Kraftfahrzeugs bestimmt wird, wobei über ein Fahrzeugmodell ein theoretischer Lenkwinkel berechnet und mit einem Lenkwinkelsensor ein gemessener Lenkwinkel bestimmt sowie die Differenz zwischen gemessenem und theoretischem Lenkwinkel ermittelt wird, wobei zumindest ein Datensatz umfassend eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Messwerten erfasst und aus dem Mittelwert der Differenzen zwischen theoretischem und gemessenem Lenkwinkel eine Korrekturkonstante für den gemessenen Lenkwinkel bestimmt wird. Anhand der während der Erfassung des Datensatzes vorliegenden Fahrtbedingungen und/oder einer Analyse des Datensatzes eine Vertrauensstufe berechnet, welche sich zwischen aufeinanderfolgenden Datensätzen inkrementell ändert. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann eine Korrekturkonstante mit einer definierten Genauigkeit erhalten werden, sobald eine hinreichende Anzahl von Datensätzen bei geeigneten Fahrtbedingungen erfasst wurde.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine schnelle Lenkwinkelbestimmung auch unter ungünstigen Fahrtbedingungen (beispielsweise einer sehr sportlichen Fahrweise des Fahrers) zu ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Steuergerät gemäß Anspruch 10 gelöst.
1. 1. Es wird also ein Verfahren bereitgestellt, bei dem der Lenkwinkel eines Kraftfahrzeugs ermittelt wird, wobei anhand von Sensorsignalen über ein Fahrzeugmodell ein theoretischer Lenkwinkel berechnet und mittels eines Lenkwinkelsensors ein gemessener Lenkwinkel erfasst wird, und wobei aus der Differenz zwischen gemessenem und theoretischem Lenkwinkel eine Korrekturkonstante für den gemessenen Lenkwinkel ermittelt wird. Erfindungsgemäß werden der theoretische Lenkwinkel oder die zugrundeliegenden Sensorsignale und der gemessene Lenkwinkel nur dann erfasst und/oder zur Ermittlung der Korrekturkonstante herangezogen, wenn ein geeigneter Fahrzustand erkannt wird, wobei die überprüfte/n Bedingung/en zur Erkennung eines geeigneten Fahrzustands in Abhängigkeit von der Dauer der Fahrt und/oder einem ermittelten Reibwert und/oder einer ermittelten longitudinalen Fahrtrichtung angepasst wird/werden, wobei ein geeigneter Fahrzustand daran erkannt wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt ist/sind:
   • - Eine gemessene Querbeschleunigung unterschreitet einen Querbeschleunigungsgrenzwert
   • - Eine gemessene Gierrate unterschreitet einen Gierratengrenzwert
   • - Die zeitliche Änderung des gemessenen Lenkwinkels, also die Lenkgeschwindigkeit, unterschreitet einen Lenkgeschwindigkeitsgrenzwert
   • - Eine Fahrdynamikregelung und/oder eine Bremsschlupfregelung und/oder eine Antriebsschlupfregelung ist/sind nicht aktiv
   • - Eine Betätigung des Bremspedals unterschreitet einen Bremsgrenzwert.
• Unter Lenkwinkel wird hierbei der Lenkradwinkel verstanden, der angibt, um welchen Winkel das Lenkrad gegenüber seiner Mittelstellung ausgelenkt ist. Als Einschlagwinkel wird der Winkel bezeichnet, unter dem die gelenkten Räder eines Fahrzeugs zu dessen Längsachse stehen. Einschlagwinkel δ und Lenkradwinkel 2 sind gemäß $$\delta =\lambda /\text{K}$$

  

  miteinander verknüpft, wobei K die (als konstant angenommene) Lenkübersetzung bezeichnet. Wenn im Folgenden also von Einschlagwinkel oder Lenkwinkel die Rede ist, können diese Begriffe synonym verwendet werden, da der Einschlagwinkel direkt aus dem Lenkwinkel berechnet werden kann, und umgekehrt. Daher ist es auch nicht wesentlich, ob Messdaten bezüglich des Lenkwinkels oder Messdaten bezüglich des Einschlagwinkels bereitgestellt werden.
• Indem anhand von geeigneten Bedingungen überprüft wird, ob ein geeigneter Fahrzustand vorliegt, kann ein systematischer Fehler ausgeschlossen werden, der durch ein in dem vorliegenden Fahrzustand ungültiges Fahrzeugmodell hervorgerufen wird. Hierbei geht die vorliegende Erfindung von der Überlegung aus, dass zu Beginn einer Fahrt die schnelle Ermittlung einer vergleichsweise ungenauen Korrekturkonstante zweckmäßig ist, um schnellstmöglich eine Fahrdynamikregelung bzw. eine aktive Stabilisierung des Fahrzeugs zu ermöglichen. Im Verlauf der Fahrt werden dann genauere Werte für die Korrekturkonstante ermittelt, wobei insbesondere nur noch Sensorsignale berücksichtigt werden, welche unter immer genauer definierten Fahrtbedingungen bzw. einem immer genauer charakterisierten Fahrzustand erfasst wurden. Somit kann auch das Vorliegen eines ersten Werts der Korrekturkonstante als Maß für die Dauer der Fahrt herangezogen werden, wobei insbesondere nur zwischen der Zeit vor Ermittlung einer Korrekturkonstante und der darauf folgenden Zeitspanne unterschieden wird. Weiterhin basiert die vorliegende Erfindung auf der Überlegung, dass bei einem hohen Reibwert auch der Gültigkeitsbereich des Fahrzeugmodells, beispielsweise des Einspurmodells, weiter gefasst werden kann als bei einer Fahrt auf eisglatter Oberfläche. Außerdem kann überprüft werden, ob eine Vorwärtsfahrt vorliegt, und somit der Bereich zulässiger Fahrzustände weniger eng gefasst werden muss.
• Vorzugsweise wird nur zwischen einem hohen und einem niedrigen Reibwert unterschieden, wobei solange von einem niedrigen Reibwert ausgegangen wird, bis ein hoher Reibwert erkannt wurde, und wobei die überprüfte/n Bedingung/en zur Erkennung eines geeigneten Fahrzustands gelockert werden, d.h. mindestens ein Grenzwert angehoben und/oder eine Bedingung offen gelassen, also nicht mehr überprüft wird, sobald ein hoher Reibwert und/oder eine Vorwärtsfahrt erkannt wurde. Dadurch, dass zunächst von einem niedrigen Reibwert ausgegangen wird und nur bei einem erkannten hohen Reibwert die Bedingungen zur Erkennung eines geeigneten Fahrzustands, ist die Zuverlässigkeit einer ermittelten Korrekturkonstante gewährleistet. Somit wird berücksichtigt, dass das Fahrzeug bei einem niedrigen Reibwert schnell die Fahrstabilität verlieren kann. Andererseits werden unnötige Verzögerungen unter günstigen Bedingungen vermieden, so dass die Korrekturkonstante auf hohem Reibwert unverzüglich ermittelt werden kann.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Reibwert aus einer Betrachtung einer gemessenen Radbeschleunigung mindestens eines Fahrzeugrads, insbesondere der Radbeschleunigungen aller Fahrzeugräder und/oder einer Betrachtung einer gemessenen Querbeschleunigung ermittelt. Somit kann die Erkennung eines hohen Reibwerts anhand von wenigen Sensorsignalen erfolgen, welche insbesondere dem Steuergerät eines elektronischen Bremssystems ohnehin zur Verfügung stehen.
• Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zur Bestimmung eines Lenkwinkels eines Fahrzeugs, welches zumindest Informationen über einen Lenkwinkel, eine Gierrate und eine Fahrzeuggeschwindigkeit über eine geeignete Verbindung empfängt, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus oder Mittel zur Interprozeßkommunikation, sowie einen Speicher, der mehrere zeitlich aufeinander folgender Datensätze aufnehmen kann, und mindestens einen Prozessor aufweist, der die Datensätze in einem erfindungsgemäßen Verfahren auswertet. Das Steuergerät kann speziell zur Verarbeitung von Lenkwinkelinformationen ausgelegt sein oder weitere Funktionen bereitstellen. Hierbei kann „empfangen“ auch bedeuten, dass das Steuergerät Mittel zur Messung oder Bestimmung der jeweiligen Größen umfasst.
• Es ist vorteilhaft, wenn mindestens ein Gierratensensor in das Steuergerät integriert ist und das Steuergerät Mittel zum Empfang von Rohdaten eines Lenkradwinkelsensors umfasst. Somit können zumindest einige der benötigten Größen direkt im Steuergerät bestimmt werden. Viele Fahrzeugmodelle benötigen Informationen über eine Gierrate des Fahrzeugs; weiterhin bietet es sich an, die Rohdaten eins Lenkradwinkelsensors vollständig in einem Steuergerät zu verarbeiten, welches insbesondere über einen Fahrzeugdatenbus anderen Fahrzeugsystemen korrigierte Lenkwinkelinformationen bereitstellt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Steuergerät Mittel zur Ansteuerung von Radbremsen, insbesondere mindestens ein Hydraulikventil und mindestens eine elektrische Pumpe, und mindestens ein System zur Fahrstabilitätsreglung, insbesondere eine Antriebsschlupfregelung und/oder eine Fahrdynamikregelung. Somit kann ein einziges Steuergerät sowohl eine Lenkwinkeldatenverarbeitung als auch die Steuerung eines elektronischen Bremssystems mit einer Fahrstabilitätsregelung bereitstellen. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Nutzung von Ressourcen wie z.B. vorhandener Rechenleistung, und außerdem einen besonders einfachen Datenaustausch.
• Vorzugsweise werden Korrekturkonstante und/oder ein Maß möglicher Fehler der Korrekturkonstante über eine geeignete Verbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus oder Mittel zur Interprozeßkommunikation, an andere Systeme weitergegeben, insbesondere ein System zur Regelung der Fahrdynamik. Als Maß möglicher Fehler der Korrekturkonstante kann z.B. ein Vertrauensintervall dienen.
• Zweckmäßigerweise werden Informationen zu einer oder mehrerer der folgenden Fahrtbedingungen, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Aktivität von Fahrstabilitätsregelungssystemen, eine Gierrate, eine Querbeschleunigung, eine zeitliche Änderung der Gierrate, eine longitudinale Fahrtrichtung, eine Neigung des Fahrzeugs, eine zeitliche Änderung des Lenkwinkels, über einen Fahrzeugdatenbus von einem weiteren Steuergerät empfangen, insbesondere einem Navigationssystem und/oder einem Sensorcluster. Von anderen Steuergeräten bereitgestellte Informationen über Fahrtbedingungen können auch zur Plausibilisierung verwendet werden.
• Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
• Es zeigen
• 1 ein Fahrzeug mit einer Lenkwinkelbestimmungsvorrichtung,
• 2 eine schematische Darstellung der Raddynamik, und
• 3 einen Ablaufplan des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches mit einer Lenkwinkelbestimmungsvorrichtung ausgestattet ist. Fahrzeug 1 besitzt zwei Räder 7a, 7d, welche mit einem nicht gezeigten Lenkmechanismus verbunden sind, und zwei nicht gelenkte Räder 7b, 7c. Wird Lenkrad 2 um einen Winkel λ aus der Mittelstellung ausgelenkt, so liegt die Laufrichtung 8 der gelenkten Räder unter einem Einschlagwinkel δ zur Längsachse 9 des Fahrzeugs. Lenkradwinkel 2 wird mit einem relativen Lenkradwinkelsensor 3 gemessen, der mit einem Steuergerät 5 verbunden ist. Raddrehzahlsensoren 6a-6d sowie Gierratensensor 4 sind ebenfalls mit Steuergerät 5 verbunden. Hierbei kann die Verbindung entweder über eine spezielle Leitung erfolgen, womit Steuergerät 5 dann auch eine Signalverarbeitung der Sensorsignale umfassen kann, oder die Informationen der Sensoren werden Steuergerät 5 über einen Datenbus zugeführt, wie z.B. einem CAN- oder FlexRay-Bus.
• Anhand eines Fahrzeugmodells, wie z.B. dem bekannten Einspurmodell, wird aus der mit Gierratensensor 4 gemessenen Gierrate Ψ̇, der Fahrzeuggeschwindigkeit, konstanten Eigenschaften des Fahrzeugs und gegebenenfalls weiterer Größen der theoretische Einschlagwinkel δ_theo ermittelt und gemäß $${\lambda }_{theo}=\text{K}\cdot {\delta }_{theo}$$

  

  in einen theoretischen Lenkwinkel λ_theo umgerechnet; K bezeichnet die Lenkübersetzung.
• Mit den Raddrehzahlsensoren 6a-6d kann die Fahrzeuggeschwindigkeit nach bekannten Verfahren berechnet werden, es kann hierbei z.B. die Referenzgeschwindigkeit eines Bremsschlupfregelsystems verwendet werden. Falls die Gierrate ψ̇ aus einer Betrachtung der Raddrehzahlen geschätzt wird, kann auf einen Gierratensensor 4 auch verzichtet werden. Es ist auch möglich, die Daten weiterer Sensoren, wie z.B. eines Beschleunigungssensors, bei der Berechnung des theoretischen Lenkwinkels λ_theo zu berücksichtigen. Steuergerät 5 kann neben der Lenkwinkelbestimmung auch die Steuerung bzw. Regelung eines Bremssystems durchführen, wobei dann Fahrstabilitätsregelungen wie eine Bremsschlupfregelung oder eine Fahrdynamikregelung durchgeführt werden können, indem ein radindividueller Aufbau bzw. Abbau von Bremsmoment erfolgt.
• Hinsichtlich weiterer Details der Ermittlung des Lenkwinkels und/oder einer statistischen Auswertung wird auf die DE 10 2008 063 567 A1 und/oder die DE 10 2011 082 364 A1 verwiesen.
• 2 zeigt eine schematische Darstellung der Raddynamik für ein Fahrzeugrad 202, welches auf der Fahrbahnoberfläche 201 rollt. Der Radius des Rads beträgt R, und unter dem Einfluss einer antreibenden Kraft F nimmt die Winkelgeschwindigkeit ω zu. Die durch das Gewicht des Fahrzeugs verursachte Aufstandskraft ist mit dem Pfeil P angedeutet.
• Bei einer Fahrbahn mit dem Reibwert µ kann auf ein freirollendes Rad mit der Aufstandskraft P maximal die Kraft $$F=\mu \cdot P$$

  

  wirken, die das Rad beschleunigt. Auf das Rad wirkt also das Drehmoment $$M=F\cdot R$$

  

  welches an einem Rad mit dem Trägheitsmoment J eine Zunahme bzw. zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit ω̇ bewirkt, wobei das Drehmoment also eine Änderung des Drehimpulses bewirkt: $$M=J\cdot \dot{\omega }$$

  
• Die lineare Beschleunigung α des Rads auf der Lauffläche kann also folgendermaßen ausgedrückt werden: $$a=\dot{\omega }\cdot R=M\cdot R/J=\mu \cdot P\cdot R^2/J$$

  
• Während eines Beschleunigungsvorgangs des Fahrzeugs ist die Radbeschleunigung eines freilaufenden Rads also zum vorliegenden Reibwert proportional: $$a=k\cdot \mu$$

  
• Die Konstante k hängt hierbei vom Radradius R und der Aufstandskraft P bzw. dem Fahrzeuggewicht ab.
• Wenn also ein Beschleunigungsvorgang mit einem hinreichenden Antriebsmoment betrachtet wird, kann aus einer Betrachtung der Radbeschleunigung α zumindest das Vorliegen eines hohen Reibwerts erkannt werden, wobei vorzugsweise folgende Bedingung überprüft wird: $$a_{frei}>A$$

  
• Der Schwellenwert A kann fest vorgegeben sein oder in Abhängigkeit von weiteren Bedingungen variiert werden. Die Vorgabe kann dabei empirisch anhand von einem Fahrversuch oder anhand des zulässigen Gesamtgewichts, zulässiger Bereifung und ggfs. weiterer Parameter des Fahrzeugs berechnet werden.
• Für die Erkennung eines hohen Reibwerts ist es besonders zweckmäßig, dass für jedes freirollende Rad des Fahrzeugs überprüft wird, ob Bedingung (I) erfüllt ist.
• Eine Ermittlung des Antriebsmoments kann direkt anhand der Informationen eines Motorsteuergeräts oder indirekt anhand einer Betrachtung der Radbeschleunigung der angetriebenen Räder erfolgen, wobei für ein angetriebenes Rad insbesondere überprüft wird, ob die Radbeschleunigung einen Schwellenwert B überschreitet: $$a_{ang}>B$$

  
• Indem Bedingungen (I) und (II) überprüft werden, kann das Vorliegen eines hohen Reibwerts also alleine anhand von Radsensorsignalen erkannt werden.
• Es kann auch vorgesehen sein, statt einzelner Messwerte für die Radbeschleunigung einen gemittelten und/oder tiefpassgefilterten Wert zu betrachten.
• Sobald ein hoher Reibwert erkannt wurde, können die Bedingungen für die Ermittlung der Korrekturkonstante gelockert werden, z.B. indem ein Grenzwert als zulässiger Maximalwert angehoben wird. Manche Bedingungen können auch ganz entfallen. Somit kann bei einem hohen Reibwert die Korrekturkonstante besonders schnell ermittelt werden, auch wenn der Fahrer z.B. auf engen Serpentinen fährt.
• Die Überprüfung auf das Vorliegen eines hohen Reibwerts kann auch von Vorbedingungen abhängig gemacht werden, so darf z.B. weder eine Fahrdynamikregelung noch eine Antriebsschlupfregelung aktiv sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass Vorliegen einer µ-split-Situation mit seitenweise unterschiedlichem Reibwert zu überprüfen und in diesem Fall keine Erkennung eines hohen Reibwerts bzw. Lockerung der Fahrtbedingungen für die Ermittlung der Korrekturkonstante zuzulassen.
• Sobald ein hoher Reibwert erkannt und somit eine Lockerung der Fahrtbedingungen zugelassen wurde, wird eine Ermittlung der Korrekturkonstante auch bei vergleichsweise hohen Gierraten, Querbeschleunigungen und/oder Lenkgeschwindigkeiten zugelassen.
• Die Bedingungen für das Vorliegen eines hohen Reibwerts können auch abhängig davon gemacht werden, ob eine Geradeausfahrt oder eine Kurvenfahrt vorliegt, wobei insbesondere für eine Geradeausfahrt die Radbeschleunigungen mit einer Schwelle A₁ verglichen werden, welche größer ist als die Schwelle A₀ für Kurvenfahrten.
• Weiterhin ist es zweckmäßig die Erkennung eines hohen Reibwerts nur dann zuzulassen, wenn eine Vorwärtsfahrt erkannt wurde.
• In 3 ist der Ablaufplan eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
• Nach dem Beginn der Fahrt wird in Schritt 301 zunächst die Radbeschleunigung der einzelnen Räder des Fahrzeugs ermittelt, was insbesondere anhand der Signale von Raddrehzahlsensoren 6 erfolgt. Weiterhin kann das Steuergerät Informationen zu den Fahrtbedingungen wie eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Aktivität von Fahrstabilitätsregelungssystemen, die Gierrate, eine Gierbeschleunigung, eine longitudinalen Fahrtrichtung des Fahrzeugs (d. h. Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt), eine Querbeschleunigung, eine Neigung des Fahrzeugs und Lenkradsensorinformationen erfassen, empfangen und/oder auswerten.
• Somit können in Schritt 302 verschiedene Vorbedingungen überprüft werden, wie beispielsweise die Inaktivität einer Antriebsschlupfregelung (da andernfalls die Messwerte verfälscht würden bzw. ohnehin kein hoher Reibwert vorliegen kann). Wenn die Vorbedingungen erfüllt sind, werden in Schritt 303 die einzelnen Radbeschleunigungen mit dem jeweiligen Schwellenwert verglichen. Sofern die Radbeschleunigungen also die Schwellenwerte überschreiten wird ein hoher Reibwert erkannt und die Bedingungen zur Erkennung eines stabilen Fahrzustands gelockert, um die Ermittlung einer Korrekturkonstante zu beschleunigen.
• Diese Lockerung setzt voraus, dass der hohe Reibwert ununterbrochen vorliegt, weshalb die Überprüfung der Radbeschleunigungen fortlaufend vorgenommen wird. Man kann aber annehmen, dass der Reibwert für eine vorgegebene Strecke, insbesondere eine Fahrzeuglänge oder den Radstand des Fahrzeugs, konstant und somit hoch bleibt.
• In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein mehrstufiger Lernprozess für die Ermittlung der Korrekturkonstante genutzt. Hierbei ist in einer ersten Stufe vorgesehen, bei Erkennung eines hohen Reibwerts die Bedingungen zur Erkennung eines stabilen Fahrzustands zu lockern, um schnell einen ersten Wert für die Korrekturkonstante zu erhalten. In einer zweiten Stufe wird keine Überprüfung auf hohen Reibwert bzw. Lockerung der Erkennungsbedingungen mehr vorgenommen, so dass die Korrekturkonstante mit erhöhter Genauigkeit ermittelt wird. Es kann auch ein mehrstufiger Prozeß mit sukzessiver Verschärfung der Bedingungen vorgesehen sein.
• Das gezeigte Ausführungsbeispiel überprüft daher in Schritt 305 ob ein erster Schritt bzw. eine erste Stufe bei der Ermittlung der Korrekturkonstanten bereits abgeschlossen wurde. Ist dies der Fall, so erfolgt keine weitere Überprüfung auf hohen Reibwert mehr, sondern in Schritt 308 wird ein niedriges µ bzw. ein niedriger Reibwert erkannt und somit verschärfte Bedingungen bei der Ermittlung der Korrekturkonstante zu Grunde gelegt.
• Wenn in Schritt 302 die Vorbedingungen nicht erfüllt waren, so wird in Schritt 306 überprüft, ob vorher ein hohes µ erkannt worden ist. Falls ja, wird noch für die Strecke einer Fahrzeuglänge gewartet, bis auf die Erkennung eines niedrigen Reibwerts bzw. Schritt 308 übergegangen wird und die Reibwertprüfung somit beendet wird. Falls nein, erfolgt dieser Schritt direkt.
• Zur Ermittlung der Korrekturkonstanten wird vorzugsweise aus der gemessenen Gierrate ein theoretischer Lenkwinkel λ_theo und aus den Signalen des Lenkradwinkelsensors ein gemessener Lenkwinkel λ_mess bestimmt. Anschließend wird die Differenz Δ zwischen gemessenem Lenkwinkel und theoretischem Lenkwinkel bestimmt: $$\mathrm{\Delta }={\lambda }_{mess}-{\lambda }_{theo}$$

  
• Sobald diese Differenz konstant bleibt und mit einem geringen Fehler behaftet ist, kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Korrekturkonstante gespeichert und keine weiteren Datensätze ermittelt werden. Korrekturkonstante und Fehler bzw. Vertrauensintervall und/oder Vertrauensstufe werden von Fahrzeugregelungssystemen wie dem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESC) verwendet, um korrigierte Lenkwinkel λ_K =λ_mess-Δ zu erhalten und/oder deren Genauigkeit zu beurteilen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine schnelle Ermittlung der Korrekturkonstanten ohne Kompromisse bei der Zuverlässigkeit.

Claims (12)

1. Verfahren, bei dem der Lenkwinkel eines Kraftfahrzeugs ermittelt wird, wobei anhand von Sensorsignalen über ein Fahrzeugmodell ein theoretischer Lenkwinkel berechnet und mittels eines Lenkwinkelsensors ein gemessener Lenkwinkel erfasst wird, und wobei aus der Differenz zwischen gemessenem und theoretischem Lenkwinkel eine Korrekturkonstante für den gemessenen Lenkwinkel ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Lenkwinkel oder die zugrundeliegenden Sensorsignale und der gemessene Lenkwinkel nur dann erfasst und/oder zur Ermittlung der Korrekturkonstante herangezogen werden, wenn ein geeigneter Fahrzustand erkannt wird, wobei ein geeigneter Fahrzustand daran erkannt wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt ist/sind: - Eine gemessene Querbeschleunigung unterschreitet einen Querbeschleunigungsgrenzwert - Eine gemessene Gierrate unterschreitet einen Gierratengrenzwert - Die zeitliche Änderung des gemessenen Lenkwinkels, also die Lenkgeschwindigkeit, unterschreitet einen Lenkgeschwindigkeitsgrenzwert - Eine Fahrdynamikregelung und/oder eine Bremsschlupfregelung und/oder eine Antriebsschlupfregelung ist/sind nicht aktiv - Eine Betätigung des Bremspedals unterschreitet einen Bremsgrenzwert, wobei die überprüfte/n Bedingung/en zur Erkennung eines geeigneten Fahrzustands in Abhängigkeit von der Dauer der Fahrt und/oder einem ermittelten Reibwert und/oder einer ermittelten longitudinalen Fahrtrichtung angepasst wird/werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur zwischen einem hohen und einem niedrigen Reibwert unterschieden wird, wobei solange von einem niedrigen Reibwert ausgegangen wird, bis ein hoher Reibwert erkannt wurde, und wobei die überprüfte/n Bedingung/en zur Erkennung eines geeigneten Fahrzustands gelockert werden, d.h. mindestens ein Grenzwert angehoben und/oder eine Bedingung offen gelassen, also nicht mehr überprüft wird, wenn ein hoher Reibwert und/oder eine Vorwärtsfahrt erkannt wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwert aus einer Betrachtung einer gemessenen Radbeschleunigung mindestens eines Fahrzeugrads, insbesondere der Radbeschleunigungen aller Fahrzeugräder und/oder einer Betrachtung einer gemessenen Querbeschleunigung ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass ein hoher Reibwert dann erkannt wird, wenn die Radbeschleunigung der freirollenden Räder jeweils einen ersten Beschleunigungsschwellenwert überschreitet und die Radbeschleunigung der angetriebenen Räder jeweils einen zweiten Beschleunigungsschwellenwert überschreitet oder die Radbeschleunigung der freirollenden Räder jeweils einen ersten Beschleunigungsschwellenwert überschreitet und ein Antriebsmoment eines Fahrzeugmotors einen Antriebsmomentschwellenwert überschreitet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Beschleunigungsschwellenwert in Abhängigkeit davon angepasst wird, ob eine Kurvenfahrt oder eine Geradeausfahrt vorliegt, wobei eine Kurvenfahrt vorzugsweise daran erkannt wird, dass eine oder mehrere der folgenden Bedingungen erfüllt ist/sind: • Eine gemessene Gierrate überschreitet einen Gierratenschwellenwert • Eine gemessene Querbeschleunigung überschreitet einen Querbeschleunigungsschwellenwert • Die zeitliche Änderung des gemessenen Lenkwinkels, also die Lenkgeschwindigkeit, überschreitet einen Lenkgeschwindigkeitsschwellenwert
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der theoretische Lenkwinkel oder die zugrundeliegenden Sensorsignale und der gemessene Lenkwinkel fortlaufend und/oder in festen Zeitabständen erfasst und/oder ausgewertet werden, wobei vorzugsweise anhand des Fahrzustands und/oder einer statistischen Betrachtung ein Fehler für die Korrekturkonstante ermittelt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn einer Fahrt, also solange die Dauer der Fahrt eine Zeitschwellenwert unterschreitet und/oder noch keine Korrekturkonstante ermittelt wurde, mindestens ein Grenzwert angehoben und/oder eine Bedingung offen gelassen, also nicht mehr überprüft wird, und dass in einer zweiten Stufe, also nachdem die Dauer der Fahrt den Zeitschwellenwert überschritten hat und/oder eine Korrekturkonstante ermittelt wurde die überprüften Bedingungen verschärft und/oder nicht mehr in Abhängigkeit von einem ermittelten Reibwert angepasst werden.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein ermittelter Reibwert für eine vorgegebene Zeitdauer oder eine vorgegebene Fahrstrecke, insbesondere eine Fahrzeuglänge, beibehalten wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erst dann ein Lenkwinkel ermittelt und/oder an andere Steuergeräte übermittelt wird, bis ein erster Wert für die Korrekturkonstante ermittelt wurde, wobei anschließend der gemessene Lenkwinkel fortlaufend erfasst und mittels der Korrekturkonstante in einen korrigierten Lenkwinkel umgerechnet wird.
10. Steuergerät zur Bestimmung eines Lenkwinkels eines Fahrzeugs, welches zumindest die Signale eines Lenkwinkelsensors, eines Gierratensensors und mindestens eines Raddrehzahlsensors empfängt, wobei die Sensoren in dem Steuergerät integriert oder an eine Auswerteschaltung im Steuergerät angeschlossen sind oder die Sensorsignale über einen Fahrzeugdatenbus oder Mittel zur Interprozeßkommunikation empfangen werden, gekennzeichnet durch einen Speicher, der einen oder mehrere zeitlich aufeinander folgender Datensätze aufnehmen kann, und mindestens einen Prozessor, der die Datensätze in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auswertet.
11. Steuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät Mittel zur Ansteuerung von Radbremsen umfasst, insbesondere mindestens ein Hydraulikventil und mindestens eine elektrische Pumpe, und dass das Steuergerät mindestens ein System zur Regelung der Fahrdynamik umfasst.
12. Steuergerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturkonstante und/oder ein Maß möglicher Fehler der Korrekturkonstante über eine geeignete Verbindung, insbesondere einen Fahrzeugdatenbus oder Mittel zur Interprozeßkommunikation, an andere Fahrzeugsysteme übermittelt werden, vorzugsweise ein System zur Regelung der Fahrdynamik, welches insbesondere erst dann aktiviert wird, sobald eine Korrekturkonstante übermittelt wurde.

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