DE19733674A1 - Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität in der Kurve, für ein Kraftfahrzeug, das mit einem elektronischen Antriebsschlupfregelungssystem und Motor­ steuerung ausgerüstet ist und bei dem das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen, zum Bilden einer Fahrzeug-Referenz­ geschwindigkeit und anderer Regelgrößen sowie zur Kurvenfahr­ terkennung ausgewertet wird.
Moderne Kraftfahrzeuge werden in zunehmendem Maße mit elektro­ nischen Regelungssystemen ausgerüstet, die durch Eingriff in die Bremsanlage bei zu heftiger Bremsenbetätigung (ABS) oder zu zaghafter Bremsenbetätigung (Bremsassistent), durch An­ triebsschlupfregelung (ASR) mit Hilfe der Bremsanlage und durch Motoreingriff, durch Fahrstabilitätsregelung oder Fahr­ dynamikregelung (ASMS, FDR) usw. den Fahrer unterstützen und dadurch die Fahrsicherheit erhöhen.
Die Regelungssysteme sind zum Teil sehr aufwendig. Zum Erfassen und Auswerten der Regelgrößen ist eine aufwendige Sensorik und Auswertungselektronik erforderlich. Es werden daher große Anstrengungen unternommen, die Herstellungskosten zu reduzie­ ren. Man ist bemüht, mit möglichst wenigen, einfachen Sensoren auszukommen, indem z. B. die mit Hilfe der unentbehrlichen, praktisch für alle Regelungssysteme benötigten Radsensoren gewonnenen Informationen, unter Verzicht auf zusätzliche Sen­ soren, noch besser ausgeschöpft werden. Auch ist man bemüht, die ohnehin für ein Regelungssystem benötigten Komponenten, wie Sensoren, Hydraulikventile, Hydraulikpumpen usw. auf viel­ fältige Weise zur Erhöhung der Fahrstabilität in kritischen Situationen einzusetzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die Fahrstabilität eines Fahrzeugs, das mit Antriebsschlupfregelung und Motorsteuerung ausgerüstet ist, ohne nennenswerte Erhöhung des Herstellungs­ aufwandes verbessert werden kann. Es waren insbesondere Maß­ nahmen gegen ein Übersteuern oder Untersteuern des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt gefordert.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst werden kann, dessen Besonderhei­ ten darin bestehen, daß beim Erkennen einer Übersteuerungs- oder Untersteuerungstendenz durch Erhöhen des Motor-Antriebsmoments und gleichzeitiges Abbremsen eines angetriebenen Rades ein der Übersteuerungs- bzw. Untersteuerungstendenz entgegenwirkendes, die Fahrstabilität des Fahrzeugs erhöhendes oder wiederher­ stellendes Giermoment erzeugt wird.
Bei einer Übersteuerungstendenz, die vor allem bei Fahrzeugen mit Heckantrieb auftritt, wird durch das erfindungsgemäße Ver­ fahren ein stabilisierendes Gegenmoment erzeugt. Bei einer Untersteuerung, die für Fahrzeuge mit Vorderradantrieb typisch ist, wird ein die Kurvenfahrt unterstützendes Moment produ­ ziert.
Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß sich durch eine relativ einfache Erweiterung des Antriebsschlupf­ regelungssystems die Übersteuerungs- oder die Untersteuerungs­ neigung des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt beheben und dadurch die Fahrstabilität und Fahrsicherheit des Fahrzeugs entscheidend erhöhen läßt. Durch ein aktives, d. h. von einer Bremsbetätigung unabhängiges, Abbremsen des kurvenäußeren An­ triebsrades und Erhöhen des Antriebsmomentes am zweiten Rad der Antriebsachse wird die Fahrstabilität in einer Situation mit Übersteuerungsverhalten entscheidend erhöht. Bei einer Unter­ steuerungstendenz wird das kurveninnere Antriebsrad abgebremst, das Antriebsmoment am kurvenäußeren erhöht.
Erfindungsgemäß werden die ohnehin bei einem Fahrzeug mit An­ triebsschlupfregelung vorhandenen Komponenten und Regelungs­ möglichkeiten genutzt. Alle Informationen werden aus dem Rad­ drehverhalten der einzelnen Räder abgeleitet. Durch logisches Verknüpfen und Auswerten des Drehverhaltens, das die Radsenso­ ren erfassen, wird eine Übersteuerungs- oder Untersteuerungs­ tendenz erkannt.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt eine Übersteuerungstendenz vor, wenn während einer Kur­ venfahrt beide kurvenäußeren Fahrzeugräder stabiles Drehver­ halten zeigen und wenn gleichzeitig die kurveninneren Räder instabil sind, was zum Beispiel dadurch erkennbar ist, daß die Seiten-Schlupfsumme der kurveninneren Räder einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Es ist auch möglich, die Differenz zwischen der Seiten-Schlupfsumme der kurveninneren Räder und der Seiten-Schlupfsumme der kurvenäußeren Räder zum Erkennen einer Übersteuerungstendenz auszuwerten.
Ein Hinweis auf eine Untersteuerungstendenz ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dann gegeben, wenn die kur­ veninneren Räder und das kurvenäußere Vorderrad instabil sind, während das kurvenäußere Hinterrad stabiles Drehverhalten zeigt.
Zur "Absicherung" der erkannten Situation - Übersteuerungsten­ denz oder Untersteuerungstendenz - kann zusätzlich noch das Vorhandensein oder Fehlen von "Raddynemik" überwacht werden. Wenn beim Feststellen einer Übersteuerungs- oder Untersteue­ rungstendenz die Beschleunigungen aller Räder in einem Bereich zwischen 0g und -0,7g liegen, kann man davon ausgehen, daß "keine Raddynamik" vorliegt und daher eine Übersteuerungs- oder Untersteuerungstendenz tatsächlich vorliegt.
In den Unteransprüchen sind noch andere vorteilhafte Ausfüh­ rungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die zur Veranschaulichung des Prinzips und der Wirkungsweise der Erfindung die wesentlichen Komponenten einer Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens wiedergibt.
Das abgebildete Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Kraft­ fahrzeugregelungssystem, das sowohl zur Blockierschutzregelung (ABS) als auch zur Antriebsschlupfregelung (ASR) vor gesehen ist und auch eine Motorsteuerung (AM) als Bestandteil der Antriebsschlupfregelung umfaßt.
Die Eingangs-Regelgrößen werden in bekannter Weise mit Hilfe von Rad-Drehzahlsensoren 51 bis 54 gewonnen. Nach Aufbereitung der Signale in einer Aufbereitungsschaltung 1 stehen weiter­ verarbeitbare Rad-Geschwindigkeitssignale v1 bis v4 zur Verfü­ gung. Durch logische Verknüpfung dieser Geschwindigkeitssigna­ le in einer Schaltung 2 wird eine Fahrzeug-Referenzgeschwin­ digkeit VREF erzeugt, die näherungsweise die Fahrzeuggeschwin­ digkeit wiedergibt. In einer Auswerteschaltung 3 werden in bekannter Weise aus den Rad-Geschwindigkeitssignalen v1 bis V4 und aus der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit VRFF Schlupf­ signale Ä, bis Ä4, Beschleunigungs- und Verzögerungssignale b1 bis b4 sowie noch andere für eine Regelung dieser Art benötig­ te, durch zeitliche Ableitung, durch logische Verknüpfung etc. gebildete Signale gewonnen. Auf Basis dieser Signale werden dann in der eigentlichen ABS-/ASR-Logik, symbolisiert durch eine Schaltung 4, nach vorgegebenen Regelungsprinzipien und komplexen Algorithmen Regelungssignale und Stellsignale für hydraulische Ventile eines Bremsensystems, symbolisiert durch einen Block 5, erzeugt; Block 5 stellt eine Bremsanlage BA und/oder elektrisch steuerbare Hydraulikventile HV einer sol­ chen Bremsanlage dar. Ein Eingriff in einen Antriebsmotor 6 eines Kraftfahrzeugs ist zum Beispiel dann erforderlich, wenn während eines Antriebsschlupfregelungsvorgangs der Bremsenein­ griff nicht mehr genügt oder durch eine Drosselung des Motor­ momentes ergänzt werden soll.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird außerdem eine Verar­ beitung oder Auswertung der in der Auswerteschaltung 3 gewon­ nenen Informationen in weiteren Schaltungen 7 und 8 benötigt, von denen die Schaltung 7 zur Kurvenerkennung (KVE) und die Schaltung 8 zur Ermittlung eines Übersteuerungs- oder Unter­ steuerungsverhaltens oder -tendenz vorgesehen sind.
Eine Kurvenfahrtsituation ist beispielsweise aus den unter­ schiedlichen Drehzahlmeßwerten der kurveninneren im Vergleich zu den kurvenäußeren Rädern erkennbar. Aus Schlupfbetrachtungen (Seiten-Schlupfsummen) und nach anderen bekannte Rechenmethoden läßt sich ebenfalls eine Kurvenfahrt von einer Geradeausfahrt unterscheiden. Dies geschieht in der Schaltung 7.
Eine Übersteuerungstendenz während einer Kurvenfahrt liegt vor, oder es wird als Hinweis auf eine Übersteuerungstendenz ge­ wertet, wenn während einer Kurvenfahrt die beiden kurvenäußeren Räder des Fahrzeugs stabiles Drehverhalten zeigen, die kurven­ inneren Räder dagegen zur gleichen Zeit instabil sind. Diese Instabilität läßt sich auch daraus erkennen, daß die Seiten-Schlupfsumme der kurveninneren Räder einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Eine Untersteuerungstendenz oder ein Indiz für eine Unter­ steuerung ist dagegen dann gegeben, wenn zur gleichen Zeit die kurveninneren Räder und das kurvenäußere Vorderrad instabil sind, das kurvenäußere Hinterrad dagegen stabiles Drehverhalten zeigt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren wird außerdem eine Verar­ beitung oder Auswertung der in der Auswerteschaltung 3 gewon­ nenen Informationen in weiteren Schaltungen 7 und 3 benötigt, von denen die Schaltung 7 zur Kurvenerkennung (KVE) und die Schaltung 8 zur Ermittlung eines Übersteuerungs- oder Unter­ steuerungsverhaltens oder -tendenz vorgesehen sind.
Eine Kurvenfahrtsituation ist beispielsweise aus den unter­ schiedlichen Drehzahlmeßwerten der kurveninneren im Vergleich zu den kurvenäußeren Rädern erkennbar. Aus Schlupfbetrachtungen (Seiten-Schlupfsummen) und nach anderen bekannte Rechenmethoden läßt sich ebenfalls eine Kurvenfahrt von einer Geradeausfahrt unterscheiden. Dies geschieht in der Schaltung 7.
Eine Übersteuerungstendenz während einer Kurvenfahrt liegt vor, oder es wird als Hinweis auf eine Übersteuerungstendenz ge­ wertet, wenn während einer Kurvenfahrt die beiden kurvenäußeren Räder des Fahrzeugs stabiles Drehverhalten zeigen, die kurven­ inneren Räder dagegen zur gleichen Zeit instabil sind. Diese Instabilität läßt sich auch daraus erkennen, daß die Seiten-Schlupfsumme der kurveninneren Räder einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Eine Untersteuerungstendenz oder ein Indiz für eine Unter­ steuerung ist dagegen dann gegeben, wenn zur gleichen Zeit die kurveninneren Räder und das kurvenäußere Vorderrad instabil sind, das kurvenäußere Hinterrad dagegen stabiles Drehverhalten zeigt.
Sobald eine solche Übersteuerungs- oder Untersteuerungstendenz erkannt wird, dieser zustand für eine bestimmte Mindestdauer existiert oder ein Schwellwert überschritten wird, erfolgt eine Weitergabe dieser Information über eine Signalleitung 9 zu der ABS-/ASR-Logik 4, die durch eine gestrichelt abgetrennte Zu­ satzschaltung 10 erweitert ist. In dieser Zusatzschaltung 10 wird als Folge der erkannten Übersteuerung oder Untersteuerung im Zusammenwirken mit der Schaltung 4 eine Erhöhung des An­ triebsmomentes des Antriebsmotors 6 und eine gleichzeitige Ansteuerung der Bremsanlage 5 in die Wege geleitet. Mit Hilfe der ASR-Komponenten (Hydraulikpumpe, Hydraulikventile etc.) wird gleichzeitig mit der Erhöhung des Antriebsmomentes des Antriebsmotors 6 ein bestimmtes der beiden angetriebenen Räder abgebremst; bei einem übersteuerungsverhalten des Fahrzeugs wird grundsätzlich das kurvenäußere Antriebsrad des Fahrzeugs abgebremst, bei Untersteuerung des kurveninnere. Durch dieses zusätzliche Antriebsmoment in Verbindung mit der Abbremsung des zweiten Antriebsrades wird ein der Über- oder Untersteue­ rungstendenz entgegenwirkendes Giermoment erzeugt und dadurch die gefährdete Fahrstabilität wieder hergestellt oder wesent­ lich erhöht; zur Behebung der Übersteuerung wird ein Segen­ giermoment erzeugt, zur Behebung der Untersteuerung ein die Kurvenfahrt unterstützendes Giermoment hervorgerufen. Erfindungsgemäß wird also mit einfachen Mitteln, die zu keinem oder höchstens einer unwesentlichen Erhöhung des Herstellungs­ aufwandes führen, eine Verbesserung des Fahrverhaltens in der Kurve erzielt. Da Kraftfahrzeug-Regelungssysteme der hier be­ schriebene Art heutzutage durch programmgesteuerte Schaltun­ gen, wie Mikroprozessoren oder dergleichen, realisiert werden, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich eine Änderung oder Erweiterung des Programmablaufs er­ forderlich, um das Erkennen einer Übersteuerungs- oder Unter­ steuerungstendenz und den beschriebenen Eingriff in die ABS-/ASR-Logik 4 zu realisieren. Eine Kurvenfahrterkennung ist ohnehin bereits in vielen Regelungssystemen vorhanden und wird zur Verbesserung der Regelung eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt also zu einer wesentlichen Erhöhung der Fahrstabilität bei Kurvenfahrt und Lastwechsel im Grenzbereich und den dadurch hervorgerufenen Übersteuerungs- oder Untersteuerungstendenzen. Mit Hilfe der vorhandenen Stellglieder einer ASR-Hydraulik und der Momentenschnittstelle zur Fahrzeug-Motorsteuerelektronik werden das Gegengiermoment oder das unterstützende Giermoment erzeugt. Es wird dabei aktiv über die Motorsteuerung und die Radbremse in das Rege­ lungssystem eingegriffen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität in der Kurve, für ein Kraftfahrzeug, das mit einem elektronischen Antriebs­ schlupfregelungssystem und Motorsteuerung ausgestattet ist, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und zur Gewinnung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit sowie zur Kurvenfahrterkennung und anderer Regelgrößen ausge­ wertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erkennen einer Übersteuerungs- oder Untersteuerungstendenz (8) durch Erhöhung des Motor-Antriebsmoments (6) und gleichzeitiges Abbremsen eines angetriebenen Rades ein der Übersteuerungs- bzw. Untersteuerungstendenz entgegenwirkendes, die Fahr­ stabilität erhöhendes oder wiederherstellendes Giermoment erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kurvenfahrt-Situation und/oder eine Übersteuerungs- bzw. Untersteuerungstendenz durch logisches Verknüpfen und Aus­ werten des Drehverhaltens der einzelnen Räder erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Kurvenfahrt ein stabiles Drehverhalten der beiden kurvenäußeren Räder des Fahrzeugs, wenn gleichzeitig die kurveninneren Räder des Fahrzeugs instabiles Drehver­ halten zeigen, als Übersteuerungstendenz oder als Hinweis auf eine Übersteuerungstendenz bewertet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als instabiles Drehverhalten der kurveninneren Räder angesehen wird, wenn die Seitenschlupfsumme der kurveninneren Räder einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als instabiles Drehverhalten der kurveninneren Räder angesehen wird, wenn die Differenz zwischen der Seitenschlupfsumme der kurveninneren Räder und der Seitenschlupfsumme der kurvenäußeren Räder einen vorgegebenen Differenz-Schwell­ wert überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichzeitiges instabiles Drehverhalten der kurveninneren Räder und des kurvenäußeren Vorderrades sowie ein stabiles Drehverhalten des kurvenäußeren Hinterrades als Hinweis auf eine Untersteuerungstendenz bewertet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Übersteuerungs- bzw. Untersteue­ rungstendenz nur dann erkannt wird, wenn zur gleichen Zeit das Fehlen von "Raddynamik" festgestellt wird bzw. wenn die Beschleunigung aller Räder in einem bestimmten, vor­ gegebenen Beschleunigungsband von z. B. 0g bis -0,7g liegt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erkennen einer Übersteue­ rungstendenz das kurvenäußere Antriebsrad abgebremst wird und das Antriebsmoment des kurveninneren Antriebsrad erhöht wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erkennen einer Untersteue­ rungstendenz das kurveninnere Antriebsrad abgebremst wird und das Antriebsmoment des kurvenäußeren Antriebsrad erhöht wird.
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