DE102004006387A1

DE102004006387A1 - System und Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Fahrzeugs mit einer Gierstabilitätssteuerung bzw. -regelung

Info

Publication number: DE102004006387A1
Application number: DE102004006387A
Authority: DE
Inventors: Bing Dublin Zheng
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2004-08-26
Also published as: JP2004244015A; US6640173B1; JP3955027B2

Abstract

Bei dem Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das ein elektronisches Lenksystem (10) mit verbesserter Gierstabilität aufweist, während einer Gierbewegungsstörung, werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt: DOLLAR A - Erfassen (112) eines Lenkradwinkels, einer Geschwindigkeit und einer Gierrate bzw. -geschwindigkeit des Fahrzeugs; DOLLAR A - Erzeugen eines Lenkwinkelsignals des elektronischen Lenksystems, wobei das Lenkwinkelsignal einen Lenkwinkel, beruhend auf Lenkradwinkel und Lenkverhältnis, darstellt; DOLLAR A - Erzeugen (116) eines zusätzlichen Radwinkelsignals, das einen zusätzlichen Radwinkel anzeigt, um die Gierbewegungsstörung zu kompensieren; DOLLAR A - Erzeugen (118) eines Radwinkelsignals, das einen Radwinkel anzeigt, wobei der Radwinkel auf dem zusätzlichen Radwinkel und dem Lenkradwinkel vor einer vorbestimmten Zeitspanne beruht; und DOLLAR A - Aufbringen (120) eines Drehmoments auf die Räder, um die Räder entsprechend dem Radwinkel zu bewegen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Steuern bzw. Kontrollieren bzw. Regeln (im folgenden Steuern genannt) eines Fahrzeugs mit einer verbesserten Gierstabilitätseigenschaft für eine Gierbewegungsstörung des Fahrzeugs.
Elektrische bzw. elektronische Lenksysteme bzw. Lenkung-durch-Draht- bzw. -Kabel-Systeme ("steer-by-wire systems") sind in der Kraftfahrzeugindustrie bekannt. Elektronische Lenksysteme ersetzen mechanische Verbindungen bzw. Kraftübertragungen zwischen einem Lenkrad und Fahrbahn- bzw. Laufrädern (im folgenden Räder genannt) eines Fahrzeugs durch elektrische Drähte bzw. Kabel und elektronische Komponenten. Die mechanischen Verbindungen zwischen den Laufrädern werden beseitigt und durch Komponenten, zum Beispiel Radaktuatoren, Radpositionssensoren, leistungselektrische Antriebe bzw. Treiber ("power electric drivers") und eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit ersetzt.
Obwohl viele elektronische Lenksysteme ausreichend sind, können bei sol chen Systemen Verbesserungen durchgeführt werden. Beispielsweise kann während eines normalen Betriebs ein Fahrzeug mit einem elektronischen Lenksystem eine Gierbewegungsstörung erfahren, die durch Verlust von Reifenluftdruck, Bremsen auf vereisten Fahrbahnen oder Seitenwind verursacht ist. Die Gierbewegungsstörung kann unerwartete Antriebsbedingungen des Fahrzeuges verursachen, welche von dem Fahrer verlangen, beim Manövrieren des Fahrzeugs zurück zu einem normalen Antriebszustand in unerwünschter Weise Aktionen zu unternehmen. Dies ist nachteilig.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich ist es ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem elektronischen Lenksystem mit gesteigerter bzw. verbesserter Gierstabilität während einer Gierbewegungsstörung zu schaffen, wobei das Verfahren eine Gierstabilitätssteuerungsstrategie beinhaltet, um einen Fahrer des Fahrzeugs zu unterstützen, die Gierbewegungsstörung zu kompensieren.
Es ist ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem elektronischen Lenksystem mit gesteigerter bzw. verbesserter Gierstabilität während einer Gierbewegungsstörung zu schaffen, wobei das elektronische Lenksystem ein Lenken vor einer Reaktionszeit eines Fahrers steuert bzw. kontrolliert, während es dem Fahrer die Gesamtautorität bzw. Fähigkeit der Lenkungssteuerung während der Reaktionszeit lässt.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren ein Erfassen eines Lenkradwinkels, einer Geschwindigkeit, einer Gierrate des Fahrzeugs und ein Erzeugen eines Lenkwinkelsignals des elektronischen Lenksystems. Das Lenkwinkelsignal zeigt einen Lenkwinkel an, der auf dem Lenkverhältnis des Fahrzeugs, dem Lenkradwinkel und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs be ruht. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Erzeugen eines zusätzlichen bzw. gesonderten Fahrbahn- bzw. Radwinkelsignals, das einen zusätzlichen Radwinkel anzeigt, um die Gierbewegungsstörung unter Verwendung einer verstärkungsgeplanten, Proportional-Integral-Steuer- bzw. Regelstrategie und einer augenblicklichen Proportional-Integral-Steuer- bzw. -Regelstrategie zu kompensieren. Vor einem vorbestimmten Zeitverlauf bzw. Zeitspanne wird ein Radwinkel des Fahrzeugs bestimmt und er beruht auf dem zusätzlichen Radwinkelsignal und einem Lenkradwinkelsignal. Nach dem vorbestimmten Zeitverlauf beruht der Radwinkel auf dem Lenkradwinkelsignal allein. Das Verfahren beinhaltet ferner Aufbringen eines Drehmoments auf die Laufräder, um die Laufräder konsistent bzw. gleichbleibend mit dem Radwinkelsignal zu bewegen.
Weitere Gesichtspunkte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche offensichtlich, wenn in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gesehen. In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung bzw. Ausgestaltung für eine elektronische Fahrzeug-Lenksystemanordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild eines elektronischen Lenk-Steuer- bzw. – Kontrollsystems mit einer verstärkungsgeplanten Proportional-Integral-Steuer- bzw. -Regelstrategie und einer augenblicklichen Proportional-Integral-Steuer- bzw. -Regelstrategie in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Steuern bzw. Kontrollieren eines Fahrzeugs mit dem elektronischen Lenksystem nach 1 und zum Implementieren der Steuerstrategie in 2 mit einer verbesserten Gierstabilitätseigen schaft während einer Gierbewegungsstörung des Fahrzeugs.
Die vorliegende Erfindung gibt allgemein ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs während einer Gierbewegungsstörung an, während einem Fahrer des Fahrzeugs die Gesamtautorität der Lenksteueraktivitäten verbleibt. Dies wird durch Aktivieren einer gesteigerten Gierkompensationssystem-Stabilitätseigenschaft des elektronischen Lenksystems zeitlich vor einer möglichen menschlichen Reaktionszeit auf eine Gierbewegungsstörung des Fahrzeugs durchgeführt. Diese Eigenschaft erlaubt es dem System, die Gierbewegungsstörung zu kompensieren, welche in typischer Weise durch Verlust von Reifenluftdruck, Bremsen auf vereisten Straßen bzw. Fahrbahnen oder Seitenwind verursacht wird und andernfalls den Fahrer in einem unerwünschten Zustand bzw. Bedingung lassen würde, denn sonst müsste er das Fahrzeug zurück zu einem typischen Antriebszustand bzw. -bedingung manövrieren. Die Steuerungswirkungen werden nach einem vorbestimmten Zeitverlauf vor der menschlichen Reaktionszeit vermindert oder gedämpft, um es dem Fahrer zu erlauben, die Gesamtautorität der Lenksteuerungsaktivitäten während der menschlichen Reaktionszeit aufrechtzuerhalten.
1 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines elektrischen bzw. elektronischen Lenksystems bzw. Lenkung-durch-Draht- bzw. -Kabel-Systems mit einer gesteigerten Gierkompensationssystem-Stabilitätseigenschaft für eine Gierbewegungsstörung eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, weist das elektronische Lenksystem 10 ein Fahrer-Interfacesystem 12 auf, welches ein Lenkrad, Fahrer-Interfacesensoren 14 und eine Fahrer-Interface-Leistungselektronik 16 aufweist. Bei dieser Ausführungsform sind die Fahrer-Interfacesensoren 14 in Verbindung mit dem Lenkrad oder einem Steuerknüppel oder irgendwelchen anderen geeigneten Mitteln für einen Fahrer vorgehen und ausgebildet, um ein Fahrzeug steuern oder manövrieren zu können, und sie sind dazu befähigt, die Winkelposition des Lenkrads fühlbar zu machen. Die Fahrer-Interfaceelektronik 16 enthält elektronische Komponenten, die ausgelegt sind, Daten zu empfangen, um dem Fahrer des Fahrzeugs ein Lenkgefühl zu geben, z.B. Empfänger, Sender, Aktuatoren oder andere geeignete Komponenten. Bei dieser Ausführungsform erfasst das Fahrer-Interfacesystem 12 einen Lenkradwinkel des Fahrzeugs und erzeugt ein Lenkradwinkelsignal, das den Lenkradwinkel anzeigt.
Wie in 1 gezeigt, weist das elektronische Lenksystem 10 mit der gesteigerten Gierkompensationssystemeigenschaft weiterhin eine elektronische Steuereinheit 18 auf, die so ausgestaltet ist, dass sie ein Radwinkelsignal erzeugt, um die Gierbewegungsstörung zu kompensieren. Die elektronische Steuereinheit weist einen Mikroprozessor auf, welcher die gesteigerte Gierkompensationssystem-Stabilitätsstrategie der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Bei dieser Ausführungsform beruht das Radwinkelsignal auf einem zusätzlichen Radwinkelsignal und einem Lenkradwinkelsignal vor einer vorbestimmten Zeitspanne relativ zu der Zeit Null. Nach dem vorbestimmten Zeitverlauf beruht der Radwinkel allein auf dem Lenkradwinkelsignal. Die elektronische Steuereinheit (ECU) ist ausgestaltet, Signale zu empfangen, welche Fahrzeugvariable anzeigen, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Seiten- bzw. Querbeschleunigung und die Gierrate beinhalten. Dies kann durch Implementierung von Sensoren oder anderen geeigneten Mitteln bewerkstelligt werden, die in der Technik bekannt sind. Wie gezeigt, ist die ECU 18 in elektrischer Verbindung mit dem Fahrer-Interfacesystem 12, wobei die Fahrer-Interfacesensoren 14 Lenkradwinkelsignale für die ECU 18 erzeugen und die ECU 18 erzeugt Lenkradsteuersignale für die Fahrer-Interface-Leistungselektronik 16 für ein Lenkgefühl.
Das System 10 weist ferner ein Radbetätigungssystem 20 auf, welches Radbetätigungssystemsensoren 22 und eine Rad-Leistungselektronik 24 in elektrischer Verbindung mit der ECU 18 hat. Der Sensor 22 kann benachbart bzw. angrenzend an die Laufräder des Fahrzeugs und mit diesen verbunden angeordnet sein, um den Radwinkel zu messen. Die Leistungselektronik 24 enthält elektronische Komponenten, die dazu ausgelegt sind, Daten von der ECU 18 zu empfangen, um Rotation bzw. Drehung oder Bewegung der Laufräder zu ergeben, z.B. mittels Motoren, Aktuatoren. Wie gezeigt, ist das Radbetätigungssystem 20 in elektrischer Verbindung mit der ECU 18, wobei Sensoren 22 Radwinkelsignale für die ECU 18 erzeugen und zu dieser übertragen und die ECU 18 Radsteuersignale für die Radleistungselektronik 24 erzeugt und zu dieser überträgt.
2 zeigt ein Beispiel eines Blockschaltbilds zur Veranschaulichung einer erhöhten Gierstabilitätssteuerungsstrategie 30, die durch das elektronische Lenksystem 10 in 1 ausgeführt bzw. implementiert wird. Wie gezeigt, ist ein Fahrzeug mit dem elektronischen Lenksystem im Block 32 dargestellt. Während des Betriebs des Fahrzeugs werden der Lenkradwinkel und der Radwinkel durch die in 1 erörterten Sensoren 14 und 22 erfasst. Zusätzliche Fahrzeugvariable werden erfasst und können Seiten- bzw. Querbeschleunigung, Geschwindigkeit und eine gemessene Gierrate des Fahrzeuges betreffen.
Ein Vorfilter ist im Block 34 dargestellt und ausgestaltet, Lenkradwinkel und Fahrzeuggeschwindigkeit zu empfangen. Der Lenkradwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit werden bei einer Vorfilterfunktion berücksichtigt, welche eine erwünschte Gierrate für eine Giersteuerung berechnet. Die erwünschte Gierrate wird derart berechnet, dass der Lenkradwinkel, die Fahrzeuggeschwindigkeit oder andere Fahrzeugparameter hierin mitberücksichtigt werden. Bei dieser Ausführungsform ist eine mathematische Darstellung der Vorfilterfunktion wie folgt:
worin r_des die erwünschte Gierrate ist; L den Achsstand bzw. Radstand des Fahrzeugs angibt; K den Untersteuerungskoeffizienten bedeutet; VhSpd die Fahrzeuggeschwindigkeit ist; und SWA den Lenkradwinkel angibt. Die Vorfilterfunktion erzeugt ein erwünschtes Gierraten- bzw. geschwindigkeitssignal, das die erwünschte Gierrate anzeigt. Ein Gierratenssummierer 36 empfängt das erwünschte Gierratessignal und das gemessene Gierratenssignal und vergleicht die erwünschte Gierrate mit der gemessenen Gierrate. Der Summierer 36 bestimmt einen Gierfehler, welcher die Differenz zwischen der erwünschten Gierrate und der gemessenen Gierrate ist und erzeugt ein Gierfehlersignal, das den Gierfehler anzeigt.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Drift-Beobachter- bzw. – Observerfunktion 38 implementiert, welche eine geschätzte Drift des Fahrzeugs berechnet. Bei dieser Ausführungsform enthält die Drift-Observerfunktion Fahrzeugvariable unter Einbeziehung von Querbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit und gemessener Gierrate. Das geschätzte Driftmerkmal weist einen Saturator bzw. Sättiger für Steuerausgang auf, aufweisend:
worin Gier_Fehler die Differenz zwischen der gemessenen Gierrate und der erwünschten Gierrate ist; und Steuerung_thd einen Steuerschwellenwert anzeigt. Der Steuerschwellenwert wird bestimmt durch
worin Steuerung_max einen maximalem Steuerausgang anzeigt; Lat eine Querbeschleunigung ist; Drift einen Driftwinkel bedeutet; Steuerung_vpd, k_vpd Konstanten des Saturators in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit sind; Steuerung_lat, k_lat Konstanten des Saturators in Bezug auf die Querbeschleunigung des Fahrzeugs darstellen; und Steuerung_ss, k_ss Konstanten des Saturators in Bezug auf den Driftwinkel des Fahrzeugs sind.
Wie gezeigt, weist die gesteigerte Gierstabilitätssteuerungsstrategie 30 weiterhin eine verstärkungsgeplante Proportional-Integral-Steuerung bzw. – Regelung (PIS) und eine augenblickliche Proportional-Integral-Steuerung bzw. -Regelung auf, die im Block 40 dargestellt sind, um einen kompensierenden Lenkwinkel des Fahrzeugs zu erzeugen, wie unten in näheren Einzelheiten erläutert wird. Im Block 40 wird der Gierfehler mit einem Fehlerschwellenwert verglichen. Der Ablauf 30 wird erneut gestartet, wenn der Gierfehler größer als der Fehlerschwellenwert ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Fehlerschwellenwert vorzugsweise zwischen etwa 0,1 bis 2,0 Grad pro Sekunde und noch mehr bevorzugt beträgt er etwa 1 Grad pro Sekunde. Im Block 40 weist die verstärkungsgeplante Proportional-Integral-Steuerung auf:
worin K_p die proportionale Verstärkung ist; K_i die integrale Verstärkung darstellt; V_spd die Fahrzeuggeschwindigkeit ist; P₁, P₂, k_P Konstanten für die verstärkungsgeplante proportionale Steuerung sind; und I₁, I₂, k_i Konstanten für die verstärkungsgeplante integrale Steuerung sind.
Darüber hinaus weist die augenblickliche Proportional-Integral-Steuerung auf:
worin z^k den Zeitverschiebungsoperator anzeigt, der die Zeit um k Einheiten verschiebt; k_ip die Verstärkung für P-Dämpfungsglied anzeigt; k_i _i die Verstärkung für I-Dämpfungsglied anzeigt; a_pk, b_pk Konstanten für P-Dämpfungsglied anzeigen; und a_ik, b_ik Konstanten für I-Dämpfungsglied anzeigen.
Mit den oben vorgesehenen Gleichungen berechnet die Steuerungsstrategie 30 einen kompensierenden Lenkwinkel und erzeugt ein diesen anzeigendes, kompensierendes Lenkwinkelsteuersignal im Block 40, wenn der Gierfehler als größer als ein Fehlerschwellenwert bestimmt worden ist.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Begrenzer vorgesehen, der einen maximalen kompensierenden Lenkwinkel beruhend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 32 km/h (20 Meilen pro Stunde) ist, dann wird der maximal kompensierende Lenkwinkel auf etwa +/–3° begrenzt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über 96 km/h (60 Meilen pro Stunde) ist, dann wird der maximale kompensierende Lenkwinkel auf etwa +/–1° begrenzt. Selbstverständlich können andere Begrenzungen ausgewählt werden, ohne jenseits des Umfangs oder des Gedankens der vorliegenden Erfindung zu sein.
Die Steuerstrategie bestimmt den zusätzlichen Radwinkel, wenn der Gierfehler als größer als ein Fehlerschwellenwert bestimmt worden ist. Hinter dem Begrenzer wird ein zusätzliches Radwinkelsignal erzeugt, das einen zusätzlichen Radwinkel anzeigt, um die Gierbewegungsstörung, wobei eine Zeit Null definiert wird, zu kompensieren, wenn der Gierfehler als größer als ein Fehlerschwellenwert bestimmt worden ist. Der Radwinkelsummierer 42 erzeugt ein Radwinkelsignal, welches einen Radwinkel eines Fahrzeugs anzeigt. Wie gezeigt, empfängt der Summierer 42 ein Rad-Steuersystem-Befehlsreferenzsignal von der Lenkverhältnisfunktion 44, welche eine Rad-Steuersystem-Befehlsreferenz beruhend auf dem Lenkradwinkel und einem vorbestimmten Lenkverhältnis des Fahrzeugs berechnet.
In Abhängigkeit von einem vorbestimmten Zeitverlauf relativ zu der Zeit Null, kann der Summierer 42 ferner das zusätzliche Radwinkelsignal erhalten, um das Radwinkelsignal zu erzeugen. Vor dem vorbestimmten Zeitverlauf beruht das Radwinkelsignal auf dem Radwinkelsignal und dem Lenkradwinkelsignal. Nach dem vorbestimmten Zeitverlauf, beruht der Radwinkel auf dem Lenkradwinkel allein. Infolgedessen lässt dies dem Fahrer des Fahrzeugs Gesamtautorität für Lenksteuer- bzw. -kontrollaktivitäten des Fahrzeugs. Die Strategie wird nur während des vorbestimmten Zeitverlaufs aktiviert, der bestimmt worden ist, um zu einer Zeit vor einer menschlichen Reaktionszeit zu liegen, eine Zeit, bei der ein Mensch von Natur aus dazu befähigt ist, auf eine Antriebszustandsänderung zu reagieren. Bei dieser Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Zeitverlauf weniger als etwa 0,5 Sekunden. Dies erzielt eine Dämpfung des Steuereffekts der Strategie, wodurch es dem Fahrer erlaubt wird, die gesamte Lenkkontrolle bzw. -fähigkeit des Fahrzeugs während der menschlichen Reaktionszeit aufrechtzuerhalten.
2 zeigt ferner ein Radsteuersystem 46, das konfiguriert ist, das Radwinkelsignal zu empfangen und einen proportionalen Betrag eines Drehmoments auf die Laufräder des Fahrzeugs aufzubringen, um die Räder konsistent bzw. einheitlich mit dem Radwinkel zu bewegen.
Die Lenkverhältnisfunktion 44 erzeugt das Rad-Befehlsreferenzsignal, das eine Rad-Befehlsreferenz anzeigt. Die Rad-Befehlsreferenz beruht auf einem vorbestimmten Lenkverhältnis des Fahrzeugs und des Lenkradwinkels. Das vorbestimmte Lenkverhältnis kann beruhend auf dem Typ des Fahrzeuges oder dem Modus bzw. Art des verwendeten elektronischen Lenksystems variieren.
Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs während einer Gierbewegungsstörung schafft, während dem Fahrer des Fahrzeugs Gesamtautorität für dessen Lenkkontrollaktivitäten verbleibt. 3 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens 110 zum Steuern eines Fahrzeugs mit einem elektronischen Lenksystem nach 1 mit einer gesteigerten Gierstabilitätssteuerstrategie nach 2 während einer Gierbewegungsstörung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt weist das Verfahren 110 Erfassen von Fahrzeugvariablen im Kasten 112 und Erzeugen eines kompensierenden Lenkwinkelsignals des elektronischen Lenksystems im Kasten 114 auf. Bei dieser Ausführungsform implementiert das elektronische Lenksystem eine verstärkungsgeplante Proportional-Integral-Steuerstrategie und eine augenblickliche Proportional-Integral-Steuerstrategie, wie oben erwähnt. Das kompensierende Lenkwinkelsignal zeigt einen kompensierenden Lenkwinkel beruhend auf Querbeschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeuges an.
Wie oben erwähnt, implementiert das elektronische Lenksystem der vorliegenden Erfindung eine verstärkungsgeplante Proportional-Integral-Steuerstrategie, welche aufweist:
worin K_p eine Verstärkung vor einer Verstellung ist; K_i eine integrale Verstärkung darstellt; V_spd eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist; P₁, P₂, k_p Konstanten für eine verstärkungsgeplante proportionale Steuerung sind; und I₁, I₂, k_i Konstanten für eine verstärkungsgeplante integrale Steuerung sind. Darüber hinaus beinhaltet die augenblickliche Proportional-Integral-Steuerstrategie:
worin Z^k einen Zeitverschiebungsoperator anzeigt, der die Zeit um k Einheiten verschiebt; k_ip eine Verstärkung für ein P-Dämpfungsglied ist; k_ii eine Verstärkung für ein I-Dämpfungsglied darstellt; a_pk, b_pk Konstanten für ein P-Dämpfungsglied sind; und a_ik, b_ik Konstanten für ein I-Dämpfungsglied anzeigen.
Das Verfahren 110 weist ferner Erzeugen eines zusätzlichen Radwinkelsignals auf, das einen zusätzlichen Radwinkel im Kasten 116 anzeigt, um die Gierbewegungsstörung zu kompensieren, wobei eine Zeit Null definiert wird, wenn der Gierfehler als größer als ein Fehlerschwellenwert bestimmt worden ist. Im Kasten 118 weist das Verfahren Erzeugen eines Radwinkelsignals auf, das einen Radwinkel anzeigt. Bei dieser Ausführungsform beruht der Radwinkel auf dem zusätzlichen Radwinkel und dem Lenkradwinkel, vor einem vorbestimmten Zeitverlauf relativ zu den Zeiten Null. Jedoch beruht der Radwinkel auf dem Lenkradwinkel allein, nach dem vorbestimmten Zeitverlauf relativ zu den Zeiten Null. Das Verfahren 110 weist ferner im Kasten 120 Aufbringen eines Drehmoments auf die Laufräder auf, um die Laufräder zu bewegen, beruhend auf dem Radwinkel.
Infolgedessen wird nach einem vorbestimmten Zeitverlauf der Steuereffekt vermindert oder gedämpft. Wie oben erwähnt, ist bestimmt worden, dass nur nach dem vorbestimmten Zeitverlauf ein typischer Fahrer dazu befähigt ist, auf eine Gierbewegungsstörung des Fahrzeugs zu reagieren. Folglich wird das verbesserte Gierkompensationssystem aktiviert, um das Fahrzeug nur vor dem vorbestimmten Zeitverlauf zu steuern, so dass dem Fahrer die Gesamtautorität für Kontrollmanöver des Fahrzeuges im Anschluss daran bleibt, wodurch gleichzeitige Lenkeingaben von dem Fahrer und dem System vermieden werden. Folglich kann das Fahrzeug durch das elektronische Lenksystem ohne Beeinflussung oder Störung der Steuer- bzw. Kontrollmanöver des Fahrers nach dem vorbestimmten Zeitverlauf gesteuert bzw. kontrolliert werden.
Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, so versteht es sich selbstverständlich, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, da Modifikationen bzw. Änderungen, insbesondere im Lichte der vorangehenden Lehren, für den Fachmann ausführbar sind.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das ein elektronisches Lenksystem (10) mit verbesserter Gierstabilität aufweist, während einer Gierbewegungsstörung, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: – Erfassen (112) eines Lenkradwinkels, einer Geschwindigkeit und einer Gierrate bzw. -geschwindigkeit des Fahrzeugs; – Erzeugen eines Lenkwinkelsignals des elektronischen Lenksystems, wobei das Lenkwinkelsignal einen Lenkwinkel beruhend auf Lenkradwinkel und Lenkverhältnis darstellt; – Erzeugen (116) eines zusätzlichen Radwinkelsignals zum Implementieren einer Verstärkungsplanungs-Proportional-Integral-Steuerstrategie und einer augenblicklichen Proportional-Integral-Steuerstrategie, wobei das zusätzliche Radwinkelsignal einen zusätzlichen Radwinkel anzeigt, um die Gierbewegungsstörung zu kompensieren und wobei eine Zeit Null definiert wird; – Erzeugen (118) eines Radwinkelsignals, das einen Radwinkel darstellt, der auf dem zusätzlichen Radwinkel und dem Lenkradwinkel vor einer vorbestimmten Zeitspanne basiert und wobei der Radwinkel auf dem Lenkradwinkel nach der vorbestimmten Zeitspanne relativ zu einer Zeit Null beruht; und – Aufbringen (120) eines Drehmoments auf die Räder, um diese entsprechend dem Radwinkel zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkungsgeplante Proportional-Integral-Steuerstrategie aufweist:
worin K_p eine proportionale Verstärkung ist; K_i eine integrale Verstärkung darstellt; V_spd eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist; P_i, P₂, k_P Konstanten für die verstärkungsgeplante proportionale Steuerung sind; und I₁, I₂, k_i Konstanten für die verstärkungsgeplante integrale Steuerung sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geschätzte bzw. voraussichtliche Drift einen Saturator für den Steuerungsausgang aufweist, aufweisend:
worin Gier_Fehler eine Differenz zwischen der gemessenen Gierrate und der erwünschten Gierrate darstellt; und Steuerung_thd einen Steuerungsschwellenwert darstellt, wobei der Steuerungsschwellenwert bestimmt ist durch:
wobei Steuerung_max einen maximalen Steuerungsausgang bedeutet; Lat eine Seiten- bzw. Querbeschleunigung darstellt; Drift einen Driftwinkel anzeigt; Steuerung_vpd, k_vpd Konstanten des Saturators in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit sind; Steuerung_lat, k_lat Konstanten des Saturators in Bezug auf die Querbeschleunigung des Fahrzeugs sind; und Steuerung_ss, k_ss Konstanten des Saturators in Bezug auf den Driftwinkel des Fahrzeugs darstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Vergleichen des Gierfehlers mit den Fehlerschwellenwerten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Lenksystem eine Samplingperiode von etwa einer Mikrosekunde benutzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Zeitverlauf etwa 0,5 Sekunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin ein Erzeugen des Rad-Betätigungs- bzw. -Befehls-Referenzsignals aufweist, das eine Rad-Befehlsreferenz anzeigt, wobei die Rad-Befehlsreferenz auf einem vorbestimmten Lenkverhältnis und dem Lenkradwinkel beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist: – Berechnen des zusätzlichen Radwinkels, wenn der Gierfehler als größer als ein Fehlerschwellenwert ermittelt worden ist; und – Berechnen eines Radwinkels beruhend auf dem zusätzlichen Radwinkel.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin aufweist: – Erfassen einer Seiten- bzw. Querbeschleunigung des Fahrzeugs; – Erzeugen eines erwünschten Gierratensignals, das eine erwünschte Gierrate anzeigt, wobei die erwünschte Gierrate auf dem Lenkradwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit beruht; – Erzeugen eines Gierfehlersignals, das einen Gierfehler anzeigt, wobei der Gierfehler auf der erwünschten Gierrate und der gemessenen Gierrate beruht; – Bestimmen der erwünschten Gierrate beruhend auf dem Lenkradwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit; und – Bestimmen des Gierfehlers beruhend auf der erwünschten Gierrate und der gemessenen Gierrate.