DE102014208625A1 - Method for regulating the driving dynamics of a motor vehicle - Google Patents

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Ulrich Stählin
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs, welches ein elektronisches Bremssystem mit fahrerunabhängig ansteuerbaren Radbremsen an allen Rädern und/oder eine fahrerunabhängig einstellbare elektronische Lenkung aufweist, wobei ein Ist-Fahrzustand und ein Soll-Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, und wobei das elektronische Bremssystem und/oder die elektronische Lenkung zur Beeinflussung des Fahrzustands angesteuert werden, wenn eine instabile Fahrsituation erkannt wurde, wobei das Kraftfahrzeug mindestens einen in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensor aufweist, bei dem Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Erfindungsgemäß wird mindestens eine fahrdynamische Größe bei der Ermittlung des Ist-Fahrzustands anhand des optischen Sensors mit den Schritten • Belichten des Sensors für eine vorgegebene Zeitdauer, • Suchen eines Glanzpunkts, und • Ermitteln eines Werts für die fahrdynamische Größe anhand einer Bestimmung mindestens einer geometrischen Größe einer durch den Glanzpunkt verursachten Spur bestimmt. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for controlling the driving dynamics of a motor vehicle having an electronic brake system with independently controllable wheel brakes on all wheels and / or a driver-independent adjustable electronic steering, wherein an actual driving state and a target driving state of the motor vehicle are determined, and wherein the electronic brake system and / or the electronic steering system are controlled to influence the driving state when an unstable driving situation has been detected, the motor vehicle having at least one optical sensor connected in fixed alignment with the motor vehicle, having image data of an image of at least one stationary object point Outside space of the motor vehicle are detected. According to the invention, at least one vehicle dynamic quantity is determined in the determination of the actual driving state on the basis of a determination of at least one geometric variable on the basis of the optical sensor with the steps: exposing the sensor for a predefined period of time, finding a highlight, and determining a value for the vehicle dynamic variable a track caused by the highlight. Furthermore, the invention relates to a system for stabilizing a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und ein System zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff von Anspruch 9. The invention relates to a method for controlling the driving dynamics of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a system for stabilizing a motor vehicle according to the preamble of claim 9.

Fahrdynamikregelsysteme in modernen Kraftfahrzeugen erfassen die Fahrzeugbewegungen mithilfe von Sensoren und bewerten diese anhand von Modellen, um eine instabile Fahrsituation zu erkennen, bei der das Fahrzeug den Fahrervorgaben nur noch eingeschränkt bzw. gar nicht folgt. Wenn eine derartige instabile Fahrsituation, wie z.B. ein Schleudern des Fahrzeugs, festgestellt worden ist, stabilisiert ein Fahrdynamikregelsystem, dessen Struktur beispielsweise aus der EP 0 792 229 B1 bekannt ist, das Fahrzeug durch Bremsenund/oder Lenkeingriffe. Die Sensorik der Fahrdynamikregelsysteme umfasst in der Regel Raddrehzahlsensoren, einen Längs- und/oder Querbeschleunigungssensor, einen Gierratensensor und einen Lenkwinkelsensor. In vielen Fällen erfolgt eine Regelung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit, da diese anhand der Sensorsignale gut ermittelt werden kann. Eine Berechnung des Schwimmwinkels durch Integration hat den Nachteil, besonders fehlerbehaftet zu sein, da unter anderem aufgrund der Beiträge von Konstanten zum Integral große Fehler auftreten können.Vehicle dynamics control systems in modern vehicles use sensors to record vehicle movements and evaluate them using models in order to detect an unstable driving situation in which the vehicle only follows the driver's instructions to a limited degree or not at all. When such an unstable driving situation, such as a skid of the vehicle, has been determined stabilizes a vehicle dynamics control system whose structure, for example, from EP 0 792 229 B1 the vehicle is known by braking and / or steering interventions. The sensors of the vehicle dynamics control systems generally comprise wheel speed sensors, a longitudinal and / or lateral acceleration sensor, a yaw rate sensor and a steering angle sensor. In many cases, a control of the float angle velocity takes place, since it can be well determined on the basis of the sensor signals. A calculation of the slip angle by integration has the disadvantage of being particularly error-prone, since, inter alia, due to the contributions of constants to the integral large errors can occur.

Darüber hinaus werden Fahrzeuge in zunehmendem Maße mit Fahrerassistenzsystemen ausgerüstet, bei denen das Umfeld des Fahrzeugs mithilfe von optischen Sensoren erfasst wird, um beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch an die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs anzupassen oder eine drohende Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt im Umfeld des Fahrzeugs frühzeitig zu erkennen und Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision einzuleiten. In addition, vehicles are increasingly equipped with driver assistance systems in which the environment of the vehicle is detected by means of optical sensors, for example, to automatically adapt the vehicle speed to the speed of a preceding vehicle or an imminent collision of the vehicle with an object in the vicinity of the vehicle early to recognize and to initiate measures to avoid the collision.

Aus der DE 10 2006 036 921 A1 ist ein Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs mittels eines in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensors in einem ersten Zeitpunkt und in einem zweiten Zeitpunkt erfasst werden. Anhand eines Vergleichs der in dem ersten Zeitpunkt erfassten Bilddaten und der in dem Zeitpunkt erfassten Bilddaten werden eine Quergeschwindigkeit und/oder eine Gierwinkeländerung des Kraftfahrzeugs ermittelt. Anhand der ermittelten Quergeschwindigkeit und/oder Gierwinkeländerung wird ein Fahrzustand des Kraftfahrzeugs bewertet, und in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Bewertung wird der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beeinflusst.From the DE 10 2006 036 921 A1 a method for stabilizing a motor vehicle is known in which image data of an image of at least one stationary object point having outer space of the motor vehicle are detected by means of a fixed alignment with the motor vehicle associated optical sensor at a first time and at a second time. Based on a comparison of the image data acquired at the first time and the image data acquired at the time, a lateral velocity and / or a yaw angle change of the motor vehicle are determined. On the basis of the determined lateral velocity and / or yaw angle change, a driving state of the motor vehicle is evaluated, and depending on a result of the evaluation, the driving state of the motor vehicle is influenced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches und vorzugsweise schnell ausführbares Verfahren zur Fahrdynamikregelung und ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes System anzugeben.The object of the present invention is to provide a simple and preferably quickly executable method for driving dynamics control and a system suitable for carrying out the method.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device having the features of claim 9.

Es wird also ein Verfahren zur Regelung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, welches ein elektronisches Bremssystem mit fahrerunabhängig ansteuerbaren Radbremsen an allen Rädern und/oder eine fahrerunabhängig einstellbare elektronische Lenkung aufweist, wobei ein Ist-Fahrzustand und ein Soll-Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, und wobei das elektronische Bremssystem und/oder die elektronische Lenkung zur Beeinflussung des Fahrzustands angesteuert werden, wenn anhand einer Bewertung des Ist-Fahrzustands des Kraftfahrzeugs eine instabile Fahrsituation erkannt wurde, wobei das Kraftfahrzeug mindestens einen in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensor aufweist, bei dem Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Erfindungsgemäß wird mindestens eine fahrdynamische Größe bei der Ermittlung des Ist-Fahrzustands anhand des optischen Sensors erfasst, wobei die Schritte

  • • Belichten des Sensors für eine vorgegebene Zeitdauer,
  • • Suchen eines Glanzpunkts, und
  • • Ermitteln eines Werts für die fahrdynamische Größe anhand einer Bestimmung mindestens einer geometrischen Größe einer durch den Glanzpunkt verursachten Spur
durchgeführt werden.Thus, a method is provided for regulating the driving dynamics of a motor vehicle, which has an electronic brake system with driver-independently controllable wheel brakes on all wheels and / or a driver-independently adjustable electronic steering, wherein an actual driving state and a target driving state of the motor vehicle are determined, and wherein the electronic brake system and / or the electronic steering are controlled to influence the driving condition when an unstable driving situation has been detected based on an assessment of the actual driving state of the motor vehicle, wherein the motor vehicle has at least one connected in fixed alignment with the motor vehicle optical sensor at the image data of an image of at least one stationary object point having outer space of the motor vehicle are detected. According to the invention, at least one vehicle-dynamic variable is detected in the determination of the actual driving state on the basis of the optical sensor, wherein the steps
  • Exposure of the sensor for a predetermined period of time,
  • • Find a highlight, and
  • Determining a value for the dynamic driving quantity based on a determination of at least one geometric size of a track caused by the highlight
be performed.

Eine instabile Fahrsituation kann hierbei gemäß an sich bekannten Kriterien erkannt werden. Beispielsweise kann eine Abweichung zwischen einer den Ist-Fahrzustand charakterisierenden gemessenen Gierrate und einer insbesondere anhand eines Fahrzeugmodells und Fahrervorgaben wie dem Lenkwinkel ermittelten Soll-Gierrate betrachtet werden, wobei eine instabile Fahrsituation als erkannt gilt, wenn diese Abweichung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Alternativ kann zur Erkennung eines instabilen Fahrzustands bewertet bzw. überprüft werden, ob der Schwimmwinkel β und/oder die Schwimmwinkelgeschwindigkeit betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. Somit kann anhand eines Vergleichs zwischen Soll- und Ist-Fahrzustand oder alleine anhand einer Bewertung des Ist-Fahrzustands eine instabile Fahrsituation erkannt werden. Durch Brems- und/oder Lenkungseingriffe erfolgt daraufhin eine Beeinflussung des Fahrzustands, um die Fahrstabilität zu sichern bzw. wieder einen stabile Fahrsituation herzustellen.An unstable driving situation can be detected according to known criteria. For example, a deviation between a measured yaw rate characterizing the actual driving state and a target yaw rate determined in particular on the basis of a vehicle model and driver specifications such as the steering angle can be considered, an unstable driving situation being recognized as detected if this deviation exceeds a predetermined threshold value. Alternatively, it can be evaluated or checked to detect an unstable driving state, whether the slip angle β and / or the float angle velocity amount exceed a predetermined threshold. Thus, based on a comparison between desired and actual driving state or alone based on an assessment of the actual driving state an unstable Driving situation are detected. By braking and / or steering interventions then takes place an influence on the driving condition to ensure the driving stability or to restore a stable driving situation.

Unter einem Objektpunkt ist zweckmäßigerweise ein Punkt eines von dem optischen Sensor erfassten Objekts im Außenraum des Fahrzeugs zu verstehen. Die Bildkoordinaten des Objektpunktes geben die Position des Objektpunktes bzw. des Bildes des Objektpunktes innerhalb eines erfassten Bildes an. Bei einem gerasterten aus einer Vielzahl von Pixeln bestehenden Bild entsprechen die Bildkoordinaten beispielsweise den Koordinaten des Pixel, das den Objektpunkt enthält. Die Veränderung der Bildkoordinaten eines Objektpunktes gibt die Bewegung des Objektpunktes durch das Bild bzw. die Bildebene an, die auch als optischer Fluss des Objektpunktes bezeichnet werden kann.An object point is expediently to be understood as meaning a point of an object detected by the optical sensor in the exterior of the vehicle. The image coordinates of the object point indicate the position of the object point or the image of the object point within a captured image. For example, in a rasterized image consisting of a plurality of pixels, the image coordinates correspond to the coordinates of the pixel containing the object point. The change in the image coordinates of an object point indicates the movement of the object point through the image or the image plane, which can also be referred to as the optical flow of the object point.

Ein Glanzpunkt wird vorzugsweise daran erkannt, dass die während der Belichtungszeit erfasste Intensität einen vorgegebenen Intensitätsschwellenwert überschreitet, und die Ausdehnung in mindestens einer Dimension unterhalb eines vorgegebenen Ausdehnungsschwellenwerts liegt. Ist ein in fester Ausrichtung mit dem Fahrzeug verbundener optischer Sensor – wie insbesondere eine Kamera – senkrecht auf den Boden gerichtet, so verursacht eine nahezu punktförmige Lichtquelle hoher Intensität eine Spur, welche zumindest näherungsweise die Form einer Linie hat. A highlight is preferably recognized by the fact that the intensity detected during the exposure time exceeds a predetermined intensity threshold and the extent is at least one dimension below a predetermined expansion threshold. If an optical sensor connected in fixed alignment with the vehicle-in particular a camera-is directed perpendicularly to the ground, then a nearly point-like high-intensity light source causes a track which at least approximately has the shape of a line.

Dadurch, dass die mindestens eine fahrdynamische Größe bei der Ermittlung des Ist-Fahrzustands anhand des optischen Sensors erfasst wird, kann eine Fahrdynamikregelung mit erhöhter Zuverlässigkeit und/oder erweiterter Funktionalität realisiert werden. Eine Auswertung eines oder mehrerer Glanzpunkte eines mit einem optischen Sensor aufgenommenen Bildes hat den Vorteil, dass modellunabhängig und mit einem geringen Rechenaufwand auch fahrdynamische Größen wie der Schwimmwinkel und/oder die Quergeschwindigkeit erfasst werden können, die einer direkten Messung mittels der üblichen Sensoren einer Fahrdynamikregelung nicht zugänglich sind. Besonders wenn zumindest eine Teilfläche des optischen Sensors senkrecht oder nahezu senkrecht auf den Boden schaut, kann die Auswertung mit einem sehr geringen Rechenaufwand erfolgen.Due to the fact that the at least one vehicle-dynamic variable is detected in the determination of the actual driving state on the basis of the optical sensor, a vehicle dynamics control can be realized with increased reliability and / or extended functionality. An evaluation of one or more highlights of an image taken with an optical sensor has the advantage that model-independent and with little computational effort also driving dynamics variables such as the slip angle and / or the lateral velocity can not be detected, the direct measurement by means of the usual sensors of a vehicle dynamics control are accessible. Especially when at least a partial area of the optical sensor looks perpendicular or almost perpendicular to the ground, the evaluation can be carried out with a very low computational effort.

Im Hinblick auf eine besonders zuverlässige Ermittlung der fahrdynamische/n Größe/n ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei, vorzugsweise mindestens zehn, Glanzpunkte betrachtet werden, und wenn eine Plausibilisierung und/oder Mittelwertbildung zwischen den aus einer Betrachtung der verschiedenen Glanzpunkte ermittelten fahrdynamischen Größe/n stattfindet.With regard to a particularly reliable determination of the driving dynamics / n size / n, it is advantageous if at least two, preferably at least ten, highlights are considered, and if a plausibility and / or averaging between the determined from a consideration of the various highlights driving dynamics size / n takes place.

Es ist zweckmäßig, wenn die vorgegebene Zeitdauer nach Maßgabe einer mittels mindestens eines unabhängigen Sensors, insbesondere mindestens eines Raddrehzahlsensors und/oder eines Satellitennavigationssystems, erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird und/oder die vorgegebene Zeitdauer anhand einer mathematischen Funktion vorgegebener Periodizität eingestellt wird. Indem die vorgegebenen Zeitdauer anhand der mittels eines dieser Sensoren erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und/oder eingestellt wird, kann sichergestellt werden, dass die Spur eines Glanzpunkts unter den aktuellen Fahrtbedingungen hinsichtlich einer Auswertung besonders geeignete Abmessungen auf der Sensoroberfläche bzw. dem Bild hat. Eine mathematische Funktion vorgegebener Periodizität ermöglicht es insbesondere intermittierend unterschiedliche Belichtungszeiten bzw. vorgegebenen Zeitdauern einzustellen und somit ein unerkanntes Aliasing zu vermeiden bzw. zu erkennen. Dadurch, dass die Belichtungszeit von außen vorgegeben wird, kann der optische Sensor, insbesondere eine Kamera, besonders einfach aufgebaut sein und/oder die Ansteuerung bzw. Auswertung mit einem besonders geringen Rechenaufwand durchgeführt werden.It is expedient if the predetermined time duration is set in accordance with a vehicle speed detected by at least one independent sensor, in particular at least one wheel speed sensor and / or a satellite navigation system, and / or the predetermined time duration is set on the basis of a mathematical function of predetermined periodicity. By determining and / or adjusting the predefined time duration on the basis of the vehicle speed detected by one of these sensors, it can be ensured that the trace of a highlight under the current driving conditions has particularly suitable dimensions on the sensor surface or the image with respect to an evaluation. A mathematical function of predetermined periodicity makes it possible, in particular, to set intermittently different exposure times or predetermined time periods, and thus to avoid or detect undetected aliasing. Due to the fact that the exposure time is predetermined from the outside, the optical sensor, in particular a camera, can be constructed particularly simply and / or the control or evaluation can be carried out with a particularly low computational outlay.

Bevorzugt umfasst ein Belichten des Sensors für eine vorgegebene Zeitdauer auch eine Addition mehrerer aufeinanderfolgend erfasster Bilder des optischen Sensors, deren Belichtungszeit einem Anteil der vorgegebenen Zeitdauer entspricht. Häufig werden optische Sensoren bzw. Kameras zum Aufnehmen eines Films verwendet, wobei also in regelmäßigen Zeitabständen Bilder mit einer gegebenenfalls von der aufgenommenen Szene abhängigen, aber in jedem Fall durch die Wiederholfrequenz begrenzten Belichtungszeit aufgenommen werden. Um ein für die Auswertung bzw. Ermittlung der fahrdynamischen Größe gut geeignetes Bild zu erhalten, bietet sich die Addition mehrerer aufeinanderfolgender Bilder an. An exposure of the sensor for a predetermined period of time preferably also comprises an addition of a plurality of successively acquired images of the optical sensor whose exposure time corresponds to a portion of the predetermined time duration. Frequently, optical sensors or cameras are used to record a film, ie images are taken at regular intervals with an optionally dependent on the recorded scene, but limited in each case by the repetition frequency exposure time. In order to obtain a picture which is well suited for the evaluation or determination of the dynamic driving quantity, the addition of several successive pictures is useful.

Zweckmäßigerweise wird eine Ausrichtung des optischen Sensors bezogen auf die Fahrzeuglängsachse ermittelt, wobei anhand mindestens eines unabhängigen Sensors, insbesondere eines Lenkwinkelsensors und/oder eines Gierratensensors und/oder eines Querbeschleunigungssensors, eine Geradeausfahrt erkannt wird, und wobei die Ausrichtung des optischen Sensors nach Maßgabe mindestens eines während einer erkannten Geradeausfahrt erfassten Bildes ermittelt wird. Besonders dann, wenn der optische Sensor die Fahrbahn nur im Randbereich erfasst, so dass es zu optischen Verzerrungen kommen kann, bietet sich eine derartige Kalibrierung der Sensorlage an. Indem bei einer Geradeausfahrt, d.h. einer definierten Fahrsituation ein oder mehrere Glanzpunkte erfasst und ausgewertet werden, lässt sich die Ausrichtung des Sensors einfach und zuverlässig ermitteln.Appropriately, an alignment of the optical sensor is determined with respect to the vehicle longitudinal axis, wherein at least one independent sensor, in particular a steering angle sensor and / or a yaw rate sensor and / or a lateral acceleration sensor, a straight-ahead driving is detected, and wherein the orientation of the optical sensor in accordance with at least one detected during a recognized straight ahead driving image. Especially when the optical sensor detects the roadway only in the edge region, so that it can lead to optical distortions, offers such a calibration of the sensor position. By at a Driving straight ahead, ie detecting and evaluating one or more highlights of a defined driving situation, the alignment of the sensor can be determined simply and reliably.

Vorzugsweise wird der Schwimmwinkel als eine fahrdynamische Größe ermittelt, wobei zur Ermittlung des aktuellen Schwimmwinkels die geometrische Größe eines Winkels zwischen der Spur, welche zumindest näherungsweise die Form einer Linie hat, und einer vorgegebenen Richtung bestimmt wird. Vorteilhaft wird bei dieser Weiterbildung ein Schwimmwinkel ermittelt, der als Regelgröße für eine Schwimmwinkelregelung herangezogen werden kann. Im Gegensatz zu dem Vorgehen bei bekannten Fahrdynamikregelungen, bei denen in der Regel modellbasierte Verfahren zum Schätzen des Schwimmwinkels vorgesehen sind, wird der Schwimmwinkel hier ebenfalls modellunabhängig ermittelt. Preferably, the slip angle is determined as a dynamic driving variable, wherein for determining the current slip angle, the geometric size of an angle between the track, which has at least approximately the shape of a line, and a predetermined direction is determined. Advantageously, a float angle is determined in this development, which can be used as a control variable for a float angle control. In contrast to the procedure in known vehicle dynamics regulations, in which usually model-based methods are provided for estimating the slip angle, the slip angle is also determined here model-independent.

Insbesondere wird der Schwimmwinkel zur Bestimmung eines Schräglaufwinkels wenigstens eines Rades des Kraftfahrzeugs herangezogen wird. Bekanntermaßen bewirkt der Schräglaufwinkel eines Rades eine auf das Rad wirkende Seitenführungskraft, die das Kraftfahrzeug bei einer Kurvenfahrt auf seiner Bahn hält. Ab einem bestimmten Maximumwert des Schräglaufwinkels beginnen die Räder jedoch zu gleiten. Die Seitenführungskraft kann dann nicht mehr erhöht werden, sondern nimmt sogar mit weiter steigendem Schräglaufwinkel leicht ab. Dadurch wird das Kraftfahrzeug instabil und gerät möglicherweise ins Schleudern. In particular, the slip angle is used to determine a slip angle of at least one wheel of the motor vehicle. As is known, the slip angle of a wheel causes a cornering force acting on the wheel which keeps the motor vehicle on its path when cornering. From a certain maximum value of the slip angle, however, the wheels start to slide. The cornering force can then no longer be increased, but decreases even with increasing skew angle slightly. As a result, the motor vehicle becomes unstable and may be skidding.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens und des Fahrdynamikregelsystems beinhaltet daher, dass der Schräglaufwinkel mit einem Maximumwert verglichen wird, und dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs reduziert wird, wenn der Schräglaufwinkel betragsmäßig größer als der Maximumwert ist. Durch die Reduktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, die beispielsweise durch eine Reduktion des von dem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Motormoments und/oder durch einen Bremseneingriff vorgenommen werden kann, wird die Querdrift des Fahrzeugs verringert und das Fahrzeug stabilisiert. An embodiment of the method and the vehicle dynamics control system therefore includes that the slip angle is compared with a maximum value, and that the speed of the motor vehicle is reduced when the slip angle is greater in magnitude than the maximum value. By reducing the vehicle speed, which can be carried out for example by reducing the engine torque provided by the drive motor of the motor vehicle and / or by a brake intervention, the lateral drift of the vehicle is reduced and stabilizes the vehicle.

Es ist vorteilhaft, wenn der Maximumwert einem Schräglaufwinkel entspricht, bei dem eine Seitenführungskraft des Rades nahezu maximal ist oder ein wenig kleiner gewählt wird als der Schräglaufwinkel, bei dem die maximale Seitenführungskraft aufgebaut werden kann, so dass das Seitenführungskraftpotenzial nicht voll ausgeschöpft wird und jederzeit eine Sicherheitsreserve zur Verfügung steht. Da die maximale aufbaubare Seitenführungskraft wesentlich von dem vorliegenden Fahrbahnreibwert beeinflusst wird, ist besonders vorteilhaft, wenn der Maximumwert in Abhängigkeit von einem Fahrbahnreibwert bestimmt wird.It is advantageous if the maximum value corresponds to a slip angle at which a cornering force of the wheel is almost maximum or a little smaller than the slip angle at which the maximum cornering force can be built so that the cornering force potential is not fully utilized and any time Safety reserve is available. Since the maximum build-up cornering force is significantly influenced by the present road friction coefficient, it is particularly advantageous if the maximum value is determined as a function of a road friction coefficient.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Ermittlung des Schwimmwinkels ist es vorteilhaft, wenn eine ermittelte fahrdynamische Größe die Geschwindigkeit über dem Boden ist, wobei zur Ermittlung der Geschwindigkeit über dem Boden die geometrische Größe eine Länge der der Spur ist, welche zumindest näherungsweise die Form einer Linie hat. Vorzugsweise werden aus der Länge und einem Winkel zwischen der Spur und einer vorgegebenen Richtung eine Längs- und eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt.Alternatively, or in addition to a determination of the slip angle, it is advantageous if a determined driving dynamic variable is the speed above the ground, wherein for determining the speed above the ground, the geometric size is a length of the track, which has at least approximately the shape of a line , Preferably, a longitudinal and a transverse speed of the vehicle are determined from the length and an angle between the track and a predetermined direction.

Bevorzugt wird also bei der Ermittlung des Ist-Fahrzustands ein Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs direkt oder aus einer Betrachtung von Längs- und Quergeschwindigkeit ermittelt, wobei vorzugsweise eine Gierrate des Kraftfahrzeugs unabhängig von Bilddaten mittels eines Gierratensensors erfasst wird, und der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Schwimmwinkel beeinflusst. Dadurch, dass ein modellunabhängig ermittelter Schwimmwinkel und eine unabhängig gemessene Gierrate betrachtet werden, ist eine besonders zuverlässige Ermittlung des Ist-Fahrzustands gewährleistet. Somit wird eine Regelung nach Maßgabe des Schwimmwinkels möglich, und eine Vielzahl kritischer Fahrsituationen kann frühzeitig erkannt und/oder entschärft bzw. geregelt werden. In the determination of the actual driving state, therefore, a float angle of the motor vehicle is preferably determined directly or from a consideration of longitudinal and transverse speed, wherein preferably a yaw rate of the motor vehicle is detected independently of image data by means of a yaw rate sensor, and the driving state of the motor vehicle is dependent on the determined slip angle. The fact that a model-independently determined slip angle and an independently measured yaw rate are considered, a particularly reliable determination of the actual driving state is ensured. Thus, a control in accordance with the float angle is possible, and a variety of critical driving situations can be detected early and / or defused or regulated.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens und Fahrdynamikregelsystems kann es vorgesehen sein, dass anhand von Veränderungen von Bildkoordinaten mehrerer Objektpunkte ein optischer Fluss innerhalb der Bilder bestimmt wird, dass der optische Fluss als Eingangsgröße für ein Kalman-Filter dient, wobei mittels des Kalman-Filters anhand des optischen Flusses ein Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs geschätzt wird und wobei insbesondere die Quergeschwindigkeit und/oder die Gierwinkeländerung anhand des geschätzten Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.In one refinement of the method and vehicle dynamics control system, it can be provided that an optical flow within the images is determined on the basis of changes in image coordinates of a plurality of object points, that the optical flow serves as an input variable for a Kalman filter, wherein the Kalman filter uses the a movement state of the motor vehicle is estimated optical flow and wherein in particular the lateral velocity and / or the yaw angle change is determined on the basis of the estimated state of motion of the motor vehicle.

Anhand des optischen Flusses innerhalb der gesamten Bilddaten kann eine dreidimensionale Darstellung des Außenraums des Kraftfahrzeugs sowie die Bewegung des Fahrzeugs durch den Außenraum ermittelt werden, wodurch die Bestimmung des Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs möglich ist. Vorteilhaft wird hierzu ein Kalman-Filter eingesetzt. Besonders bevorzugt werden die Signale des Gierratensensors zur Auswertung der Bilddaten herangezogen, um die Quergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Hierdurch wird für die Auswertung der Bilddaten erheblich weniger Rechenleistung benötigt.Based on the optical flow within the entire image data, a three-dimensional representation of the exterior of the motor vehicle and the movement of the vehicle through the exterior space can be determined, whereby the determination of the state of motion of the motor vehicle is possible. Advantageously, a Kalman filter is used for this purpose. Particularly preferably, the signals of the yaw rate sensor are used to evaluate the image data in order to determine the lateral velocity of the motor vehicle. As a result, considerably less computing power is required for the evaluation of the image data.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs, welches mindestens einen in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensor, ein elektronisches Bremssystem mit fahrerunabhängig ansteuerbaren Radbremsen an mindestens zwei Rädern und/oder eine fahrerunabhängig einstellbare elektronische Lenkung aufweist, mit einem elektronischen Steuergerät, das mindestens eine Recheneinheit aufweist, die anhand der Daten zumindest des optischen Sensors den Ist-Fahrzustand des Kraftfahrzeugs bewertet und das elektronische Bremssystem und/oder die elektronische Lenkung zur Beeinflussung des Fahrzustands ansteuert, wenn die Bewertung einen instabilen Fahrzustand ergeben hat. Erfindungsgemäß sieht der optische Sensor einen Blickwinkel ein, welcher die Umgebung vor, neben, oder hinter dem Kraftfahrzeug umfasst, wobei die Daten des mindestens einen optischen Sensors auch für eine Komfortfunktion wie einen digitaler Seitenspiegel, eine Rückfahrkamera, eine Betätigung eines Scheibenwischers bei Feuchtigkeit, einen Notbremsassistenten und/oder eine Abstandsregelung zum vorausfahrenden Verkehr genutzt werden. Vorzugsweise führt die Recheneinheit ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Stabilisierung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs durch.The invention further relates to a system for stabilizing a motor vehicle, which has at least one optical sensor connected in fixed alignment with the motor vehicle, an electronic brake system with driver-independent controllable wheel brakes on at least two wheels and / or a driver-independently adjustable electronic steering, with an electronic control unit having at least one arithmetic unit, which evaluates the actual driving state of the motor vehicle based on the data of at least the optical sensor and the electronic brake system and / or electronic steering controls to influence the driving condition, if the evaluation has resulted in an unstable driving condition. According to the invention, the optical sensor sees a viewing angle, which includes the environment before, next to or behind the motor vehicle, the data of the at least one optical sensor for a comfort function such as a digital side mirror, a rear view camera, a wiper operation in the event of moisture Emergency brake assist and / or a distance control to the preceding traffic are used. The arithmetic unit preferably carries out a method according to the invention for stabilizing the driving behavior of a motor vehicle.

Die Erfindung ermöglicht es optische Sensoren, die eine wachsende Ausrüstungsrate bei Kraftfahrzeugen zeigen, vorteilhaft auch im Rahmen einer Fahrdynamikregelung zu verwenden, wodurch die Funktionen der Fahrdynamikregelung verbessert und erweitert werden können. Insbesondere ist es dadurch möglich, modellunabhängig ein Schwimmwinkel zu berechnen. Somit kann eine zuverlässige Schwimmwinkelregelung und/oder eine Ermittlung und Begrenzung eines Schräglaufwinkels wenigstens eines Rads erfolgen.The invention makes it possible to use optical sensors which show a growing equipment rate in motor vehicles, advantageously also in the context of a vehicle dynamics control, whereby the functions of the vehicle dynamics control can be improved and extended. In particular, this makes it possible to calculate a float angle independently of the model. Thus, a reliable float angle control and / or determination and limitation of a slip angle of at least one wheel can take place.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sieht eine Teilfläche des optischen Sensors über mindestens ein im Strahlengang angeordnetes optisches Element, insbesondere ein Spiegel und/oder ein Prisma und/oder eine Glasfaser, einen zweiten Blickwinkel ein, welcher insbesondere eine Fahrbahnoberfläche umfasst, wobei vorzugsweise die Bewertung des Fahrzustands anhand dieser Teilfläche des optischen Sensors erfolgt. Es ist somit kein zusätzlicher optischer Sensor erforderlich, sondern ein bereits für vorhandener Sensor, der beispielsweise für eine Fahrerassistenzfunktion ausgerichtet bzw. ausgelegt ist, kann zusätzlich für die Fahrdynamikregelung herangezogen werden. Das zusätzliche im Strahlengang angeordnete optische Element verursacht vergleichsweise geringe Kosten und kann vorzugsweise bereits bei der Fertigung des optischen Sensors integriert werden. According to a preferred embodiment of the invention, a partial surface of the optical sensor via at least one arranged in the beam path optical element, in particular a mirror and / or a prism and / or a glass fiber, a second angle, which in particular includes a road surface, preferably the evaluation the driving state is based on this partial area of the optical sensor. Thus, no additional optical sensor is required, but an already existing sensor, which is aligned or designed, for example, for a driver assistance function, can additionally be used for vehicle dynamics control. The additional optical element arranged in the beam path causes comparatively low costs and can preferably already be integrated during the production of the optical sensor.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Fahrdynamikregelsystem bzw. System zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs zusätzlich eine elektrisch ansteuerbare Lichtquelle, insbesondere eine Infrarot-Leuchtdiode, welche auf den vom zweiten Blickwinkel des optischen Sensors umfassten Umgebungsbereich gerichtet ist, wobei insbesondere eine Ansteuerung nach Maßgabe eines Vergleichs des über die Teilfläche integrierten Sensorsignals mit einem Dunkelheitsschwellenwert erfolgt. Somit kann eine geeignete Ausleuchtung der für die Ermittlung fahrdynamischer Größen ausgewerteten Teilfläche des optischen Sensors sichergestellt werden. Die fahrdynamische/n Größe/n kann/können unabhängig von den Umgebungsbedingungen ermittelt werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the vehicle dynamics control system or system for stabilizing a motor vehicle additionally comprises an electrically controllable light source, in particular an infrared light emitting diode, which is directed to the surrounding area encompassed by the second viewing angle of the optical sensor, wherein in particular a drive in accordance with a Comparison of the built-in over the subarea sensor signal is carried out with a darkness threshold. Thus, a suitable illumination of the evaluated for the determination of driving dynamics variables partial area of the optical sensor can be ensured. The dynamic driving quantity (s) can be determined independently of the ambient conditions.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der optische Sensor über ein oder mehrere Magnetspulen oder Piezokristalle beweglich aufgehängt, welche vorzugsweise anhand der Signale eines Beschleunigungssensors angesteuert werden, um den Sensor gegenüber Erschütterungen zu stabilisieren. Somit kann auch ein durch Erschütterungen des optischen Sensors verursachter Fehler vermieden werden und auch auf schlechten Wegstrecken ist eine zuverlässige Ermittlung fahrdynamischer Größen anhand des optischen Sensors möglich. According to a further preferred embodiment of the invention, the optical sensor is movably suspended via one or more magnetic coils or piezocrystals, which are preferably controlled on the basis of the signals of an acceleration sensor in order to stabilize the sensor against shocks. Thus, an error caused by shocks of the optical sensor can be avoided and also on bad roads reliable detection of driving dynamics variables based on the optical sensor is possible.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand einer Figur.Further preferred embodiments will become apparent from the subclaims and the following description of an embodiment with reference to a figure.

Es zeigt It shows

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem optischen Sensor. 1 a schematic representation of a motor vehicle with an optical sensor.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem optischen Sensor 15, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist bzw. ein erfindungsgemäßes System zur Stabilisierung des Kraftfahrzeugs besitzt. Es weist einen Antriebsmotor 2, der die Räder einer oder mehrerer Achsen des Fahrzeugs antreibt, ein Lenkrad 3, ein Bremspedal 4, welches mit einem Tandemhauptzylinder (THZ) 13 verbunden ist, und vier individuell ansteuerbare Radbremsen 10a10d auf. Neben oder alternativ zu hydraulischen Reibbremsen können auch an einem, mehreren oder allen Rädern elektromechanisch betätigte Reibbremsen als Radbremsen eingesetzt werden. Wenn das Fahrzeug mindestens einen elektrischen Antrieb aufweist, kann das Bremsmoment an dem oder den mit einem elektrischen Antrieb verbundenen Rädern zumindest teilweise von der oder den als Generator betriebenen elektrischen Antriebsmaschine/n erzeugt werden. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle 1 with an optical sensor 15 , which is suitable for carrying out the method according to the invention or has a system according to the invention for stabilizing the motor vehicle. It has a drive motor 2 driving the wheels of one or more axles of the vehicle, a steering wheel 3 , a brake pedal 4 , which with a tandem master cylinder (THZ) 13 is connected, and four individually controllable wheel brakes 10a - 10d on. In addition to or as an alternative to hydraulic friction brakes, electromechanically actuated friction brakes can also be used as wheel brakes on one, several or all wheels. If the vehicle has at least one electric drive, the braking torque at the wheel (s) connected to an electric drive can be generated at least partially by the electric drive machine (s) operated as a generator.

Das Lenkrad 3 ist über einen nicht gezeigten Lenkstrang mit den Rädern der Vorderachse verbunden, so dass der Einschlagwinkel der Vorderräder je nach Drehung des Lenkrads gewählt werden kann. Der Lenkstrang weist eine elektrische Servolenkung auf, wobei also ein mechanisch verbundener Elektromotor ergänzend zu dem Handlenkmoment des Fahrers ein zusätzliches Drehmoment auf den Lenkstrang aufbringen kann, um den Fahrer beim Lenken zu entlasten und/oder eine Lenkempfehlung in eine vom Steuergerät der Servolenkung vorgegebene Richtung abzugeben bzw. ein Einlenken in eine ungünstige Lenkrichtung zu erschweren. Das Steuergerät der Servolenkung ist über einen Fahrzeugdatenbus mit einem oder mehreren weiteren elektronischen Steuergeräten verbunden, wobei insbesondere das elektronische Steuergerät (ECU) 7 eines Bremssystems über eine Schnittstelle ein zusätzliches Drehmoment anfordern kann.The steering wheel 3 is connected via a steering line, not shown, with the wheels of the front axle, so that the steering angle of the front wheels can be selected depending on the rotation of the steering wheel. The steering column has an electric power steering on, so that a mechanically connected electric motor in addition to the manual steering torque of the driver can apply an additional torque on the steering line to relieve the driver while steering and / or deliver a steering recommendation in a predetermined by the control unit of the power steering direction or a steering in one difficult to steer unfavorable steering direction. The power steering control unit is connected via a vehicle data bus with one or more other electronic control units, wherein in particular the electronic control unit (ECU) 7 a braking system can request an additional torque via an interface.

Für die Erfassung von fahrdynamischen Zuständen sind ein Lenkradwinkelsensor 12 zur Messung des Lenkwinkels δ, vier Raddrehzahlsensoren 9a9d zur Messung der Drehgeschwindigkeiten Vi der einzelnen Räder, ein Querbeschleunigungssensor 5 zur Messung der Querbeschleunigung aLat, ein Gierratensensor 6 zur Messung der auch als Gierrate bezeichneten Gierwinkelgeschwindigkeit Ψ . und mindestens ein Drucksensor 14 für die Messung des von Bremspedal und THZ erzeugten Bremsdrucks p vorhanden. Dabei kann der Drucksensor 14 auch durch einen Pedalweg- oder Pedalkraftsensor ersetzt sein, falls die Hilfsdruckquelle derart angeordnet ist, dass ein vom Fahrer aufgebauter Bremsdruck von dem der Hilfsdruckquelle nicht unterscheidbar ist oder ein elektromechanischer Bremsaktuator mit bekanntem Zusammenhang zwischen Pedalstellung und Bremsmoment verwendet wird. Die Signale der Radsensoren werden dem elektronischen Steuergerät (ECU) 7 des Bremssystems zugeführt, das anhand vorgegebener Kriterien aus den Raddrehgeschwindigkeiten Vi die Fahrzeuggeschwindigkeit vRef ermittelt.For the detection of driving dynamic conditions are a steering wheel angle sensor 12 for measuring the steering angle δ, four wheel speed sensors 9a - 9d for measuring the rotational speeds V i of the individual wheels, a lateral acceleration sensor 5 for measuring the lateral acceleration a Lat , a yaw rate sensor 6 for measuring the yaw rate auch, also called the yaw rate. and at least one pressure sensor 14 for the measurement of the brake pressure generated by brake pedal and THZ p exist. In this case, the pressure sensor 14 be replaced by a Pedalweg- or pedal force sensor, if the auxiliary pressure source is arranged such that a brake pressure built up by the driver of the auxiliary pressure source is indistinguishable or an electromechanical brake actuator is used with known relationship between pedal position and braking torque. The signals from the wheel sensors are sent to the electronic control unit (ECU) 7 supplied to the braking system, which determines the vehicle speed v Ref based on predetermined criteria from the Raddrehgeschwindigkeiten V i .

Die ECU 7 empfängt die Daten der oben beschriebenen wie auch eventuell vorhandener weiterer Sensoren und steuert die Hydraulikeinheit (HCU) 8, um fahrerunabhängig einen Aufbau oder eine Modulation des Bremsdrucks in den einzelnen Radbremsen zu ermöglichen. Zusätzlich werden das aktuell von Antriebsmotor 2 erzeugte Antriebsmoment und das vom Fahrer gewünschte Moment bestimmt. Dabei kann es sich auch um indirekt ermittelte Größen handeln, die beispielsweise aus einem Motorkennfeld abgeleitet werden und der ECU 7 über eine Schnittstelle 11 eines Fahrzeugdatenbusses, wie einen CAN- oder FlexRay-Bus, vom nicht gezeigten Motorsteuergerät übertragen werden.The ECU 7 receives the data of the above-described as well as possibly existing further sensors and controls the hydraulic unit (HCU) 8th to allow a driver independent of a structure or a modulation of the brake pressure in the individual wheel brakes. In addition, the current of drive motor 2 generated driving torque and the torque desired by the driver determined. These may also be indirectly determined variables derived, for example, from an engine map and the ECU 7 via an interface 11 a vehicle data bus, such as a CAN or FlexRay bus, are transmitted from the engine control unit, not shown.

Die ECU 7 führt häufig mehrere Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität aus, wobei eine Arbitrierung gegebenenfalls simultan eintreffender Bremsanforderungen stattfindet. So erfolgt vielfach eine Gierratenregelung, welche die gemessene Gierrate mit einer Modellgierrate vergleicht. Liegt diese Differenz über der Regeleintrittsschwelle beginnt der Bremseneingriff. Die Modellgierrate entspricht der Soll-Gierrate und wird durch ein einfaches Fahrzeugmodell über den Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit gebildet. Daneben findet häufig eine Regelung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit statt. Diese Größe wird auch über das Fahrzeugmodell gebildet und entspricht in Übersteuersituationen der Geschwindigkeit mit der das Fahrzeug eindreht bzw. das Fahrzeugheck ausschert. Sobald eine gewisse Schwelle für die Schwimmwinkelgeschwindigkeit überschritten ist, beginnt der Bremseneingriff. Am weitesten verbreitet ist eine Bremsschlupfregelung, welche ein Blockieren der Räder während eines Bremsvorgangs verhindert.The ECU 7 Often executes several methods for controlling the driving stability, wherein an arbitration takes place if necessary simultaneously arriving braking requirements. Thus, a yaw rate control often compares the measured yaw rate with a model yaw rate. If this difference lies above the control entry threshold, the brake intervention begins. The model yaw rate corresponds to the desired yaw rate and is formed by a simple vehicle model via the steering angle and vehicle speed. In addition, there is often a regulation of the float angle velocity. This size is also formed on the vehicle model and corresponds in oversteer situations the speed at which the vehicle rotates or the vehicle rear shears off. Once a certain threshold for the Schwimmwinkelgeschwindigkeit is exceeded, the brake intervention begins. Most widely used is a brake slip control which prevents the wheels from locking during braking.

Weiterhin weist das Fahrzeug 1 eine Umfeldsensorik mit zumindest einem Umfeldsensor 15 auf, mit dem Objekte im Umfeld des Fahrzeugs erfasst werden können. Umfeldsensor 15 kann Objekte in einem Erfassungsbereich 17 erkennen, der einen Raumwinkel vor dem Fahrzeug 1 umfasst, in dem ein Objekt 18 beispielhaft dargestellt ist. Bei dem Umfeldsensor 15 handelt es sich vorzugsweise um eine Kamera, welche beispielsweise auch als Stereokamera ausgeführt sein kann, um die Abstände d zu den erfassten Punkten eines Objekts sowie die Winkel φ zwischen den Verbindungsgeraden zu diesen Punkten und der Mittellängsachse des Fahrzeugs zu ermitteln, wie dies in 1 für einen Punkt des Objekts 18 veranschaulicht ist. Die Signale des Umfeldsensors 15 werden von einem Kontrollrechner 16 ausgewertet und entsprechende Informationen der ECU 7 zur Verfügung gestellt. Prinzipiell kann Kontrollrechner 16 aber auch in dem Umfeldsensor 15 integriert sein, und/oder die ECU 7 kann die Sensorsignale direkt verarbeiten.Furthermore, the vehicle 1 an environment sensor with at least one environment sensor 15 on, with the objects in the environment of the vehicle can be detected. ambient sensor 15 can objects in a detection area 17 recognize that a solid angle in front of the vehicle 1 includes, in which an object 18 is shown by way of example. In the environment sensor 15 it is preferably a camera, which may for example be designed as a stereo camera to determine the distances d to the detected points of an object and the angle φ between the connecting line to these points and the central longitudinal axis of the vehicle, as shown in 1 for a point of the object 18 is illustrated. The signals of the environment sensor 15 be from a control computer 16 evaluated and corresponding information from the ECU 7 made available. In principle, control calculator 16 but also in the environment sensor 15 be integrated, and / or the ECU 7 can process the sensor signals directly.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es erforderlich, dass zumindest eine Teilfläche des optischen Sensors 15 die Fahrbahn bzw. einzelne ortsfeste Punkte abbildet. Dies kann insbesondere dadurch sichergestellt werden, dass im Strahlengang des Sensors 15 ein zusätzliches optisches Element angeordnet wird, welches einen Ausschnitt der Fahrbahnoberfläche auf eine Teilfläche des Sensors abbildet. Zur Realisierung eines derartigen optischen Elements wird auf die US 8541 732 B2 oder die EP 2 557 414 A2 verwiesen.For the method according to the invention, it is necessary that at least one partial area of the optical sensor 15 the road or individual stationary points maps. This can be ensured in particular by the fact that in the beam path of the sensor 15 an additional optical element is arranged, which images a section of the road surface on a partial surface of the sensor. To realize such an optical element is on the US 8541 732 B2 or the EP 2 557 414 A2 directed.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also zunächst eine Belichtung des Umfeldsensors für eine vorgegebene Zeitdauer.In a method according to the invention, therefore, an exposure of the environment sensor for a predetermined period of time initially takes place.

Anschließend wird mindestens ein Glanzpunkt gesucht, der eine geringe räumliche Ausdehnung und eine sehr hohe Intensität aufweist. Beispielsweise kann es auch vorgesehen sein, die zehn hellsten Glanzpunkte zu betrachten und einen gemittelten Wert für die mindestens eine fahrdynamische Größe zu bestimmen. Wurde die vorgegebene Zeitdauer geeignet gewählt, so verursacht ein Glanzpunkt auf dem Bild eine Spur, deren Länge ein Maß für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist und deren Winkel zur Längsrichtung des Fahrzeugs eine direkte Bestimmung des Schwimmwinkels β ermöglicht. Sofern aus einer Betrachtung der Glanzpunkte festgestellt wird, dass die Spur für eine genaue Ermittlung des Schwimmwinkels zu kurz ist, wird zweckmäßigerweise die vorgegebene Zeitdauer für die nächste Belichtung angepasst, d.h. verlängert. Entsprechend kann auch eine Verkürzung der vorgegebenen Zeitdauer durchgeführt werden, wenn sich beispielsweise eine Spur, d.h. im Wesentlichen ein Strich, über die gesamte Ausdehnung des Sensors hinzieht.Subsequently, at least one highlight is sought, which has a small spatial extent and a very high intensity. For example, it may also be provided to consider the ten brightest highlights and an averaged value for the at least one to determine the driving dynamic size. If the predetermined time period has been suitably selected, a highlight on the image causes a track whose length is a measure of the speed of the vehicle and whose angle to the longitudinal direction of the vehicle allows a direct determination of the slip angle β. If it is determined from a consideration of the highlights that the track for an accurate determination of the slip angle is too short, the predetermined time period is expediently adapted for the next exposure, ie extended. Accordingly, a shortening of the predetermined period of time can also be carried out if, for example, a track, ie essentially a line, extends over the entire extent of the sensor.

Wenn beispielsweise anhand des Lenkradwinkelsensors 12 und des Gierratensensors 6 eine Geradeausfahrt erkannt wurde, so ist es zweckmäßig, die Ausrichtung des Sensors zu überprüfen und/oder kalibrieren, damit die Längsrichtung als Bezugsachse für den Schwimmwinkel korrekt ist. Außerdem kann es vorgesehen sein, aus einer Betrachtung aufeinander folgender Bilder eine Korrektur der Verzeichnung des Objektivs der Kamera bzw. des optischen Sensors vorzunehmen. So kann anhand eines Vergleichs der Glanzpunkte im ersten Bild und im zweiten Bild eine Koordinatentransformation nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrats vorgenommen werden.If, for example, based on the steering wheel angle sensor 12 and the yaw rate sensor 6 a straight-ahead drive has been detected, it is expedient to check and / or calibrate the orientation of the sensor so that the longitudinal direction as the reference axis for the slip angle is correct. In addition, it can be provided to undertake a correction of the distortion of the objective of the camera or the optical sensor from a view of successive images. Thus, by means of a comparison of the highlights in the first image and in the second image, a coordinate transformation can be carried out according to the method of the least square error.

Eine anhand von Bilddaten bestimmte Quergeschwindigkeit vy kann insbesondere verwendet werden, um den Schwimmwinkel β des Fahrzeugs zu berechnen, der durch

Figure DE102014208625A1_0002
gegeben ist. Hierbei bezeichnet vx die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die aus den Signalen der Raddrehzahlsensoren bestimmt werden kann. Alternativ kann der Schwimmwinkel auch direkt aus einer Betrachtung der Spur eines Glanzpunkts als Winkel zwischen Spur und Längsachse des Fahrzeugs bzw. der entsprechende Achse des Sensorbilds ermittelt werden. A transverse velocity v y determined on the basis of image data can be used, in particular, to calculate the slip angle β of the vehicle which passes through
Figure DE102014208625A1_0002
given is. Here, v x denotes the longitudinal speed of the vehicle, which can be determined from the signals of the wheel speed sensors. Alternatively, the slip angle can also be determined directly from a consideration of the trace of a highlight as an angle between the track and the longitudinal axis of the vehicle or the corresponding axis of the sensor image.

Der Schwimmwinkel β kann zur Durchführung einer dem Fachmann bekannten Schwimmwinkelregelung herangezogen werden, mit der die Gierratenregelung in Fahrdynamikregelsystemen üblicherweise kombiniert wird. Dabei werden Regeleingriffe beispielsweise dann vorgenommen, wenn der Schwimmwinkel β und/oder die Schwimmwinkelgeschwindigkeit betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. Ein Beispiel für eine kombinierte Gierraten- und Schwimmwinkelregelung ist etwa in der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 15 051 A1 beschrieben, auf die in diesem Zusammenhang Bezug genommen wird.The slip angle β can be used to carry out a float angle control known to those skilled in the art, with which the yaw rate control is usually combined in vehicle dynamics control systems. In this case, regulating interventions are carried out, for example, when the slip angle β and / or the float angle velocity exceed a predetermined threshold value. An example of a combined yaw rate and slip angle control is approximately in the German Offenlegungsschrift DE 195 15 051 A1 described in this context.

Ferner ist vorzugsweise ein Funktionsmodul vorgesehen, in dem aus dem ermittelten Schwimmwinkel β die Schräglaufwinkel der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs 1 berechnet wird. Für den Schräglaufwinkel αV der Vorderräder gilt:

Figure DE102014208625A1_0003
Furthermore, a functional module is preferably provided in which the slip angle of the front and rear wheels of the vehicle is determined from the determined slip angle β 1 is calculated. For the slip angle α V of the front wheels:
Figure DE102014208625A1_0003

Der Schräglaufwinkel αH wird anhand der Gleichung

Figure DE102014208625A1_0004
berechnet. Die Gierrate Ψ . wird zweckmäßigerweise durch einen Gierratensensor erfasst. Mit δ ist der an den Vorderrädern eingestellte Lenkwinkel bezeichnet, der mit dem Lenkwinkelsensor 12 erfasst wird. Bei den Größen lV bzw. lH handelt es sich um den in Fahrzeuglängsrichtung gemessenen Abstand zwischen den Mittelpunkten der Vorderräder bzw. der Hinterräder und dem Fahrzeugschwerpunkt. Dies sind im Wesentlichen konstante Größen, die in einem Speicher eines elektronischen Steuergeräts hinterlegt werden können. Ein von null verschiedener Schräglaufwinkel α an einem Rad führt dazu, dass an dem Rad eine Seitenführungskraft Fy aufgebaut wird. Vergrößert der Fahrer durch Einlenken den Schräglaufwinkel, so steigt die Seitenführungskraft Fy zunächst mit dem Schräglaufwinkel α auf ein Maximum an. Bei sich weiter erhöhendem Schräglaufwinkel kann die Seitenführungskraft Fy nicht weiter erhöht werden bzw. sinkt bei großen Schräglaufwinkeln α wieder leicht ab. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Reifen bei großen Schräglaufwinkeln α ins Gleiten gerät. Somit ist es vorteilhaft, das Fahrzeug mittels eines Eingriffs zu stabilisieren, wenn der Schräglaufwinkel α einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, der insbesondere anhand eines ermittelten Fahrbahnreibwerts μ angepasst werden kann.The slip angle α H is determined by the equation
Figure DE102014208625A1_0004
calculated. The yaw rate Ψ. is suitably detected by a yaw rate sensor. With δ the steering angle set at the front wheels is designated, which with the steering angle sensor 12 is detected. The quantities l V and l H are the distance measured in the vehicle longitudinal direction between the centers of the front wheels or the rear wheels and the vehicle center of gravity. These are essentially constant quantities that can be stored in a memory of an electronic control unit. A non-zero skew angle α on a wheel causes a cornering force F y to be built up on the wheel. Increases the driver by turning the slip angle, the cornering force F y increases first with the slip angle α to a maximum. With a further increasing skew angle, the cornering force F y can not be further increased or drops slightly again at large skew angles α. This is due to the fact that the tire is slipping at large slip angles α. Thus, it is advantageous to stabilize the vehicle by means of an intervention when the slip angle α exceeds a predetermined limit, which can be adjusted in particular on the basis of a determined road friction coefficient μ.

Durch die Verbindung einer Fahrstabilitätsregelung mit einer Umfeldsensorik, wobei aus einer Betrachtung der Spuren von Glanzpunkten mindestens eine fahrdynamische Größe ermittelt wird, insbesondere der sonst nur ungenau bekannte Schwimmwinkel, kann die Regelung der Fahrdynamik in einer Vielzahl von Fahrsituationen einfach und schnell erfolgen, so dass der Fahrkomfort und die Fahrsicherheit erhöht sind.By combining a driving stability control with an environment sensor system, wherein from a consideration of the tracks of highlights at least one vehicle dynamics variable is determined, in particular the otherwise imprecisely known slip angle, the control of vehicle dynamics in a variety of driving situations can be done easily and quickly, so that the Ride comfort and driving safety are increased.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0792229 B1 [0002] EP 0792229 B1 [0002]
  • DE 102006036921 A1 [0004] DE 102006036921 A1 [0004]
  • US 8541732 B2 [0038] US 8541732 B2 [0038]
  • EP 2557414 A2 [0038] EP 2557414 A2 [0038]
  • DE 19515051 A1 [0043] DE 19515051 A1 [0043]

Claims (12)

Verfahren zur Regelung der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs, welches ein elektronisches Bremssystem mit fahrerunabhängig ansteuerbaren Radbremsen an allen Rädern und/oder eine fahrerunabhängig einstellbare elektronische Lenkung aufweist, wobei ein Ist-Fahrzustand und ein Soll-Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt werden, und wobei das elektronische Bremssystem und/oder die elektronische Lenkung zur Beeinflussung des Fahrzustands angesteuert werden, wenn anhand einer Bewertung des Ist-Fahrzustands des Kraftfahrzeugs eine instabile Fahrsituation erkannt wurde, wobei das Kraftfahrzeug mindestens einen in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensor aufweist, bei dem Bilddaten eines Bildes eines wenigstens einen ruhenden Objektpunkt aufweisenden Außenraums des Kraftfahrzeugs erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine fahrdynamische Größe bei der Ermittlung des Ist-Fahrzustands anhand des optischen Sensors bestimmt wird, wobei die Schritte • Belichten des Sensors für eine vorgegebene Zeitdauer, • Suchen eines Glanzpunkts, wobei vorzugsweise ein Glanzpunkt daran erkannt wird, dass die während der Belichtungszeit erfasste Intensität einen vorgegebenen Intensitätsschwellenwert überschreitet, und insbesondere die Ausdehnung in mindestens einer Dimension unterhalb eines vorgegebenen Ausdehnungsschwellenwerts liegt, und • Ermitteln eines Werts für die fahrdynamische Größe anhand einer Bestimmung mindestens einer geometrischen Größe einer durch den Glanzpunkt verursachten Spur durchgeführt werden. Method for controlling the driving dynamics of a motor vehicle having an electronic brake system with independently controllable wheel brakes on all wheels and / or a driver-independently adjustable electronic steering, wherein an actual driving state and a target driving state of the motor vehicle are determined, and wherein the electronic brake system and / or the electronic steering are controlled to influence the driving state, if an unstable driving situation has been detected based on an assessment of the actual driving state of the motor vehicle, wherein the motor vehicle has at least one connected in fixed alignment with the motor vehicle optical sensor, in which image data of a picture At least one exterior object of the motor vehicle having a stationary object point is detected, characterized in that at least one vehicle dynamic variable is determined on the basis of the optical sensor when determining the actual driving state, wherein the steps • exposing the sensor for a predetermined period of time, • finding a highlight, preferably detecting a highlight that the intensity detected during the exposure time exceeds a predetermined intensity threshold, and in particular the expansion is at least one dimension below a predetermined expansion threshold, and Determining a value for the driving dynamics variable based on a determination of at least one geometric size of a track caused by the highlight be performed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeitdauer nach Maßgabe einer mittels mindestens eines unabhängigen Sensors, insbesondere mindestens eines Raddrehzahlsensors und/oder eines Satellitennavigationssystems, erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird und/oder die vorgegebene Zeitdauer anhand einer mathematischen Funktion vorgegebener Periodizität eingestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that the predetermined time period is set in accordance with a detected by at least one independent sensor, in particular at least one wheel speed sensor and / or a satellite navigation system, vehicle speed and / or the predetermined time period is set based on a mathematical function of predetermined periodicity. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung des optischen Sensors bezogen auf die Fahrzeuglängsachse ermittelt wird, wobei anhand mindestens eines unabhängigen Sensors, insbesondere eines Lenkwinkelsensors und/oder eines Gierratensensors und/oder eines Querbeschleunigungssensors, eine Geradeausfahrt erkannt wird, und wobei die Ausrichtung des optischen Sensors nach Maßgabe mindestens eines während einer erkannten Geradeausfahrt erfassten Bildes ermittelt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that an orientation of the optical sensor is determined based on the vehicle longitudinal axis, wherein on the basis of at least one independent sensor, in particular a steering angle sensor and / or a yaw rate sensor and / or a lateral acceleration sensor, a straight-ahead driving is detected, and wherein the orientation of the optical sensor is determined in accordance with at least one detected during a straight-ahead driving image. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Belichten des Sensors für eine vorgegebene Zeitdauer auch eine Addition mehrerer aufeinanderfolgend erfasster Bilder des optischen Sensors umfasst, deren Belichtungszeit einem Anteil der vorgegebenen Zeitdauer entspricht.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an exposure of the sensor for a predetermined period of time also includes an addition of a plurality of sequentially acquired images of the optical sensor whose exposure time corresponds to a proportion of the predetermined period of time. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ermittelte fahrdynamische Größe der Schwimmwinkel ist, und dass zur Ermittlung des aktuellen Schwimmwinkels die geometrische Größe eines Winkels zwischen der Spur, welche zumindest näherungsweise die Form einer Linie hat, und einer vorgegebenen Richtung bestimmt wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a determined driving dynamic quantity is the slip angle, and that determines the geometric size of an angle between the track, which has at least approximately the shape of a line, and a predetermined direction to determine the current slip angle becomes. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ermittelte fahrdynamische Größe die Geschwindigkeit über dem Boden ist, und dass zur Ermittlung der Geschwindigkeit über dem Boden die geometrische Größe eine Länge der der Spur ist, welche zumindest näherungsweise die Form einer Linie hat, wobei vorzugsweise aus der Länge und einem Winkel zwischen der Spur und einer vorgegebenen Richtung eine Längs- und eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a determined driving dynamic quantity is the speed above the ground, and that for determining the speed above the ground, the geometric size is a length of the track which has at least approximately the shape of a line , Preferably, from the length and an angle between the track and a predetermined direction, a longitudinal and a transverse speed of the vehicle are determined. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, vorzugsweise mindestens zehn, Glanzpunkte betrachtet werden, und dass eine Plausibilisierung und/oder Mittelwertbildung zwischen den aus einer Betrachtung der verschiedenen Glanzpunkte ermittelten fahrdynamischen Größe/n stattfindet.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least two, preferably at least ten, highlights are considered, and that a plausibility and / or averaging between the determined from a consideration of the various highlights driving dynamics size / n takes place. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Ist-Fahrzustands ein Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs direkt oder aus einer Betrachtung von Längs- und Quergeschwindigkeit ermittelt wird, wobei vorzugsweise eine Gierrate des Kraftfahrzeugs unabhängig von Bilddaten mittels eines Gierratensensors erfasst wird, und dass der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem ermittelten Schwimmwinkel beeinflusst wird. Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that during the determination of the actual driving state, a slip angle of the motor vehicle is determined directly or from a consideration of longitudinal and lateral velocity, wherein preferably a yaw rate of the motor vehicle is detected independently of image data by means of a yaw rate sensor , And that the driving condition of the motor vehicle is influenced in dependence on the determined slip angle. System zur Stabilisierung eines Kraftfahrzeugs, welches mindestens einen in fester Ausrichtung mit dem Kraftfahrzeug verbundenen optischen Sensor, ein elektronisches Bremssystem mit fahrerunabhängig ansteuerbaren Radbremsen an mindestens zwei Rädern und/oder eine fahrerunabhängig einstellbare elektronische Lenkung aufweist, mit einem elektronischen Steuergerät, das mindestens eine Recheneinheit aufweist, die anhand der Daten zumindest des optischen Sensors den Ist-Fahrzustand des Kraftfahrzeugs bewertet und das elektronische Bremssystem und/oder die elektronische Lenkung zur Beeinflussung des Fahrzustands ansteuert, wenn die Bewertung einen instabilen Fahrzustand ergeben hat, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor einen Blickwinkel einsieht, welcher die Umgebung vor, neben, oder hinter dem Kraftfahrzeug umfasst, wobei die Daten des mindestens einen optischen Sensors auch für eine Komfortfunktion wie einen digitaler Seitenspiegel, eine Rückfahrkamera, eine Betätigung eines Scheibenwischers bei Feuchtigkeit, einen Notbremsassistenten und/oder eine Abstandsregelung zum vorausfahrenden Verkehr genutzt werden, wobei die Recheneinheit vorzugsweise ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche durchführt.System for stabilizing a motor vehicle which has at least one optical sensor connected in fixed alignment with the motor vehicle, an electronic brake system with wheel brakes controllable independently by drivers on at least two wheels and / or an electronically adjustable electronic steering, with an electronic control unit having at least one arithmetic unit , which evaluates the actual driving state of the motor vehicle based on the data of at least the optical sensor and the electronic Brake system and / or the electronic steering for influencing the driving state drives, if the evaluation has resulted in an unstable driving condition, characterized in that the optical sensor sees a viewing angle, which includes the environment before, next to or behind the motor vehicle, the data of the at least one optical sensor is also used for a comfort function such as a digital side mirror, a reversing camera, an operation of a windshield wiper in moisture, an emergency brake assist and / or a distance control to the preceding traffic, wherein the arithmetic unit preferably performs a method according to at least one of the preceding claims. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilfläche des optischen Sensors über mindestens ein im Strahlengang angeordnetes optisches Element, insbesondere ein Spiegel und/oder ein Prisma und/oder eine Glasfaser, einen zweiten Blickwinkel einsieht, welcher insbesondere eine Fahrbahnoberfläche umfasst, wobei vorzugsweise die Bewertung des Fahrzustands anhand der Teilfläche des optischen Sensors erfolgt.System according to claim 9, characterized in that a partial surface of the optical sensor via at least one arranged in the beam path optical element, in particular a mirror and / or a prism and / or a glass fiber, a second viewing angle recognizes, which in particular comprises a road surface, preferably the evaluation of the driving state based on the partial surface of the optical sensor takes place. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine elektrisch ansteuerbare Lichtquelle, insbesondere eine Infrarot-Leuchtdiode, welche auf den vom zweiten Blickwinkel des optischen Sensors umfassten Umgebungsbereich gerichtet ist, wobei insbesondere eine Ansteuerung nach Maßgabe eines Vergleichs des über die Teilfläche integrierten Sensorsignals mit einem Dunkelheitsschwellenwert erfolgt.System according to claim 10, characterized by an electrically controllable light source, in particular an infrared light emitting diode, which is directed to the surrounding area from the second viewing angle of the optical sensor, wherein in particular a control in accordance with a comparison of the sensor integrated over the partial surface sensor signal is carried out with a darkness threshold , System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor über ein oder mehrere Magnetspulen oder Piezokristalle beweglich aufgehängt ist, wobei diese vorzugsweise anhand der Signale eines Beschleunigungssensors angesteuert werden, um den optischen Sensor gegenüber Erschütterungen zu stabilisieren.System according to one of claims 9 to 11, characterized in that the optical sensor is suspended movably via one or more magnetic coils or piezocrystals, wherein these are preferably controlled by the signals of an acceleration sensor in order to stabilize the optical sensor against shocks.
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