DE10359393A1 - Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt. DOLLAR A Bei einem Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt werden wenigstens die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit bzw. damit physikalisch verbundene Größen erfasst. In einer Recheneinheit werden dann Ansteuergrößen für Bremsen und Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt. Gemäß der Erfindung wird eine Fahrzeugquerbeschleunigung ermittelt, die die Grenze des Komfortbereichs bestimmt. In der Recheneinheit werden die Ansteuergrößen dann derart bestimmt, dass die Querbeschleunigung des Fahrzeugs die ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigungg nicht übersteigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt.
  • Dabei ist es beispielsweise aus der DE 199 62 549 C1 bekannt, die Sicherheit bei Kurvenfahrt dadurch zu erhöhen, dass aus Signalen die aktuelle Fahrbahnkrümmung berechnet wird. Über Regeleingriffe wird dann, wenn die Fahrbahnkrümmung ein Durchfahren der Kurve mit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit nicht problemlos zulässt, die Fahrzeugverzögerung derart bestimmt, dass der maximale Querabstand des Fahrzeugs zur Fahrspurmitte minimiert wird. Hierzu wird über Eingriffe an dem Antriebsaggregat und den Bremsen die Fahrzeugverzögerung geregelt.
  • Weiterhin ist es bekannt, die Fahrzeugquerbeschleunigung durch Bremseingriffe an achsgleichen Rädern zu verringern, so dass ein Kipp-Verhinderungs-Schwellenwert der Fahrzeugquerbeschleunigung nicht überschritten wird. Gleichermaßen ist es aus der DE 199 58 221 bekannt, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs sowie die Beladung des Fahrzeugs zu ermitteln und daraus eine Grenzbeschleunigung abzuleiten, die als Indikator für ein Kippen des Fahrzeugs herangezogen wird. Es wird vorgeschlagen, die Fahrzeugquerbeschleunigung auf einen Wert unterhalb der Kippgrenze zu begrenzen und hierzu automatische Eingriffe am Antrieb und/oder der Bremse durchzuführen.
  • Im übrigen sind auch so genannte FDR- oder ESP-Systeme bekannt, bei denen durch gezielte Bremseingriffe an einzelnen oder mehreren Rädern des Fahrzeugs ein neutrales Fahrverhalten des Fahrzeugs im Grenzbereich aufrechterhalten wird und ein Über- oder Untersteuern des Fahrzeugs vermieden oder verringert wird.
  • Bei modernen Fahrzeugen ist auch aufgrund von fortgeschrittener Entwicklung von Reifen und Fahrfederung, bis hin zu aktiven Federungssystemen, ein Durchfahren von Kurven mit Fahrzeuggeschwindigkeiten möglich, die zwar vom Fahrer beherrschbar sind, ihm jedoch nicht mehr als angenehm erscheinen. Was für den Fahrer gilt, gilt in gleicher Weise auch für die anderen Fahrzeuginsassen.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein angenehmes und komfortables Durchfahren von Kurven zu ermöglichen und ein Durchfahren mit zu großen Fahrzeuggeschwindigkeiten und daraus resultierender zu großer, unangenehmer Querbeschleunigung des Fahrzeugs zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 oder dem Anspruch 11 gelöst.
  • Bei einem Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt werden wenigstens die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit bzw. damit physikalisch verbundene Größen erfasst. In einer Recheneinheit werden dann Ansteuergrößen für Bremsen und Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt. Gemäß der Erfindung wird eine Fahrzeugquerbeschleunigung ermittelt, die die Grenze des Komfortbereichs bestimmt. In der Recheneinheit werden die Ansteuergrößen dann derart bestimmt, dass die Querbeschleunigung des Fahrzeugs die ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigung nicht übersteigt.
  • Die gemäß der Erfindung ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigung ist allein an dem Komfortempfinden des Fahrers bzw. der Fahr zeuginsassen orientiert. Sie ist nicht daran orientiert, welche Kurvengeschwindigkeiten fahrbar wären. Üblicherweise liegt die sich aufgrund der fahrbaren Kurvengeschwindigkeit ergebende Querbeschleunigung wesentlich höher als die ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigung. Unter besonderen Verkehrsbedingungen, zum Beispiel bei großer Glätte oder bei quer geneigter Fahrbahn (Kippgrenze), kann die ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigung jedoch auch über der fahrbaren Querbeschleunigung liegen. Auch ein Einstellen der Fahrzeugquerbeschleunigung über ein Bedienelement ist denkbar. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Fahrer einen ermittelten Wert innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite, beispielsweise um jeweils ca. 10% nach oben und nach unten anpassen kann.
  • Gemäß der Erfindung wird somit der Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen erhöht. Dadurch dass der Fahrer in einem Bereich der Querbeschleunigungen bleibt, den er als angenehm empfindet, wird das Fahrzeug für ihn auch leichter beherrschbar. Damit wird auch die Fahrsicherheit erhöht. Der Bereich dessen, was als angenehm empfunden wird, ist einerseits fahrerabhängig und andererseits auch vom Verhalten des Fahrzeugs beeinflusst. Der Wertebereich der ermittelten Fahrzeugquerbeschleunigung ist daher vorzugsweise empirisch bestimmbar. Hierzu können sowohl Probefahrten mit realen Fahrzeugen als auch entsprechende Fahrten in Fahrsimulatoren, die die Querbeschleunigung des Fahrzeugs zurückmelden, herangezogen werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Fahrzeugquerbeschleunigung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten werden auch höhere Querbeschleunigungen des Fahrzeugs erreicht, aber das Empfinden der Fahrzeuginsassen nimmt in diesem Fall auch höhere Werte der Querbeschleunigung als angenehm wahr. Durch entsprechende Anpassung der Beziehung der Fahrzeugquerbeschleunigung zur Fahrzeuggeschwindigkeit kann dieses Empfinden berücksichtigt werden.
  • Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Fahrzeugquerbeschleunigung in Abhängigkeit von vorangehenden Fahrpedalbetätigungen und Fahrpedalbetätigungsgeschwindigkeiten ermittelt. Die Art und Weise, Fahrpedale zu betätigen, lässt auf das Fahrverhalten des Fahrers schließen. So wird ein sportlicher Fahrer eher schnelle Fahrpedalbetätigungen mit großer Amplitude durchführen als ein weniger sportlicher Fahrer. Damit steigt üblicherweise jedoch auch der Bereich der Querbeschleunigungen, die als angenehm empfunden werden an. Andererseits lassen abrupte Fahrpedalbetätigungen, beispielsweise ein schlagartiges Zurücknehmen des Gaspedals mit maximaler Geschwindigkeit und damit korreliertes Einlenken auf den Beginn einer Kurve schließen, die mit großer oder zu großer Geschwindigkeit angesteuert wurde. Hier ist dann ein Begrenzen der Fahrzeugquerbeschleunigung sinnvoll, mit Beginn dieser Regelung wird möglichst die Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert. Hierzu wird einerseits der Antrieb dementsprechend angesteuert. Andererseits kann die Fahrzeuggeschwindigkeit besonders rasch durch einen Bremseingriff reduziert werden. Beide Eingriffe können jeweils für sich alleine oder gemeinsam im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden.
  • Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ermitteln der Fahrzeugquerbeschleunigung dann, wenn der Beginn einer Kurvenfahrt erkannt wird. Das Erkennen einer Kurvenfahrt kann außer aus dem Handeln des Fahrers auch aus Navigationseinrichtungen oder optischen Fahrbahnerkennungssystemen abgeleitet werden. Diese Einrichtungen ermöglichen neben dem reinen Erkennen der Kurvenfahrt auch das Ermitteln des Kurvenradius und damit der maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die bei Erreichen der Fahrzeugquerbeschleunigung gegeben ist. Damit kann der Eingriff vorausschauend so erfolgen, dass durch Bremseingriff und Eingriff in die Antriebs einheit die Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend reduziert wird.
  • Es ist allerdings auch möglich, dass der Beginn der Kurvenfahrt aufgrund des Signalverlaufs wenigstens eines der Signale aus Lenkradstellung, Rücknahmegeschwindigkeit des Gaspedals und ermitteltem Verlauf der Fahrbahn erkannt wird. Gerade die Verbindung aus Gaspedalbetätigung und Lenkradbetätigung kann es erlauben, auf Kurvenfahrt zu schließen. Weiterführende Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass ein die Querbeschleunigung des Fahrzeugs begrenzender Regeleingriff nur durchgeführt wird, wenn der Beginn einer Kurvenfahrt erkannt wird.
  • Gemäß weiterführender Ausgestaltung der Erfindung wird die Fahrzeugquerbeschleunigung derart ermittelt, dass ein Untersteuern des Fahrzeugs begrenzt oder vermieden wird. Es kann Fahrer geben, die Querbeschleunigungen des Fahrzeugs als angenehm empfinden, die in diesen beginnenden Bereich der Instabilität des Fahrzeugs hineinreichen. Ein solches Verhalten des Fahrzeugs kann jedoch den Fahrer zu falschem Fahrverhalten veranlassen. Daher kann gemäß der Erfindung ein neutrales Fahrverhalten dadurch erreicht werden, dass ein entsprechendes Bestimmen der zulässigen Querbeschleunigung erfolgt.
  • Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der Komfortbereich in Abhängigkeit der Abstimmung des Fahrzeugs, insbesondere der Federung und der Federdämpfung der Karosserie, vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung betrachtet, bestimmt. Das Verhalten des Fahrzeugaufbaus, insbesondere das Wankverhalten oder die durch ein aktives Federungssystem (ABC-System) erzeugte Bewegung des Fahrzeugaufbaus beeinflussen das Empfinden der Querbeschleunigung durch den Fahrer. Andererseits wenden sich zum Beispiel straffer gefederte Fahrzeuge an ein anderes Fahrerkollektiv, so dass hierdurch das Empfinden von Querbeschleunigungen von anderen Fahrerkollektiven abweicht. Insbesondere kann ein auftretendes bzw, bevorste hendes Untersteuern des Fahrzeugs durch geeignete Beeinflussung des aktiven Federsystems unterdrückt werden, wobei ein gleichzeitiger Eingriff in die Bremsen und/oder in die Antriebseinheit des Fahrzeugs möglich ist.
  • An dieser Stelle sei die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegende allgemeine Idee wie folgt zusammengefasst:
    Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt. Hierzu wird wenigstens die Querbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst und in einer Recheneinheit werden Ansteuergrößen für Bremsen und Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt. Erfindungsgemäß wird zum einen eine Fahrzeugquerbeschleunigung ermittelt, die die Grenze des Komfortbereichs bestimmt und zum anderen bestimmt die Recheneinheit die Ansteuergrößen derart, dass die Querbeschleunigung des Fahrzeugs die ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigung nicht übersteigt.
  • Im Sinne des erfindungsgemäßen Steuer- oder Regelverfahrens hat die Fahrzeugquerbeschleunigung die Bedeutung eines Sollwertes und die Querbeschleunigung des Fahrzeuges hat die Bedeutung eines Istwertes.
  • Die Erkennung bzw. Überprüfung, ob eine Kurvenfahrt vorliegt, wird mit Hilfe der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Giergeschwindigkeit bzw. damit physikalisch verbundener Größen vorgenommen.
    •
  • Im übrigen ist die Erfindung nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigt die einzige Figur ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in der zugehörigen erfindungsgemäßen Vorrichtung abläuft.
  • Gemäß den Schritten 101 und 102 werden die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit der Recheneinheit zugeführt. Damit wird gemäß dem Schritt 103 überprüft, ob eine Kurvenfahrt vorliegt oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so wird zum Schritt 101 zurückgesprungen. Andernfalls wird gemäß dem Schritt 104 die entsprechende Fahrzeugquerbeschleunigung ermittelt, die noch als für den Fahrer angenehm angesehen wird. Danach werden gemäß dem Schritt 105 die Antriebseinheit und die Bremsen des Fahrzeugs im Sinne des Erzeugens einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die unterhalb der ermittelten Fahrzeugquerbeschleunigung liegt, angesteuert. Dies wird insbesondere durch Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht. Bei den Eingriffen in die Antriebseinheit handelt es sich um Motoreingriffe und gegebenenfalls um Eingriffe in das Schaltgetriebe des Fahrzeugs, sofern es hierfür ausgelegt ist. Im Anschluss an den Schritt 105 wird wieder zum Schritt 101 zurückgesprungen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist den Rädern des Fahrzeugs zugeordnete Raddrehzahlsensoren, einen zur Erfassung der Querbeschleunigung des Fahrzeugs vorgesehenen Querbeschleunigungssensor, einen zur Erfassung der Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs vorgesehenen Giergeschwindigkeitssensor und einen Lenkwinkelsensor, der zur Erfassung des an den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs eingestellten Lenkwinkels dient, auf. Die Signale des Lenkwinkelsensors erlauben insbesondere eine Aussage über das Vorliegen einer Kurvenfahrt. In Abhängigkeit der von den Raddrehzahlsensoren gelieferten Signale wird die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Die Raddrehzahlsensoren, der Querbeschleunigungssensor, der Giergeschwindigkeitssensor sowie der Lenkwinkelsensor sind vorzugsweise Bestandteil eines im Fahrzeug vorhandenen Elektronischen Stabilitäts-Programms (ESP) .

Claims (11)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt, wobei wenigstens die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Giergeschwindigkeit bzw. damit physikalisch verbundene Größen erfasst werden, wobei in einer Recheneinheit Ansteuergrößen für Bremsen und Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeugquerbeschleunigung ermittelt wird, die die Grenze des Komfortbereichs bestimmt und dass die Recheneinheit die Ansteuergrößen derart bestimmt, dass die Querbeschleunigung des Fahrzeuges die ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigung nicht übersteigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugquerbeschleunigung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugquerbeschleunigung in Abhängigkeit von vorangehenden Fahrpedalbetätigungen und Fahrpedalbetätigungsgeschwindigkeiten ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Fahrzeugquerbeschleunigung dann erfolgt, wenn der Beginn einer Kurvenfahrt erkannt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn der Kurvenfahrt aufgrund des Signalverlaufs wenigstens eines der Signale aus Lenkradstellung, Rücknahmegeschwindigkeit des Gaspedals und ermitteltem Verlauf der Fahrbahn erkannt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Querbeschleunigung des Fahrzeugs begrenzender Regeleingriff durchgeführt wird, wenn der Beginn einer Kurvenfahrt erkannt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugquerbeschleunigung derart ermittelt wird, dass ein Untersteuern des Fahrzeugs begrenzt oder vermieden wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Komfortbereich in Abhängigkeit der Abstimmung des Fahrzeugs, insbesondere der Federung und der Federdämpfung der Karosserie, vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung betrachtet, bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrzeug ein Bedienelement zur Vorgabe eines Wertes der ermittelten Fahrzeugquerbeschleunigung innerhalb eines Wertebereiches vorgesehen ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement der Anpassung des Wertes um einen ermittelten Wert dient.
  11. Verfahren zum Bestimmen der Dynamik eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt, wobei wenigstens die Querbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst wird, wobei in einer Recheneinheit Ansteuergrößen für Bremsen und Antriebseinheit des Fahrzeugs bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrzeugquerbeschleunigung ermittelt wird, die die Grenze des Komfortbereichs bestimmt und dass die Recheneinheit die Ansteuergrößen derart bestimmt, dass die Querbeschleunigung des Fahrzeugs die ermittelte Fahrzeugquerbeschleunigung nicht übersteigt.
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8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8139 Disposal/non-payment of the annual fee