DE10127395A1

DE10127395A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10127395A1
Application number: DE2001127395
Authority: DE
Inventors: Matthias Sendzik; Bernd Surborg
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2002-12-12

Abstract

Bei einem Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs werden anhand von Parametern, die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs kennzeichnen, für die Stabilität kritische Fahrzustände festgestellt. Bei Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes wird ein radspezifischer Bremseneingriff zur Stabilisierung veranlaßt. Hierzu wird die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus mittels Sensoren (9, 10) gemessen. Die Horizontalausrichtung repräsentierenden Größen werden als Eingangsgrößen bei der Feststellung stabilitätskritischer Fahrzustände verwendet. Das Verfahren ermöglicht es, die Regelgüte eines Fahrdynamikregelungssystems mit elektronischem Stabilitätsprogramm (ESP) - vorzugsweise ohne jede Zusatzsensorik - zu verbessern. In Kombination mit einem Anti-Blockier-System läßt sich im ABS-Bremsfall zudem der Bremsweg verkürzen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs, bei dem anhand von Parametern, die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs kennzeichnen, für die Fahrstabilität kritische Fahrzustände festgestellt werden, und bei dem bei Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes ein radspezifischer Bremseneingriff zur Stabilisierung veranlaßt wird.

Aus dem Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität bekannt. Derartige Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität werden oftmals kurz als ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) bezeichnet. Fahrdynamiksysteme mit ESP ermitteln anhand vorgegebener Kriterien kritische Zustände für die Fahrstabilität und veranlassen bei Feststellung eines solchen Fahrzustandes einen elektronischen Bremseneingriff, um das Fahrzeug wieder zu stabilisieren. So ist es beispielsweise aus der DE 199 36 439 A1 und der DE 199 36 786 A1 bekannt, ein Ausbrechen des Fahrzeuges mittels Gierratensensoren, Querbeschleunigungssensoren und/oder Lenkwinkelsensoren zu überwachen. In der DE 197 51 891 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs bei Kipptendenz offenbart.

Bei dem in der DE 199 36 786 A1 offenbarten ESP-Regler wird mit einem Beobachterteil bzw. mathematischen Modell unter Berücksichtigung geschätzter Reibwerte zwischen den Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn ein vom Fahrer vorgegebener Fahrzeugkurs in Form einer Soll-Giergeschwindigkeit und eines Soll- Fahrzeugschwimmwinkels berechnet. Berücksichtigte Einflußgrößen sind hierbei der Lenkwinkel, der Bremsdruck, eine Motormomentvorgabe und optional die Stellung einer Gangschaltung, die jeweils mittels eines Sensors erfaßt werden. Zusätzlich werden die Radgeschwindigkeiten, die Querbeschleunigung und die Giergeschwindigkeit mit weiteren Sensoren erfaßt und dem ESP-Regler zur Verfügung gestellt.

Aus der Soll-Giergeschwindigkeit und dem Soll-Fahrzeugschwimmwinkel einerseits und den gemessenen Radgeschwindigkeiten, der gemessenen Querbeschleunigung und der gemessenen Giergeschwindigkeit andererseits werden Differenz- bzw. Zusatzgrößen in Form eines zusätzlichen Giermoments sowie resultierender Längs- und Seitenkräfte errechnet, die als Eingangsgrößen für einen Bremseneingriff über ein Anti-Blockier- System dienen. Dabei besteht das Ziel, an dem Fahrzeug einen solchen Fahrzustand einzuregeln, bei dem die Differenz- bzw. Zusatzgrößen verschwinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Regelgüte weiter zu verbessern.

Hierzu wird vorgeschlagen, die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus mittels Sensoren zu messen und die Horizontalausrichtung repräsentierende Größen als Eingangsgrößen bei der Feststellung stabilitätskritischer Fahrzustände zu verwenden.

Der Begriff Horizontalausrichtung ist hier einerseits im statischen Sinn andererseits im dynamischen Sinn zu verstehen. Im statischen Sinn repräsentiert er den Beladungszustand des stehenden Fahrzeugs, während im dynamischen Sinn das Auftreten von Nick- und Wankbewegungen beschrieben wird, womit dynamische Lasten erfaßt werden.

Erfindungsgemäß läßt sich durch die Berücksichtigung statischer und/oder dynamischer Lasten die Regelgüte für die Stabilitätsregelung des Fahrzeugs verbessern. Damit wird im Unterschied zu bisher bekannten Fahrdynamiksystemen mit ESP ein Kompromiß über alle möglichen Beladungszustände vermieden, der lediglich unter besonderen Umständen eine korrekte Berechnung erlauben würde. Die Berücksichtigung statischer und/oder dynamischer Lasten bewirkt bei einem Ansprechen des ESP eine schnellere Stabilisierung des Fahrzeugs.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Horizontalausrichtung mit den Sensoren einer automatischen Leuchtweitenregulierung erfaßt. Insbesondere bei der Verwendung von Gasdrucksentladungslampen (GDL) für die Fahrzeugbeleuchtung kann auf die dann ohnehin vorhandenen Sensoren zurückgegriffen werden, so daß für die Verbesserung der Regelgüte der Stabilitätsregelung keine zusätzlichen Sensoren benötigt werden. Aus der doppelten Nutzung der GDL-Sensoren resultiert ein besonders geringer apparativer Aufwand.

Die Sensoren zur Erfassung der Horizontalausrichtung messen bevorzugt die Drehstellung eines Stabilisators an der Vorderachse und eines Stabilisators an der Hinterachse des Fahrzeugs. Indem die von den Sensoren generierten Signale miteinander in Beziehung gesetzt werden, wird eine Information über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus in bezug auf die Radachsen erhalten.

Vorzugsweise werden hier zwei Sensoren in etwa in der Mitte des jeweiligen Stabilisators verwendet, die neben der Erfassung des Beladungzustandes des Fahrzeugs weiterhin auch eine Erfassung des Auftretens von Nickbewegungen erlauben.

Alternativ oder ergänzend wird die Horizontalausrichtung mit Drucksensoren erfaßt, die gleichzeitig zur Beobachtung des Druckes von Luftfedern in den Radaufhängungen des Fahrzeugs dienen. Auch hier wird durch die doppelte Nutzung der Sensoren ein apparativer Zusatzaufwand für die Stabilitätsregelung vermieden. Werden an einem Fahrzeug sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse für die Radaufhängung Luftfedern verwendet, so kann durch die Auswertung der Drucksignale von wenigstens drei Drucksensoren neben der statischen Lastverteilung in Fahrzeuglängsrichtung und dem Auftreten von Nickbewegungen zusätzlich die statische Lastverteilung in Fahrzeugquerrichtung und das Auftreten von Wankbewegungen erfaßt und bei der Stabilitätsregelung berücksichtigt werden.

Vorzugsweise erfolgt die Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes mit einem mathematischen Modell, welches das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs abbildet. Anhand von gemessenen Parametern unter Einschluß der Information über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus wird mit dem mathematischen Modell ein vom Fahrer gewünschter Soll-Fahrzustand ermittelt. Weiterhin wird anhand gemessener Parameter unter Einschluß der Information über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus ein Ist-Fahrzustand ermittelt. Aus den diese Fahrzustände repräsentierenden Größen wird eine Differenz gebildet. Die Differenz wird durch einen radspezifischen Bremseneingriff verringert, vorzugsweise auf Null ausgeregelt.

Dabei wird der Soll-Fahrzustand bevorzugt auf der Grundlage folgender Größen bestimmt:

- Lenkwinkel,
- Fahrzeuggeschwindigkeit,
- Horizontalausrichtung.

Der Ist-Fahrzustand kann auf der Grundlage folgender Größen bestimmt werden:

- Querbeschleunigung;
- Giergeschwindigkeit,
- Horizontalausrichtung.

Vorzugsweise werden die genannten Größen mittels eigener Sensoren direkt gemessen und die entsprechenden Signale, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Signalumformung, ausgewertet. Es ist jedoch auch möglich, jede dieser Größen - mit Ausnahme der Horizontalausrichtung - indirekt zu erfassen, beispielsweise durch Ableitung aus anderen gemessenen Größen.

Wie oben bereits erläutert, kann mit den Sensoren zu Erfassung der Horizontalausrichtung sowohl eine statische als auch eine dynamische Größe beobachtet werden.

Bevorzugt wird bei der Stabilitätsregelung die Horizontalausrichtung bei stehendem Fahrzeug gemessen und nachfolgend als konstante Größe zur Berücksichtigung des statischen Beladungszustandes verwendet.

Alternativ oder auch zusätzlich wird bei der Stabilitätsregelung die Horizontalausrichtung bei fahrendem Fahrzeug gemessen und als veränderliche Größe zur Berücksichtigung dynamischer Lasten verwendet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den Bremseneingriff unter Verwendung der Komponenten eines Anti-Blockier-Systems und/oder einer Antriebs-Schlupf-Regelung auszuführen. Dazu wird die Stabilitätsregelung bevorzugt in das Anti-Blockier-System implementiert. Die Kopplung beider Systeme ermöglicht gegenüber herkömmlichen Anti-Blockier- Systemen im ABS-Bremsfall zudem eine weitere Verkürzung des Bremswegs. In Kenntnis der Radlasten kann nämlich an den einzelnen Radbremsen jeweils der größtmögliche Bremsdruck aufgebaut werden, ohne daß die zugehörigen Räder sofort zum Blockieren neigen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrdynamikregelungssystems mit ESP, das die Signale einer Leuchtweitenregulierung nutzt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fahrdynamikregelungssystems mit ESP, das die Signale von Drucksensoren von an einem Fahrzeug vorgesehenen Luftfedern nutzt, und in

Fig. 3 ein einfaches Fahrdynamikregelungssystem mit ESP.

Der prinzipielle Aufbau eines Fahrdynamikregelungssystems mit einer elektronischen Stabilitätsregelung (ESP) ist in Fig. 3 dargestellt. Dieses Fahrdynamikregelungssystem kann sowohl bei Personenkraftwagen als auch bei Nutzfahrzeugen zur Stabilitätskontrolle eingesetzt werden. Dazu werden anhand von Parametern, die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs kennzeichnen, für die Fahrstabilität kritische Fahrzustände festgestellt. Bei Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes werden die Radbremsen des Fahrzeugs gezielt mit einem Bremsdruck beaufschlagt, um durch einen für jedes Rad speziell abgestimmten Bremseneingriff eine Stabilisierung des Fahrverhaltens zu bewirken.

Das Fahrdynamikregelungssystem nutzt eine Vielzahl von Sensoren, mit denen das Fahrverhalten beschreibende Parameter erfaßt werden. Den Parametern entsprechende Signale werden - nach einer gegebenenfalls erforderlichen Signalumformung - an eine ESP-Regelungseinrichtung 1 übergeben. Bei dem in Fig. 3 dargestellten System werden der Lenkwinkel δ, die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Fahrzeugquerbeschleunigung a und die Giergeschwindigkeit dΨ/dt mit entsprechenden Sensoren 2, 3, 4 und 5 gemessen und als Signale der ESP-Regelungseinrichtung 1 als Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt.

In der ESP-Regelungseinrichtung 1 ist ein mathematisches Modell 6 der Regelstrecke S bzw. des Fahrzeugs abgelegt bzw. abgespeichert, welches das Fahrzeug- Bewegungsverhalten abbildet. Das mathematische Modell 6 ist dabei derart konfiguriert, um mit dem Lenkwinkel δ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v einen Soll-Fahrzustand, d. h. beispielsweise eine vom Fahrer gewünschte Kurvenlinie zu berechnen, wobei der Soll- Fahrzustand durch geeignete Vergleichsparameter ausgedrückt wird.

Das mathematische Modell 6 basiert auf einem Einspurmodell, dem fahrzeugspezifische Nichtlinearitäten überlagert werden. Insbesondere können hierbei Reibwerteinflüsse, Seitenwindeinflüsse und sonstige Einflüsse berücksichtigt werden. Das Modell 6 wird anfangs mit Messungen an einem realen Fahrzeug bei stabilen Fahrzuständen kalibriert, beispielsweise bis zu einer Querbeschleunigung von ca. 0,4 g. In dem Modell 6 vorgesehene Einstellparameter werden dabei als Systemgrößen festgelegt.

Parallel zu der Berechnung mit dem mathematischen Modell 6 erfolgt eine Haftungs- und Situations-Schätzung sowie eine Schwimmwinkel-Schätzung. Die Haftungs- und Situations-Schätzung bestimmt aufgrund von Raddrehzahlverläufen, dem Lenkwinkel δ und der Querbeschleunigung a die Art eines Fahrmanövers sowie einen erwarteten Reibwert. Über die Schwimmwinkel-Schätzung wird eine Schwimmwinkelgeschwindigkeit bestimmt, mit der eine sichere Unterscheidung zwischen einem Übersteuern und einem Untersteuern des Fahrzeugs getroffen werden kann.

Unter Berücksichtigung der erfaßten Querbeschleunigung a und der erfaßten Giergeschwindigkeit dΨ/dt, mit denen ein Ist-Fahrzustand des Fahrzeugs, d. h. im Prinzip eine gemessene Kurvenlinie beschrieben wird, läßt sich durch einen Vergleich mit dem Soll-Fahrzustand anhand vorgegebener Grenzwerte feststellen, ob das Fahrzeug sich noch in einem stabilen Fahrzustand befindet oder aber dabei ist, einen solchen zu verlassen. Die ESP-Regelungseinrichtung 1 weist hierzu einen geeigneten Regler 7 auf, in dem die Größen der Ist- und Soll-Fahrzustände verglichen werden.

Liegt ein instabiler Fahrzustand vor, so werden in dem Regler 7 Signale generiert, welche an ein Bremssystem 8 übergeben werden. In Abhängigkeit dieser Signale wird nicht nur die Aktivierung des Bremssystems 8 veranlaßt, sondern zugleich auch eine Information übertragen, welche das Ausmaß des Bremseingriffes, insbesondere die zu bremsenden Räder sowie deren Sollbremsverhalten bestimmt. Über das Bremssystem 8 sowie optional auch über eine Verringerung der Antriebsleistung des Fahrzeugmotors wird die Differenz aus den Größen, welche den Soll-Fahrzustand und den Ist- Fahrzustandes repräsentieren, verringert, bis diese Idealerweise verschwindet.

Das Bremssystem 8, das in Fig. 3 lediglich schematisch dargestellt ist, umfaßt für jedes Fahrzeugrad jeweils eine Radbremse mit einem Radbremszylinder. Diese Bremsen sind über Bremsleitungen unter Zwischenschaltung eines an sich bekannten Anti-Blockier- Systems (ABS) mit einem Hauptzylinder hydraulisch verbunden. Der Hauptzylinder wird über ein Reservoir mit Bremsflüssigkeit versorgt und ist beispielsweise als Tandem- Hauptbremszylinder ausgebildet. Dem Hauptzylinder ist ein Bremskraftverstärker vorgeschaltet, über den eine Betätigungskraft eingeleitet wird, um einen normalen Bremsvorgang auszulösen. Die Einleitung der Betätigungskraft erfolgt beispielsweise über ein vom Fahrer zu betätigendes Pedal, das mit dem Bremskraftverstärker über ein Gestänge gekoppelt ist, oder über einen aktiven Booster.

Das Anti-Blockier-System des Bremssystems umfaßt eine ABS-Regelungseinrichtung, in der das Blockieren einzelner Fahrzeugräder festgestellt und bei einem Blockieren ein elektronischer Eingriff in den Bremsvorgang veranlaßt wird. Die ABS- Regelungseinrichtung ist mit Stelleinrichtungen für die Radbremsen verbunden. Bei den Stelleinrichtungen ist u. a. eine Pumpe zur Erzeugung eines hydraulischen Drucks vorgesehen, die für ein maximales Druckniveau unabhängig von der von dem Fahrer ausgeübten Betätigungskraft sorgt. Zur Ansteuerung der einzelnen Radbremsen bzw. der zugehörigen Druckleitungen werden entsprechend vorhandene Ventile betätigt, um in der jeweiligen Radbremse bzw. Druckleitung durch eine Absenkung oder Erhöhung ein gewünschtes Bremsdruckniveau einzustellen.

Tritt bei einer normalen Betätigung des Bremssystems 8 an einzelnen Fahrzeugrädern Bremsschlupf auf, so wird das Anti-Blockier-Systems aktiviert. Die Erfassung des Radschlupfes kann beispielsweise durch die Auswertung von Signalen von an den einzelnen Fahrzeugrädern vorgesehenen Radsensoren in herkömmlicher Art und Weise erfolgen. Anstelle oder zusätzlich zu den Radsensoren kann weiterhin ein Längsbeschleunigungssensor vorgesehen werden, um den Fahrzustand des Fahrzeugs genauer zu erfassen. Gleichfalls kann zur Auswertung der von einem Fahrer erzeugten Betätigungskraft der Druck in dem Hauptzylinder mittels Drucksensoren ausgewertet und bei der Aktivierung des Anti-Blockier-Systems sowie der nachfolgenden Regelung des Bremsdruckes an den einzelnen Radbremsen verwendet werden. Durch das Übersetzungsverhältnis des Bremskraftverstärkers ist der unmittelbar von dem Fahrer eingesteuerte Druck bekannt. Denkbar ist jedoch auch, diesen Druck zu messen.

Die Stabilitätsregelung nutzt die Komponenten des Anti-Blockier-Systems, um die für den Bremseingriff zur Stabilisierung des Fahrzeugs erforderlichen Bremsdrücke an den einzelnen Radbremsen zu ermitteln und entsprechend einzustellen. Es ist daher vorteilhaft, die Stabilitätsregelung in das in den Figuren nicht näher dargestellte Anti- Blockier-System zu implementieren. Die Implementierung kann in Form eines Rechenprogramms oder auch in Form einer Hardware-Komponente realisiert werden.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel, mit dem ohne großen konstruktiven Aufwand eine hohe Regelgüte der Stabilitätsregelung erzielt wird. Dies drückt sich zum einen durch eine schnelle Stabilisierung des Fahrzeugs aus. Überdies wird im ABS-Bremsfall der Bremsweg verkürzt.

Die Verbesserung der Regelgüte beruht auf dem Prinzip, bei der in Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten Stabilitätsregelung zusätzlich die Signale von bereits an dem Fahrzeug vorhandenen Sensoren, welche Informationen über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugsaufbaus enthalten, auszunutzen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist an dem Fahrzeug eine automatische Leuchtweitenregulierung vorgesehen. Diese umfaßt eine Einrichtung zur Generierung von Stellbefehlen, mit denen Stelleinrichtungen zur Justierung der Leuchtweite von Fahrzeugscheinwerfern angesteuert werden. Weiterhin umfaßt die Leuchtweitenregulierung zwei Sensoren 9 und 10, deren Signale θ₁, und θ₂ die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus beschreiben. Diese Signale θ₁, und θ₂ werden an die Einrichtung zur Generierung der Stellbefehle übertragen. Mit der automatischen Leuchtweitenregulierung läßt sich, insbesondere bei Verwendung von Gasdruckentladungslampen, die eine hohe Lichtintensität aufweisen, die Gefahr der Blendung verringern, da eine selbsttätige Anpassung an den Beladungszustand des Fahrzeugs erfolgt. Die Sensoren 9 und 10 befinden sich in einem Fahrzeugfrontbereich und einem Fahrzeugheckbereich.

Genauer gesagt sind die Sensoren 9 und 10 hier jeweils an einem Stabilisator der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs vorgesehen. Mittels der Sensoren 9 und 10 wird ein Drehwinkel θ₁, bzw. θ₂ der Stabilisatoren automatisch gemessen und in ein entsprechendes Signal umgesetzt. Vorzugsweise befinden sich beide Sensoren 9 und 10 jeweils in etwa in der Mitte des jeweiligen Stabilisators. Aus der Drehung der Stabilisatoren kann unmittelbar auf die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus geschlossen werden.

Die Horizontalausrichtung wird hier sowohl bei stehendem Fahrzeug als auch bei fahrendem Fahrzeug gemessen. Dazu ist eine geeignete Software vorgesehen. Möglich ist auch ein geschwindigkeitsabhängiger Schalter. Im erstgenannten Fall, d. h. einer Messung bei stehendem Fahrzeug, wird die gemessene Größe bei der Stabilitätsregelung, d. h. genauer in dem mathematischen Modell 6 als konstante Größe zur Berücksichtigung des statischen Beladungszustandes verwendet. Damit läßt sich die Stabilitätsregelung anhand des tatsächlich vorliegenden Beladungszustandes optimieren. Zudem werden die Signale θ₁ und θ₂ der Sensoren 9 und 10 im Fahrbetrieb dazu verwendet, um die an den einzelnen Achsen auftretenden dynamischen Lasten bei der Bestimmung des Ist-Fahrzustandes in dem zugehörigen Rechenmodul 11 zu berücksichtigen.

Dies bedeutet für das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel, daß zur Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes mit dem mathematischen Modell 6 anhand von gemessenen Parametern, nämlich dem Lenkwinkel δ, der Fahrzeuggeschwindigkeit v und den Signalen θ₁ und θ₂ der Sensoren 9 und 10, d. h. unter Einschluß der Information über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus, ein vom Fahrer gewünschter Soll-Fahrzustand ermittelt wird. Weiterhin wird anhand gemessener Parameter, nämlich der Querbeschleunigung a, der Giergeschwindigkeit dΨ/dt und dem Signal der Sensoren 9 und 10, d. h. wiederum unter Einschluß der Information über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus, ein Ist-Fahrzustand festgestellt. Aus den diese Fahrzustände repräsentierenden Größen wird, wie in Fig. 3, eine Differenz gebildet, die durch einen gezielten radspezifischen Bremseneingriff verringert, vorzugsweise auf Null ausgeregelt wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Fahrzeugräder über Luftfedern gegen den Fahrzeugaufbau abgestützt. Den Luftfedern ist jeweils ein Drucksensor 12, 13, 14 bzw. 15 zugeordnet, der für die Regelung des Drucks in den einzelnen Luftfedern benötigt wird. Mit den Drücken p_i in den Luftfedern sind gleichzeitig die Radlasten an den einzelnen Rädern bekannt. Aus den statischen und dynamischen Radlasten lassen sich wiederum Informationen über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus ableiten, die bei der bereits im Zusammenhang mit der in Fig. 1 dargestellten Stabilitätsregelung anstelle der Signale θ₁ und θ₂ verwendet werden. Im Unterschied zu den Sensoren 9 und 10 lassen sich mit den Drucksensoren 12, 13, 14 und 15 statische und dynamische Lasten sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeugquerrichtung mit hoher Genauigkeit ermitteln, woraus eine hohe Regelgüte bei der Stabilitätsregelung resultiert.

Es ist auch möglich, bei der Stabilitätsregelung die Signale θ₁ und θ₂ der Sensoren 9 und 10 einer Leuchtweiteregulierung gemeinsam mit den Signalen von Drucksensoren 12, 13, 14 und 15 von an dem Fahrzeug vorhandenen Luftfedern zu nutzen. Beispielsweise ist es möglich, die Informationen der Leuchtweitenregulierung in dem Modell 6, die Informationen der Drucksensoren der Luftfedern in dem Modul 11 auszunutzen.

Selbstverständlich können auch die Signale von anderen Sensoren verwendet werden, welche die Ableitung von Informationen über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus zulassen. Denkbar ist z. B. die Verwendung von Sensorsignalen aus einer Niveauregelung oder auch aus einer Radaufhängung, welche ohne Luftfedern arbeitet. Weiterhin können die Sensoren auch allein zum Zweck der Erfassung der Horizontalausrichtung vorgesehen werden, d. h. unabhängig von einer automatischen Leuchtweitenregulierung oder einer Druckregelung in der Radaufhängung.

Es ergibt sich damit ein Fahrdynamiksystem mit einem elektronischen Stabilitätsprogramm. Dieses System umfaßt das Bremssystem 8 mit einer Radbremse je Fahrzeugrad, wobei die Bremskraft an jedem Fahrzeugrad individuell einstellbar ist, Mittel bzw. Sensoren zum Erfassen von Parametern, die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs kennzeichnen, und die ESP-Regeleinrichtung 7, der die erfaßten Parameter als Eingangsgrößen zugeführt werden. Die ESP-Regeleinrichtung 7 ist dabei so konfiguriert, daß für die Stabilität kritische Fahrzustände festgestellt und bei Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes ein Signal für das Bremssystem (8) erzeugt wird, welches eine Information über einen radspezifischen Bremseneingriff zur Stabilisierung des Fahrzeugs beinhaltet. Weiterhin umfaßt das Fahrdynamiksystem die oben erläuterten Sensoren 9 und 10 und/oder 12, 13, 14, und 15, welche die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus messen. Die gemessenen Größen werden der ESP-Regeleinrichtung 7 als Eingangsgrößen zugeführt und bei der Feststellung stabilitätskritischer Fahrzustände sowie der Erzeugung eines etwaigen Signals für das Bremssystem 8 ausgewertet.

Die vorstehend erläuterte Erfindung, die nicht auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 beschränkt ist, ermöglicht es, die Regelgüte eines Fahrdynamikregelungssystems mit ESP zu verbessern. Dies kann ohne jegliche Zusatzsensorik erfolgen. In Kombination mit einem Anti-Blockier-System läßt sich im ABS-Bremsfall zudem der Bremsweg verkürzen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

ESP-Regelungssystem

2

Lenkwinkelsensor

3

Fahrzeuggeschwindigkeitssensor

4

Querbeschleunigungssensor

5

Giergeschwindigkeitssensor

6

mathematisches Fahrzeugmodell

7

Regler

8

Bremssystem

9

Sensor bzw. Drehwinkelsensor

10

Sensor bzw. Drehwinkelsensor

11

Modul zur Bestimmung des Ist-Fahrzustandes

12

bis

15

Drucksensor einer Luftfeder
a Querbeschleunigung
v Fahrzeuggeschwindigkeit
S Regelstrecke (Fahrzeug)
δ Lenkwinkel
dΨ/dt Giergeschwindigkeit
p_i

Innendruck einer Luftfeder
θ₁

Stabilisator-Drehwinkel
θ₂

Stabilisator-Drehwinkel

Claims

1. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs, bei dem anhand von Parametern, die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs kennzeichnen, für die Stabilität kritische Fahrzustände festgestellt werden, und bei dem bei Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes ein radspezifischer Bremseneingriff zur Stabilisierung veranlaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus mittels Sensoren (9, 10, 12, 13, 14, 15) gemessen wird und die Horizontalausrichtung repräsentierende Größen als Eingangsgrößen bei der Feststellung stabilitätskritischer Fahrzustände verwendet werden.

2. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalausrichtung mit den Sensoren (9, 10) einer automatischen Leuchtweitenregulierung erfaßt wird.

3. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Sensoren (9, 10) zur Erfassung der Horizontalausrichtung die Drehstellung eines Stabilisators an der Vorderachse und eines Stabilisators an der Hinterachse des Fahrzeugs erfaßt wird.

4. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalausrichtung mit Drucksensoren (12, 13, 14, 15) erfaßt wird, die gleichzeitig zur Beobachtung des Druckes von Luftfedern in der Radaufhängung des Fahrzeugs dienen.

5. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes mit einem mathematischen Modell (6), welches das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs abbildet, anhand von gemessenen Parametern unter Einschluß der Information über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus ein vom Fahrer gewünschter Soll-Fahrzustand ermittelt wird, weiterhin anhand gemessener Parameter unter Einschluß der Information über die Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus ein Ist-Fahrzustand ermittelt wird, und aus den diese Fahrzustände repräsentierenden Größen eine Differenz gebildet wird, und daß die Differenz durch einen radspezifischen Bremseneingriff verringert, vorzugsweise auf Null ausgeregelt wird.

6. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Fahrzustand auf der Grundlage folgender Größen bestimmt wird:
Lenkwinkel,
Fahrzeuggeschwindigkeit,
Horizontalausrichtung.

7. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Fahrzustand auf der Grundlage folgender Größen bestimmt wird:
Querbeschleunigung,
Giergeschwindigkeit,
Horizontalausrichtung.

8. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalausrichtung bei stehendem Fahrzeug gemessen wird und nachfolgend als konstante Größen zur Berücksichtigung des statischen Beladungszustandes verwendet wird.

9. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalausrichtung bei fahrendem Fahrzeug gemessen wird und als veränderliche Größe zur Berücksichtigung dynamischer Lasten verwendet wird.

10. Verfahren zur Stabilitätsregelung eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das der Bremseneingriff unter Verwendung der Komponenten eines Anti-Blockier-Systems und/oder einer Antriebs-Schlupf- Regelung ausgeführt wird.

11. Fahrdynamiksystem mit elektronischer Stabilitätsregelung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend:
ein Bremssystem (8) mit einer Radbremse je Fahrzeugrad, wobei die Bremskraft an jedem Fahrzeugrad individuell einstellbar ist,
Mittel zum Erfassen von Parametern, die das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs kennzeichnen,
eine ESP-Regeleinrichtung (7), der die erfaßten Parameter als Eingangsgrößen zugeführt werden und die derart konfiguriert ist, um für die Stabilität kritische Fahrzustände festzustellen und bei Feststellung eines stabilitätskritischen Fahrzustandes ein Signal für das Bremssystem (8) zu erzeugen, welches eine Information über einen radspezifischen Bremseneingriff zur Stabilisierung des Fahrzeugs beinhaltet,
gekennzeichnet durch
Sensoren (9, 10, 12, 13, 14, 15) zum Messen der Horizontalausrichtung des Fahrzeugaufbaus, wobei die gemessenen Größen der ESP-Regeleinrichtung (7) als Eingangsgrößen zugeführt und bei der Feststellung stabilitätskritischer Fahrzustände sowie der Erzeugung eines etwaigen Signals für das Bremssystem (8) ausgewertet werden.