EP2398682A1 - Gierratenregelung bei gleichzeitiger maximalverzögerung - Google Patents

Gierratenregelung bei gleichzeitiger maximalverzögerung

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Publication number
EP2398682A1
EP2398682A1 EP09802136A EP09802136A EP2398682A1 EP 2398682 A1 EP2398682 A1 EP 2398682A1 EP 09802136 A EP09802136 A EP 09802136A EP 09802136 A EP09802136 A EP 09802136A EP 2398682 A1 EP2398682 A1 EP 2398682A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
determined
yaw moment
maximum
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09802136A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Stabrey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2398682A1 publication Critical patent/EP2398682A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00—Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/02—Active or adaptive cruise control system; Distance control
    • B60T2201/024—Collision mitigation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00—Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/02—Side slip angle, attitude angle, floating angle, drift angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/30—ESP control system
    • B60T2270/304—ESP control system during driver brake actuation

Definitions

  • wheel-specific braking interventions are usually used to stabilize the yawing motion of the vehicle in the dynamic range of the vehicle and thus to keep the vehicle manageable for the driver.
  • the braking interventions are set in such a way that they are as barely noticeable as possible and result in only a slight reduction in speed.
  • Spinning movements are automatically correctable without steering movements are required. This is achieved by selectively braking and / or accelerating and / or correcting the steering angle of individual wheels.
  • the invention relates to a method for stabilizing a vehicle in the transverse direction or the stabilization of a vehicle with respect to the rotational movement about its vertical axis, in which for a first brake force distribution, in which each vehicle is braked with the maximum braking power transferable to the road in the current driving situation maximum braking force in that the yawing moment acting on the vehicle is determined, for at least one second brake force distribution, which differs from the first brake force distribution in that at least one wheel is not braked with the maximum braking force, the yaw moment acting on the vehicle is determined, a desired yaw moment is determined and from at least the first and second brake force distributions that brake force distribution is set on the vehicle whose associated yaw moment comes closest to the desired yaw moment.
  • Known vehicle dynamics regulations delay the vehicle only weakly by their wheel-specific braking interventions. Can be despite this
  • a stabilization intervention associated with a strong deceleration has the following advantages: If a collision occurs despite the stabilization interventions, the lower vehicle speed results in a lower risk of injury. a slower vehicle has a greater damping of the yawing motion, thus facilitating stabilization for both the control system and the driver.
  • the deceleration extends the driver's options for action, since a longer time elapses before a possible collision. This leaves the driver more time for accident-preventing or reducing the severity of injuries.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the yaw moment acting on the vehicle is determined from the yaw moment components generated by the individual wheels.
  • the yaw moment can be determined in a simple manner from the sum of the yaw moment components.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the yaw moment components are determined at least from the vehicle geometry descriptive variables, the steering angle, acting on the wheel longitudinal force and acting on the wheel lateral force.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the maximum of the tire transferable to the road force is determined at least fromakigeometriechal, the vehicle mass and the current transverse and longitudinal acceleration.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the maximum transferable to the road maximum braking force from the maximum transferable to the road power and the slip angle of the tire is determined.
  • the slip angle and numerous other sizes are already available in conventional vehicle dynamics control systems.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the desired yaw moment is determined at least from the steering angle, and the vehicle longitudinal speed.
  • the invention comprises a device containing means which are designed for carrying out the method according to the invention.
  • the drawing comprises the figures 1 to 3.
  • Fig. 1 shows a flow chart for stabilization with maximum delay.
  • FIG. 2 shows the yaw moment components of the individual wheels as a function of the braking force reduction, starting from the maximum braking force, for a simulated lateral rear impact, by means of which the vehicle has been set in rotation about its vertical axis.
  • no actual yawing moment corresponding to the desired yawing moment can be achieved in any brake force reduction constellation.
  • FIG. 3 shows an unstable driving situation in which the desired yawing moment can be achieved by reducing the braking force on the right front wheel to stabilize the vehicle.
  • Brake interventions are generally chosen so that only a slight deceleration of the vehicle occurs.
  • brake assist systems and emergency braking systems generate very high deceleration values down to the physical maximum, but do without generating a stabilizing yaw torque.
  • the invention relates to a method and a device for setting a stabilizing yawing moment in a motor vehicle, wherein at the same time a maximum possible deceleration of the vehicle should be effected by the braking interventions performed. Can be reduced by intervention of a vehicle dynamics control
  • a slow vehicle has a higher damping of the yawing, so that the stabilization for both the vehicle dynamics control system and for the driver is facilitated.
  • Stabilization interventions with simultaneous maximum deceleration are appropriate when it is assumed that the driver is losing control and there is thus the risk of a collision whose severity can be alleviated by slowing down the vehicle.
  • a loss of control can be assumed, if by an initial Collision an airbag was triggered and the driver is temporarily unable to act.
  • the sequence of an embodiment of the stabilization method according to the invention is shown in FIG.
  • the set yaw moment to be set is determined by a higher-level controller instance which, for example, carries out a yaw rate control.
  • the aim of the method is to implement the requested yaw moment so that the vehicle is delayed as much as possible. This can be realized in that all four wheels are fully braked in the initial state and thus sets the maximum delay.
  • the requested yaw moment is generated by selectively braking individual wheels out of this state.
  • the process steps 1 to 6 are numbered on the left side.
  • step 1 the maximum transferable to the roadway forces F_max, i are determined in block 102 of the four wheels of the motor vehicle, wherein the index i denotes the respective wheel.
  • the forces depend essentially on the coefficient of friction between the tire and the road surface and the normal force acting on the tire.
  • the maximum transferable forces are calculated from the sizes provided by block 101, which are e.g. Vehicle geometry data, which may include vehicle mass and measured lateral and longitudinal accelerations.
  • the normal forces are e.g. calculated from the static wheel loads taking into account the pitch and roll moments resulting from lateral and longitudinal acceleration.
  • the coefficient of friction can be based on in the
  • Vehicle dynamics control available measured variables can be estimated.
  • step 2 in block 202, the maximum longitudinal force component Fx_max, i is determined on all four wheels. In this case, the total force acting on a blocked wheel is directed counter to the speed vector at the wheel contact point.
  • the maximum longitudinal force component Fx_max, i can be calculated from the maximum force F_max, i and the slip angle at the wheel.
  • the slip angles are calculated on the basis of the measurement and estimation variables available in the system.
  • the longitudinal forces are varied between zero and the maximum value previously calculated for each wheel. For each variation, using the Kamm circle, calculate the lateral force components remaining at full utilization of the tire force potential.
  • step 4 the yaw moments generated by the wheels are calculated in block 402 for these variations from the transverse and longitudinal forces. These are plotted in FIGS. 2 and 3 in the ordinate direction as a function of the deceleration ⁇ Fx applied in the abscissa direction.
  • the deceleration is determined in succession for each wheel, which determines the difference between the desired yaw moment and the sum of all
  • FIG. 3 shows a situation in which the requested yawing moment can be realized.
  • the three wheels RR, FL and RL remain fully braked and only the wheel FR has to be decelerated by approx. 2300 N. This is a stabilization with a strong delay.
  • steps 1 to 6 of the process are numbered.
  • the third column comprising blocks 102, 202, 302, 402, 502 and 602, the steps of the method are illustrated.
  • the second column from the left with the blocks 101, 201, 301 and 401 shows the essential, for the individual
  • the yawing torques generated by the individual wheels are calculated in block 402 for the debindering variations considered in block 302.
  • the steering angle and vehicle geometry data are provided in block 401.
  • the Entbremsungsvariation is selected, which minimizes the deviation between the sum of all yaw moment shares and the target yaw moment.
  • the set yaw moment Mz_set is provided by block 103, which is determined by a superimposed driving dynamics controller.
  • the brake force distribution associated with the choke variation selected in block 502 is applied via a subordinate brake force control or
  • the braking force control may be configured in an advantageous embodiment so that locking of the wheels is prevented, i.
  • the braking of the individual wheels is anti-lock braking.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs in Querrichtung, bei dem - für eine erste Bremskraftverteilung, bei welcher jedes Fahrzeugrad mit der in der momentanen Fahrsituation maximal auf die Fahrbahn übertragbaren Maximalbremskraft gebremst wird, das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment ermittelt wird, - für wenigstens eine zweite Bremskraftverteilung, welche sich von der ersten Bremskraftverteilung dadurch unterscheidet, dass wenigstens ein Rad nicht mit der Maximalbremskraft gebremst wird, das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment ermittelt wird, - ein Sollgiermoment ermittelt wird und - aus zumindest der ersten und zweiten Bremskraftverteilung diejenige Bremskraftverteilung am Fahrzeug eingestellt wird, deren zugehöriges Giermoment dem Sollgiermoment am nächsten kommt.

Description

Beschreibung
Titel
Gierratenregelung bei gleichzeitiger Maximalverzögerung
Stand der Technik
Zahlreiche Kraftfahrzeuge verfügen heute über Fahrdynamikregelungssysteme, welche durch aktive Eingriffe in die Fahrzeugbewegung die Fahrsicherheit erhöhen. Dabei werden üblicherweise radindividuelle Bremseingriffe benutzt, um die Gierbewegung des Fahrzeugs im fahrdynamischen Grenzbereich stabilisierend zu beeinflussen und so das Fahrzeug für den Fahrer beherrschbar zu halten. Die Bremseingriffe werden dabei so eingestellt, dass sie möglichst kaum spürbar sind und nur einen geringen Geschwindigkeitsabbau zur Folge haben.
Aus der DE 36 25 392 Al ist ein Regelsystem zur Verhinderung von Schleuderbewegungen eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem
Schleuderbewegungen selbsttätig korrigierbar sind, ohne dass Lenkbewegungen erforderlich sind. Dieses wird durch selektives Abbremsen und/oder Beschleunigen und/oder einer Korrektur des Lenkwinkels einzelner Räder erreicht.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs in Querrichtung bzw. die Stabilisierung eines Fahrzeugs bzgl. der Drehbewegung um seine Hochachse, bei dem für eine erste Bremskraftverteilung, bei welcher jedes Fahrzeugrad mit der in der momentanen Fahrsituation maximal auf die Fahrbahn übertragbaren Maximalbremskraft gebremst wird, das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment ermittelt wird, für wenigstens eine zweite Bremskraftverteilung, welche sich von der ersten Bremskraftverteilung dadurch unterscheidet, dass wenigstens ein Rad nicht mit der Maximalbremskraft gebremst wird, das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment ermittelt wird, - ein Sollgiermoment ermittelt wird und aus zumindest der ersten und zweiten Bremskraftverteilung diejenige Bremskraftverteilung am Fahrzeug eingestellt wird, deren zugehöriges Giermoment dem Sollgiermoment am nächsten kommt. Bekannte Fahrdynamikregelungen verzögern das Fahrzeug durch ihre radindividuellen Bremseingriffe nur schwach. Lässt sich trotz dieser
Bremseingriffe ein Unfall nicht vermeiden, dann wäre in manchen Situationen ein zu einem starken Geschwindigkeitsabbau führender Stabilisierungseingriff vorteilhaft gewesen. Ein mit einem starken Geschwindigkeitsabbau verbundener Stabilisierungseingriff weist die folgenden Vorteile auf: - kommt es trotz der Stabilisierungseingriffe zu einer Kollision, dann hat die geringere Fahrzeuggeschwindigkeit ein geringeres Verletzungsrisiko zur Folge. ein langsameres Fahrzeug weist eine höhere Dämpfung der Gierbewegung auf, so dass die Stabilisierung sowohl für das Regelungssystem als auch für den Fahrer erleichtert wird.
Durch die Verlangsamung werden die Handlungsoptionen des Fahrers erweitert, da bis zu einer möglichen Kollision eine längere Zeit vergeht. Dadurch verbleibt dem Fahrer mehr Zeit für unfallverhindernde oder die Unfallschwere mindernde Eingriffe.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment aus den von den einzelnen Rädern erzeugten Giermomentanteilen ermittelt wird. Insbesondere kann das Giermoment in einfacher Art und Weise aus der Summe der Giermomentanteile ermittelt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Giermomentanteile wenigstens aus die Fahrzeuggeometrie beschreibenden Größen, dem Lenkwinkel, der auf das Rad wirkenden Längskraft und der auf das Rad wirkenden Querkraft ermittelt werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die vom Reifen maximal auf die Fahrbahn übertragbare Kraft wenigstens aus Fahrzeuggeometriedaten, der Fahrzeugmasse sowie der momentanen Quer- und Längsbeschleunigung ermittelt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die maximal auf die Fahrbahn übertragbare Maximalbremskraft aus der maximal auf die Fahrbahn übertragbaren Kraft sowie dem Schräglaufwinkel des Reifens ermittelt wird. Der Schräglaufwinkel sowie zahlreiche weitere Größen steht in konventionellen Fahrdynamikregelungssystemen bereits ohnehin zur Verfügung.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sollgiermoment wenigstens aus dem Lenkwinkel, und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ermittelt wird.
Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, enthaltend Mittel, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind.
Die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens äußern sich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.
Die Zeichnung umfasst die Figuren 1 bis 3.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Stabilisierung mit maximaler Verzögerung.
Fig. 2 zeigt für einen simulierten seitlichen Heckaufprall, durch welchen das Fahrzeug in eine Drehung um seine Hochachse versetzt wurde, die Giermomentanteile der einzelnen Räder als Funktion des Bremskraftabbaus ausgehend von der Maximalbremskraft. Im gezeigten Beispiel kann im Rahmen der von den Reifen maximal übertragbaren Kräfte in keiner Bremskraftabbaukonstellation ein dem Sollgiermoment entsprechendes Istgiermoment erreicht werden. - A -
Fig. 3 zeigt hingegen eine instabile Fahrsituation, bei welcher das Sollgiermoment durch einen Bremskraftabbau am rechten Vorderrad zur Stabilisierung des Fahrzeugs erreicht werden kann.
Die im Rahmen einer Fahrdynamikregelung durchgeführten fahrerunabhängigen
Bremseingriffe werden im Allgemeinen so gewählt, dass nur eine geringe Verzögerung des Fahrzeugs auftritt. Im Gegensatz dazu erzeugen Bremsassistenten und Notbremssysteme sehr hohe Verzögerungswerte bis hin zum physikalischen Maximum, verzichten aber dabei auf die Erzeugung eines stabilisierenden Giermoments.
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Einstellung eines stabilisierenden Giermoments bei einem Kraftfahrzeug, wobei durch die durchgeführten Bremseingriffe zugleich eine größtmögliche Verzögerung des Fahrzeugs bewirkt werden soll. Lässt sich durch einen Eingriff einer Fahrdynamikregelung mit geringer
Fahrzeugverzögerung ein Unfall nicht vermeiden, dann erfolgt möglicherweise eine Kollision mit einer hohen Geschwindigkeit und einem entsprechend hohen Verletzungsrisiko. Wird hingegen ein Stabilisierungseingriff so durchgeführt, dass gleichzeitig ein rascher und starker Geschwindigkeitsabbau erfolgt, dann hat dies mehrere Vorteile:
- kommt es trotz der Stabilisierungseingriffe zum Unfall, dann besteht durch die geringere Geschwindigkeit auch ein geringeres Verletzungsrisiko.
- ein langsames Fahrzeug weist eine höhere Dämpfung der Gierbewegung auf, so dass die Stabilisierung sowohl für das Fahrdynamikregelungssystem als auch für den Fahrer erleichtert wird.
- durch die Verlangsamung des Fahrzeugs werden die Handlungsmöglichkeiten des Fahrers erweitert, da bis zur Kollision mit einem Objekt an einem festen Ort eine längere Zeit vergeht. Dadurch kann es dem Fahrer ermöglicht werden, unfallschweremindernd einzugreifen.
Stabilisierungseingriffe mit gleichzeitiger Maximalverzögerung sind dann angemessen, wenn von einem Kontrollverlust des Fahrers auszugehen ist und somit das Risiko einer Kollision besteht, deren Schwere durch eine Verlangsamung des Fahrzeugs gemildert werden kann. Im einfachsten Fall ist zum Beispiel von einem Kontrollverlust auszugehen, wenn durch eine initiale Kollision ein Airbag ausgelöst wurde und der Fahrer dadurch kurzzeitig handlungsunfähig ist.
Der Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stabilisierungsverfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Dabei wird davon ausgegangen, dass das einzustellende Sollgiermoment von einer übergeordneten Reglerinstanz ermittelt wird, welche beispielsweise eine Gierratenregelung durchführt. Das Ziel des Verfahrens ist es, das angeforderte Giermoment so umzusetzen, dass das Fahrzeug dabei maximal verzögert wird. Dies kann dadurch realisiert werden, dass alle vier Räder im Ausgangszustand voll gebremst sind und sich somit die maximale Verzögerung einstellt. Das angeforderte Giermoment wird erzeugt, indem einzelne Räder aus diesem Zustand heraus gezielt entbremst werden. In Fig. 1 sind auf der linken Seite die Verfahrensschritte 1 bis 6 nummeriert. In Schritt 1 werden in Block 102 die von den vier Rädern des Kraftfahrzeugs maximal auf die Fahrbahn übertragbaren Kräfte F_max,i ermittelt, wobei der Index i das jeweilige Rad kennzeichnet. Die Kräfte hängen im Wesentlichen vom Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn und der auf den Reifen wirkenden Normalkraft ab. Die Berechnung der maximal übertragbaren Kräfte erfolgt aus den Block 101 bereitgestellten Größen, welche z.B. Fahrzeuggeometriedaten, die Fahrzeugmasse und gemessene Quer- und Längsbeschleunigungen umfassen können.
Die Normalkräfte werden z.B. aus den statischen Radlasten unter Berücksichtigung der aus Quer- und Längsbeschleunigung resultierenden Nick- und Wankmomente berechnet. Der Reibwert kann auf Basis der in der
Fahrdynamikregelung verfügbaren Messgrößen geschätzt werden.
In Schritt 2 wird in Block 202 die maximale Längskraftkomponente Fx_max,i an allen vier Rädern bestimmt. Dabei ist die an einem blockierten Rad wirkende Gesamtkraft dem Geschwindigkeitsvektor am Radaufstandspunkt entgegengerichtet.
Die maximale Längskraftkomponente Fx_max,i kann aus der Maximalkraft F_max,i und dem Schräglaufwinkel am Rad berechnet werden. Die Schräglaufwinkel werden auf Basis der im System verfügbaren Mess- und Schätzgrößen berechnet. In Schritt 3 werden in Block 302 die Längskräfte zwischen Null und dem zuvor für jedes Rad berechneten Maximalwert variiert. Zu jeder Variation werden unter Ausnutzung des Kammschen Kreises die bei voller Ausnutzung des Reifenkraftpotenzials verbleibenden Querkraftkomponenten berechnet.
In Schritt 4 werden in Block 402 für diese Variationen aus den Quer- und Längskräften die von den Rädern erzeugten Giermomente berechnet. Diese sind in den Figuren 2 und 3 jeweils in Ordinatenrichtung als Funktion der in Abszissenrichtung aufgetragenen Entbremsung Δ Fx aufgetragen. Eine
Entbremsung von Null (ΔFx = 0) bedeutet eine am jeweiligen Rad vorliegende maximale Bremskraft.
Im nächsten Schritt 5 wird nacheinander für jedes Rad die Entbremsung ermittelt, welche die Differenz zwischen Sollgiermoment und der Summe aller
Giermomentanteile minimiert. In Fig. 2 wird ein hohes Sollgiermoment Mz = MSet = 1.5 -104 Nm angefordert. Dies hat zur Folge, dass die Räder vorne links (FL = „front left") und vorne rechts (FR = „front right") voll gebremst bleiben, da eine Entbremsung die von diesen Rädern erzeugten Giermomente verringern würde. Das rechte Hinterrad RR (RR = „rear right") erzeugt das höchste
Giermoment, wenn es vollständig entbremst wird, also eine Bremskraft von Null eingestellt wird. Das linke Hinterrad (RL = „rear left") erzeugt ein maximales Giermoment bei einer teilweisen Entbremsung. Im vorliegenden Fall in Fig. 2 ist das angeforderte Giermoment nicht über Bremseingriffe realisierbar, wie anhand des Summengiermoments M Act, welches die Summe der vier maximal erreichbaren Giermomentanteile darstellt, ersichtlich ist.
Um zu einem besseren Verständnis von Fig. 2 zu gelangen, wird diese hier nochmals detailliert erläutert. In Abszissenrichtung ist die Entbremsung ΔFx in der physikalischen Einheit N aufgetragen, in Ordinatenrichtung ist das
Giermoment Mz in der physikalischen Einheit Nm aufgetragen. Eine Entbremsung Null (d.h. ΔFx = 0) bedeutet, dass alle Räder maximal gebremst werden. Bei der in Fig. 2 vorliegenden Fahrsituation wurde das Fahrzeug durch eine Seitenkollision am Heck in eine Rotation um die Hochachse im Uhrzeigersinn versetzt. Die Fahrsituation ähnelt derjenigen bei einer Rechtskurve. Der Fahrzeugaufbau neigt sich in die kurvenäußere Richtung und deshalb werden die kurvenäußeren Räder auch stärker belastet. Die kurvenäußeren Räder sind bei einer Rechtskurve die linken Räder. Die stärker belasteten Räder können auch größere Bremskräfte ausüben. In Fig. 2 äußert sich dies dadurch, dass die Kurven die Räder RL (linkes Hinterrad) und FL
(linkes Vorderrad) um bis zu einer Kraft von 7000 N (ΔFx = 7000 N) entlastet werden können, deshalb erstreckt sich der von den beiden Kurven abgedeckte Bereich von ΔFx = 0 bis ΔFx = 7000 N.
Die rechten Räder RR (rechtes Hinterrad) und FR (rechtes Vorderrad) sind weniger belastet, können jeweils eine maximale Bremskraft von 2000N übertragen und können damit um maximal ΔFx = 2000 N entlastet werden.
Die vier an den Rädern in Fig. 2 eingestellten Arbeitspunkte sind mit dem Symbol „+" gekennzeichnet. Ein maximales Giermoment wird erreicht, wenn die Räder FR und FL nicht entbremst werden (dort liegt bei ΔFx = 0 das maximale
Giermoment vor), RL wird um ca. 3000 N entbremst und RR wird mit 2000 N um den für dieses Rad möglichen Maximalwert entbremst, d.h. dieses Rad wird nicht gebremst. Aber auch die Summe MAct der sich durch die gewählten Arbeitspunkte einstellenden Giermomentanteile reicht nicht aus, das gewünschte Sollgiermoment MSet zu erreichen, d.h. MAct < MSet.
Fig. 3 zeigt hingegen eine Situation, in welcher das angeforderte Giermoment realisiert werden kann. Dabei bleiben die drei Räder RR, FL und RL voll gebremst und nur das Rad FR muss um ca. 2300 N entbremst werden. Damit erfolgt hier eine Stabilisierung mit zugleich starker Verzögerung.
Im Folgenden wird Fig. 1 noch einmal detailliert erläutert.
In der linken Spalte sind die Schritte 1 bis 6 des Verfahrens durchnumeriert. In der dritten Spalte, welche die Blöcke 102, 202, 302, 402, 502 und 602 umfasst, werden die Schritte des Verfahrens dargestellt. Die zweite Spalte von links mit den Blöcken 101, 201, 301 und 401 zeigt die wesentlichen, für die einzelnen
Verfahrensschritte verwendeten Größen.
In Block 102 wird die Berechnung der an den einzelnen Rädern übertragbaren
Maximalkräfte F_max,i durchgeführt. Dazu werden in Block 101 Fahrzeuggeometriedaten, die Fahrzeugmasse und die gemessenen Quer- und Längsbeschleunigungen bereitgestellt. In Block 202 wird anschließend eine Berechnung der maximal übertragbaren Längskraft Fx_max,i an den einzelnen Rädern durchgeführt. Dies sind die bei einer Vollbremsung übertragbaren Kräfte. Dazu werden in Block 201 die geschätzten Schräglaufwinkel bereitgestellt. In Block 302 findet eine Variation der Längskräfte statt. Dazu werden ausgehend vom Vollbremszustand Entbremsungen zwischen 0% (= Vollbremsung) und 100% (= Rad ungebremst) betrachtet. Zusätzlich werden die jeweils resultierenden Querkräfte berechnet. Als zusätzliche Eingangsdaten werden dafür in Block 301 die Daten des Kamm 'sehen Kreises sowie ein einfaches Querkraftmodell für kleine Schräglaufwinkel bereitgestellt.
Abhängig von den Längs- und Querkräften werden in Block 402 die von den einzelnen Rädern erzeugten Giermomente für die in Block 302 betrachteten Entbremsungsvariationen berechnet. Als zusätzliche Eingangsdaten werden in Block 401 der Lenkwinkel sowie Fahrzeuggeometriedaten bereitgestellt.
In Block 502 wird diejenige Entbremsungsvariation ausgewählt, welche die Abweichung zwischen der Summe aller Giermomentanteile und dem Sollgiermoment minimiert.
Dazu wird von Block 103 das Sollgiermoment Mz_set bereitgestellt, welches durch einen überlagerten Fahrdynamikregler ermittelt wird.
In Block 602 wird die zur in Block 502 ausgewählten Entbremsungsvariation gehörende Bremskraftverteilung über eine unterlagerte Bremskraftregelung oder
Schlupfregelung an den einzelnen Rädern eingestellt. Insbesondere kann die Bremskraftregelung in einer vorteilhaften Ausgestaltung so ausgestaltet sein, dass ein Blockieren der Räder verhindert wird, d.h. bei den Bremsungen der einzelnen Räder handelt es sich um blockierverhindernde Bremsungen.
Es ist in einer vorteilhaften Ausführungsform möglich, das erfindungsgemäße Stabilisierungsverfahren nur nach Vorliegen einer Initialkollision des Fahrzeugs durchzuführen, nicht jedoch zur Stabilisierung bei Nichtvorliegen einer Kollision. Die Ermittlung der maximal übertragbaren Kräfte kann selbstverständlich auch mittels der in „intelligenten Reifen" enthaltenen Sensorik erfolgen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs in Querrichtung, bei dem - für eine erste Bremskraftverteilung, bei welcher jedes Fahrzeugrad (RR, RL,
FR, FL) mit der in der momentanen Fahrsituation maximal auf die Fahrbahn übertragbaren Maximalbremskraft (F_max,i) gebremst wird, das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment ermittelt wird, für wenigstens eine zweite Bremskraftverteilung, welche sich von der ersten Bremskraftverteilung dadurch unterscheidet, dass wenigstens ein Rad nicht mit der Maximalbremskraft (F_max,i) gebremst wird, das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment ermittelt wird, ein Sollgiermoment (Mz_set) ermittelt wird (103) und aus zumindest der ersten und zweiten Bremskraftverteilung diejenige Bremskraftverteilung am Fahrzeug eingestellt wird, deren zugehöriges
Giermoment (Mz)dem Sollgiermoment (Mz_set) am nächsten kommt (502).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment aus den von den einzelnen Rädern erzeugten Giermomentanteilen ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das auf das Fahrzeug wirkende Giermoment aus der Summe der Giermomentanteile ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Giermomentanteile wenigstens aus die Fahrzeuggeometrie beschreibenden Größen, dem Lenkwinkel, der auf das Rad wirkenden Längskraft und der auf das Rad wirkenden Querkraft ermittelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Reifen maximal auf die Fahrbahn übertragbare Kraft (F_max,i) wenigstens aus Fahrzeuggeometriedaten, der Fahrzeugmasse sowie der momentanen Quer- und Längsbeschleunigung ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal auf die Fahrbahn übertragbare Maximalbremskraft (Fx_max,i) aus der maximal auf die Fahrbahn übertragbaren Kraft (F_max,i) sowie dem Schräglaufwinkel des Reifens ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollgiermoment (Mz_set) wenigstens aus dem Lenkwinkel, und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den
Bremsungen der einzelnen Räder um blockierverhindernde Bremsungen handelt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsverfahren nur nach Vorliegen einer Kollision durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal auf die Fahrbahn übertragbare Maximalbremskraft mittels einer im Reifen enthaltenen Sensorik ermittelt wird.
11. Vorrichtung, enthaltend Mittel, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind.
EP09802136A 2009-02-18 2009-12-21 Gierratenregelung bei gleichzeitiger maximalverzögerung Withdrawn EP2398682A1 (de)

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DE102009000947A DE102009000947A1 (de) 2009-02-18 2009-02-18 Gierratenregelung bei gleichzeitiger Maximalverzögerung
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