DE102005043470A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns Download PDF

Info

Publication number
DE102005043470A1
DE102005043470A1 DE200510043470 DE102005043470A DE102005043470A1 DE 102005043470 A1 DE102005043470 A1 DE 102005043470A1 DE 200510043470 DE200510043470 DE 200510043470 DE 102005043470 A DE102005043470 A DE 102005043470A DE 102005043470 A1 DE102005043470 A1 DE 102005043470A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
trailer
towing vehicle
steering angle
angle
steering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510043470
Other languages
English (en)
Inventor
Christian David Remy
Andreas Dr.-Ing. Schwarzhaupt
Gernot Prof. Dr.-Ing. Spiegelberg
Jan Dr.-Ing. Wirnitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE200510043470 priority Critical patent/DE102005043470A1/de
Publication of DE102005043470A1 publication Critical patent/DE102005043470A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D13/00Steering specially adapted for trailers
    • B62D13/06Steering specially adapted for trailers for backing a normally drawn trailer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027Parking aids, e.g. instruction means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs (A) mit angekoppeltem Anhänger (B). Die Regelung erfolgt hierbei entsprechend einer Fahrervorgabe (fw), wobei unter Berücksichtigung einer die aktuelle Position des Anhängers (B) relativ zum Zugfahrzeug (A) beschreibenden Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (kappa1, kappa2) ein Soll-Lenkeinschlagwinkel (deltasoll) als Lenksteuerbefehl für einen automatischen Lenkeingriff berechnet wird und der Lenkeingriff entsprechend dem Lenksteuerbefehl durchgeführt wird. Zur Vermeidung von nichtrealisierbaren Lenksteuerbefehlen wird aus der Fahrervorgabe (fw) durch eine Sollwertfilterung eine gefilterte Fahrervorgabe (fwfilt) als Führungsgröße (fwfilt) für die Regelung erzeugt. Die Sollwertfilterung wird dabei in Abhängigkeit der aktuellen Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (kappa1, kappa2) durchgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
  • Die Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns umfassend ein Zugfahrzeug mit einem daran angekoppelten Anhänger ist in der Regel instabil, d.h. der Einschlagwinkel der lenkbaren Räder des Zugfahrzeugs muss ständig nachkorrigiert werden. Der Fahrer muss das Zugfahrzeug – bei einem Anhänger mit Deichsel – mit einem bestimmten Winkel zwischen Deichsel und Zugfahrzeug und einem bestimmten Winkel zwischen Deichsel und Anhänger bewegen, um stabil zu bleiben. Die manuelle Korrektur der Fahrtrichtung über das Lenkrad erweist sich für den Fahrer als besonders schwierig, da das Lenkrad den Einschlagwinkel der lenkbaren Räder widerspiegelt und nur selten mit der gewünschten Fahrtrichtung übereinstimmt. Ein Regelungssystem, das den Fahrer bei einer Rückwärtsfahrt unterstützt, muss das Gleiche leisten können wie der Fahrer.
  • Aus der DE 198 34 752 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bekannt. Die Stabilisierung basiert dabei auf der Regelung des Einschlagwinkels der lenkbaren Räder des Zugfahrzeugs in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit und der Position des Anhängers relativ zum Zugfahrzeug. Bei einer stabilen Vorwärtsfahrt werden in kurzen Zeitabständen die Einschlagwinkel der lenkbaren Räder, die dazugehörigen relativen Position des Zugfahrzeugs zum Anhänger und die dazugehörigen Geschwindigkeiten erfasst und gespeichert. Bei einer Rückwärtsfahrt wird eine Servolenkeinrichtung des Zugfahrzeugs anhand der gespeicherten Werte so angesteuert, dass das Gespann einem vorgegebenen Kurvenradius stabil folgt. Der Kurvenradius wird dabei vom Fahrer über ein Potentiometer vorgegeben.
  • Des weiteren ist aus der DE 198 06 655 A1 eine elektronische Rangierhilfe für die Rückwärtsfahrt eines Zugfahrzeugs mit Anhänger bekannt, bei dem das Zugfahrzeug über eine Deichsel mit dem Anhänger verbunden ist und bei dem die Rückwärtsfahrt durch einen aktiven Lenkeingriff am Lenkrad des Zugfahrzeugs mittels eines Stellmotors stabilisiert wird. Die Stabilisierung basiert dabei auf der Ermittlung des Winkels zwischen Anhänger und Deichsel zu Beginn der Rückwärtsfahrt und der Steuerung des Lenkeingriffs derart, dass dieser Winkel während der Rückwärtsfahrt seinen anfänglichen Wert unverändert beibehält. Das Zugfahrzeug und der Anhänger müssen demnach vom Fahrer vor Beginn der Rückwärtsfahrt in eine stabile Ausgangsposition gebracht werden, in der der Winkel zwischen Zugfahrzeug und Deichsel bereits den für den gewünschten Kurvenradius erforderlichen Wert angenommen hat.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns umfassend ein Zugfahrzeug und einen Anhänger anzugeben, die zuverlässig arbeitet und die verhindert, dass das Fahrzeuggespann in eine nicht mehr steuerbare Position gebracht wird. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung anzugeben.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns, welches ein Zugfahrzeug mit einem Anhänger umfasst, weist Eingabemittel zur Eingabe eines Fahrerwunsches als Kursbestimmende Fahrervorgabe, Detektionsmittel zur Erfassung einer die aktuelle Position des Anhängers relativ zum Zugfahrzeug beschreibenden Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage, Berechnungsmittel zur Berechnung eines Soll-Lenkeinschlagwinkels als Lenksteuerbefehl für einen automatischen Lenkeingriff und Stellmittel zur Durchführung des Lenksteuerbefehls auf, sowie einen Sollwertfilter mit in Abhängigkeit der aktuellen Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage steuerbaren Filterparametern, wobei der Sollwertfilter zur Erzeugung einer Führungsgröße für die Regelung des Lenkeingriffs durch Filterung der Fahrervorgabe vorgesehen ist.
  • Durch die Steuerung der Filterparameter in Abhängigkeit der aktuellen Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage wird eine Anpassung der Filtercharakteristik des Sollwertfilters an die aktuelle Winkellage des Anhängers bezüglich des Zugfahrzeugs vorgenommen. Dadurch wird eine an die aktuelle Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage angepasste Begrenzung des Werts und der Anstiegsgeschwindigkeit der Führungsgröße derart vorgenommen, dass keine hinsichtlich des Werts und der Anstiegsgeschwindigkeit nicht realisierbare Lenksteuerbefehle gefordert werden. Zudem wird verhindert, dass das Fahrzeuggespann in eine bei der Rückwärtsfahrt nicht mehr steuerbare Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage gebracht wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist der der Sollwertfilter eingerichtet, die Änderungsrate der Fahrervorgabe bezogen auf die Zeit und die Änderungsrate der Fahrervorgabe bezogen auf die vom Zugfahrzeug gefahrene Strecke betragsmäßig zu begrenzen. Hierdurch werden sprungartige und von der Regelung nicht handhabbare Änderungen der Fahrervorgabe auf realisierbare Vorgabewerte korrigiert.
  • Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin einen Ist-Sollwert-Vergleicher und einen Regler mit integrierendem Verhalten, insbesondere einen PI-Regler auf. Der Ist-Sollwert-Vergleicher ist dabei zur Ermittlung der Abweichung zwischen der Führungsgröße und einer zur Führungsgröße korrespondierenden Istgröße vorgesehen und der Regler ist zur Umsetzung der ermittelten Abweichung in eine Regelgröße vorgesehen, aus der die Berechnungsmittel zur Berechnung des Soll-Lenkeinschlagwinkels anschließend den Lenksteuerbefehl ermitteln.
  • Vorzugsweise sind die Berechnungsmittel zur Berechnung des Soll-Lenkeinschlagwinkels eingerichtet, den Lenkbefehl, d.h. den Soll-Lenkeinschlagwinkel als einen Lenkeinschlagwinkel zu berechnen, der am Lenksystem des Zugfahrzeug eingestellt werden muss, um die Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage mit einer aus der Regelgröße ermittelten fahrstreckenbezogenen Änderungsrate zu variieren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns umfassend ein Zugfahrzeug mit angekoppeltem Anhänger erfolgt Regelung entsprechend einer Fahrervorgabe, wobei unter Berücksichtigung einer die aktuelle Position des Anhängers relativ zum Zugfahrzeug beschreibenden Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage ein Soll-Lenkeinschlagwinkel als Lenksteuerbefehl für einen automatischen Lenkeingriff berechnet wird und der Lenkeingriff entsprechend dem Lenksteuerbefehl durchgeführt wird. Zur Vermeidung von nichtrealisierbaren Lenksteuerbefehlen wird aus der Fahrervorgabe durch eine Sollwertfilterung eine gefilterte Fahrervorgabe erzeugt, die als Führungsgröße der Regelung zugrunde gelegt wird. Die Sollwertfilterung wird dabei in Abhängigkeit der aktuellen Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage durchgeführt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zur Erfassung der Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage ein Anhängerlenkwinkel als Winkel zwischen den Längsachsen des Anhängers und einer Deichsel des Anhängers und ein Deichselwinkel als Winkel zwischen den Längsachsen der Deichsel und des Zugfahrzeugs erfasst.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Führungsgröße mit einer Regelstrecke in eine Reglervorgabe umgesetzt, die angibt, um welchen Betrag der Anhängerlenkwinkel bezogen auf die Länge der vom Zugfahrzeug gefahrenen Strecke geändert werden muss, um den Lenkeingriff entsprechend der Führungsgröße zu regeln.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Soll-Lenkeinschlagwinkel als Lenkeinschlagwinkel berechnet, der am Zugfahrzeug eingestellt werden muss, um den Anhängerlenkwinkel mit der durch die Reglervorgabe vorgegebenen fahrstreckenbezogenen Änderungsrate zu variieren.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:
  • 1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeuggespanns bestehend aus einem Zugfahrzeug und Anhänger,
  • 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns aus 1,
  • 3 eine Prinzipdarstellung der Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage des Fahrzeuggespanns aus 1 bei einer Regelung der Rückwärtsfahrt ohne Filterung der Fahrervorgabe,
  • 4 ein Zeitdiagramm mit verschiedenen, zur Darstellung aus 3 zugehörigen Winkeln,
  • 5 eine Prinzipdarstellung der Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage des Fahrzeuggespanns aus 1 bei einer Regelung der Rückwärtsfahrt mit Filterung der Fahrervorgabe,
  • 6 ein Zeitdiagramm mit verschiedenen, zur Darstellung aus 3 zugehörigen Winkeln,
  • 7 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns aus 1,
  • 8 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt des Fahrzeuggespanns aus 1.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug A und einen daran über eine Deichsel B1 angekoppelten Anhänger B. Die Vorderachse des Anhängers B ist lenkbar ausgeführt. Der Anhänger B weist hierzu einen mit der Deichsel B1 gekoppelten Drehschemel auf. Die Vorderachse des Anhängers B lässt sich somit über die Deichsel B1 um einen Anhängerlenkwinkel κ2, der einem Knickwinkel zwischen den Längsachsen des Anhängers B und der Deichsel B1 entspricht, gegenüber der Hinterradachse des Anhängers B verschwenken. Die relative Position des Anhängers B bezüglich des Zugfahrzeugs A, d.h. die Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage des Fahrzeuggespanns, wird durch den Anhängerlenkwinkels κ2 und einen weiteren, im folgenden als Deichselwinkel κ1 bezeichneten Knickwinkel zwischen den Längsachsen des Zugfahrzeugs A und der Deichsel B1 bestimmt.
  • In der Figur ist noch der Einschlagwinkel des rechten Vorderrads des Zugfahrzeugs A als Lenkeinschlagwinkel δ eingezeichnet. Es wird nachfolgend vereinfachen davon ausgegangen, dass die Einschlagwinkel an beiden Vorderrädern des Zugfahrzeugs A gleich sind. Aufgrund der Spurgeometrie ist dies in der Regel jedoch nicht der Fall. In einem solchen Fall bezeichnet der Lenkeinschlagwinkel δ den Einschlagwinkel des Vorderrads eines Einspurmodells des Zugfahrzeugs A. Bei einem solchen Einspurmodell werden die linken und rechten Räder des Fahrzeugs jeweils zu einem fiktiven Mittelrad in der Mitte des Zugfahrzeugs A zusammengefasst. Der Lenkeinschlagwinkels δ ist demnach proportional zu dem Drehwinkel des Lenkrads des Zugfahrzeugs A, wobei der Proportionalitätsfaktor der Lenkübersetzung des Lenksystems des Zugfahrzeugs A entspricht.
  • Um den Anhänger B entlang einer Kreisbahn zu bewegen, muss der Anhängerlenkwinkel κ2 so eingestellt werden, dass die Verlängerungen der Vorder- und Hinterradachse des Anhängers B sich im Mittelpunkt dieser Kreisbahn schneiden. Die Einstellung des Anhängerlenkwinkels κ2 erfolgt durch eine entsprechende Änderung des Deichselwinkels κ1, der seinerseits durch Steuerung des Lenkeinschlagwinkels δ eingestellt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung muss den Lenkeinschlagwinkel δ nun so einstellen, dass das Fahrzeuggespann A, B nach und nach auf eine vom Fahrer gewünschte Bahn gebracht wird. Die Einstellung erfolgt dabei durch eine Regelung.
  • Gemäß 2 umfasst eine solche Vorrichtung zur Einstellung des Lenkeinschlagwinkels δ einen Sollwertfilter 10, einen Ist-Sollwert-Vergleicher 11, einen Regler 12, einen Summierer 13, Berechnungsmittel 14 zur Berechnung eines Soll-Lenkeinschlagwinkels δsoll, Berechnungsmittel 15 zur Berechnung einer Grenzgeschwindigkeit vg, eine Steuereinrichtung 16 zur Durchführung eines Lenkeingriffs entsprechend dem berechneten Soll-Lenkeinschlagwinkel δsoll und zur Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit v des Zugfahrzeugs A entsprechend der berechneten Grenzgeschwindigkeit vg sowie Detektionsmittel 17 zur Ermittlung der aktuellen Knickwinkel κ1, κ2 und der Fahrgeschwindigkeit v des Zugfahrzeugs A.
  • Die Berechnungsmittel 14 zur Berechnung des Soll-Lenkeinschlagwinkels δsoll stellen den Hauptbestandteil der Vorrichtung dar. Diese Berechnungsmittel 14 berechnen aus den aktuellen Werten der Knickwinkel κ1, κ2 und einer Reglervorgabe κ'2set den Soll-Lenkeinschlagwinkel δsoll, der als Lenkeinschlagwinkel δ am Zugfahrzeug A eingestellt werden muss, um den Anhängerlenkwinkel κ2 mit einer durch die Reglervorgabe κ'2set vorgegebenen Rate zu variieren. Die Reglervorgabe κ'2set stellt dabei eine von der Vorrichtung geforderte fahrstreckenbezogene Änderung des Anhängerlenkwinkels κ2 dar, wobei unter einer fahrstreckenbezogenen Änderung einer Größe die relative Änderung dieser Größe bezogen auf die Länge einer von der Hinterachse des Zugfahrzeugs A gefahrenen Strecke verstanden wird.
  • Die Berechnung des Soll-Lenkeinschlagwinkels δsoll wird zyklisch wiederholt und basiert auf der Auswertung von Bewegungsgleichungen, die das Bewegungsverhalten eines Fahrzeugmodells des Fahrzeuggespanns A, B beschreiben.
  • Die Berechnungsmittel 15 werten die aktuellen Knickwinkel κ1, κ2 aus, um zu prüfen, ob diese so groß sind, dass die Gefahr eines Verkeilens des Zugfahrzeugs A und des Anhängers B besteht, d.h. ob zulässige technische Grenzen der Knickwinkel κ1, κ2 überschritten werden. Als Berechnungsergebnis wird eine Grenzgeschwindigkeit vg bereitgestellt, die eine bei den aktuellen Knickwinkeln κ1, κ2 gerade noch zulässige Fahrgeschwindigkeit v darstellt.
  • Die Steuereinrichtung 16 umfasst Stelleinrichtungen zur Einstellung des Lenkeinschlagwinkels δ auf den Wert des Soll- Lenkeinschlagwinkels δsoll. Die Einstellung kann dabei durch eine einfache Steuerung erfolgen oder durch eine Regelung, bei der die Abweichung zwischen dem aktuellen Lenkeinschlagwinkel δ und dem Soll-Lenkeinschlagwinkel δsoll mit geeigneten Mitteln ermittelt und ausgeregelt wird.
  • Die Steuereinrichtung 16 umfasst weiterhin Mittel zur Begrenzung der vom Fahrer gesteuerten Fahrgeschwindigkeit v auf Werte unterhalb der Grenzgeschwindigkeit vg. Im Extremfall kann das Zugfahrzeug A bei hoher Verkeilgefahr somit angehalten werden.
  • Die Reglervorgabe κ'2set wird in Abhängigkeit des Fahrerwunsches und in Abhängigkeit der aktuellen Knickwinkel κ1, κ2 und Fahrgeschwindigkeit v vorgegeben.
  • Der Fahrer gibt dabei seinen den gewünschten Fahrkurs betreffenden Fahrerwunsch über geeignete Eingabemittel, beispielsweise über ein Potentiometer oder einen Joystick, als Fahrervorgabe fw vor. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Fahrervorgabe fw um einen Wunschwert für den Anhängerlenkwinkel κ2.
  • Die Fahrervorgabe fw wird in dem Sollwertfilter 10 unter Berücksichtigung der aktuellen Knickwinkel κ1, κ2 und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v gefiltert. Als Ergebnis der Filterung wird eine für die Regelung des Lenkeingriffs geeignete Führungsgröße fwfilt erzeugt. Der Sollwertfilter 10 und die ihm zugrunde liegende Aufgabe werden weiter unten näher erläutert.
  • Der Ist-Sollwert-Vergleicher 11 vergleicht die Führungsgröße fwfilt mit dem der Führungsgröße korrespondierenden Istwert des Anhängerlenkwinkels κ2 und ermittelt somit die Differenz zwischen der Führungsgröße fwfilt und dem aktuellem Anhängerlenkwinkel κ2 als Regelabweichung Δf.
  • Die Regelabweichung Δf wird dem Regler 12 zugeführt. Dieser weist integrierendes Verhalten auf und ist beispielsweise als PI-Regler ausgeführt.
  • Der Regler 12 liefert als Ausgangssignal ein Reglerstellsignal κ'2r, das vom Summierer 13 mit einem Vorsteuersignal κ'2ff summiert wird, um die Reglervorgabe κ'2set zu erzeugen.
  • Der Summierer 13 bewirkt somit eine Vorsteuerung, durch die Systemungenauigkeiten ausgeregelt werden. Solche Systemungenauigkeiten resultieren beispielsweise aus Ungenauigkeiten des Fahrzeugmodells, das der Berechnung des Soll-Lenkeinschlagwinkels δsoll zugrunde gelegt worden ist, sowie aus Ungenauigkeiten zwischen dem berechneten Soll-Lenkeinschlagwinkel δsoll und dem von der Steuereinrichtung 16 tatsächlich eingestellten Lenkeinschlagwinkel δ.
  • Das Vorsteuersignal κ'2ff wird vom Sollwertfilter 10 bereitgestellt und wird in Abhängigkeit der Fahrervorgabe fw, der aktuellen Knickwinkel κ1, κ2 und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v derart generiert, dass die Ausregelung der Regelabweichung Δf erleichtert wird. Im Sollwertfilter 10 kann hierzu beispielsweise eine Tabelle hinterlegt sein, die für verschiedene Konstellationen der Fahrervorgabe fw, Knickwinkel κ1, κ2 und Fahrgeschwindigkeit v einen jeweils geeigneten, beispielsweise durch Fahrtests oder Simulation ermittelten Wert des Vorsteuersignals κ'2ff enthält.
  • Primäre Aufgabe des Sollwertfilters 10 ist es aber, die Fahrervorgabe fw derart zu filtern, dass die Führungsgröße fwfilt folgende Eigenschaften aufweist:
    • – der Betrag der Führungsgröße fwfilt lässt sich umsetzen, d.h. die Kompensation der Regelabeichung Δf erfordert keine Werte für den Soll-Lenkeinschlagwinkel δsoll, die außerhalb des technisch realisierbaren Wertebereichs des Lenkeinschlagwinkels δ liegen;
    • – die Dynamik der Führungsgröße fwfilt lässt sich umsetzen, d.h. die Kompensation der Regelabeichung Δf erfordert keine Änderungsgeschwindigkeit für den Soll-Lenkeinschlagwinkel δsoll, die größer als die von der Steuereinrichtung 16 maximal realisierbaren Änderungsgeschwindigkeit ist;
    • – die Führungsgröße fwfilt ist so beschränkt, dass keiner der beiden Knickwinkel κ1, κ2 seine technische Begrenzung überschreitet, bei der das Zugfahrzeug A und der Anhänger B sich berühren und infolgedessen gegenseitig beschädigen könnten;
    • – die Führungsgröße fwfilt ist so beschränkt, dass das Fahrzeuggespann A, B nicht in eine Knickwinkelkonstellation κ1, κ2 gebracht wird, in der es bei einer fortgesetzten Rückwärtsfahrt nicht mehr steuerbar wäre.
  • Um diese Vorgaben zu erfüllen, wird der Fahrerwunsch fw im Wert und in der auf die Zeit und die gefahrene Strecke bezogenen Anstiegsgeschwindigkeit begrenzt, wobei die Begrenzung in Abhängigkeit der aktuellen Knickwinkel κ1, κ2 und der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v vorgenommen wird. Der Sollwertfilter 10 weist demnach eine Übertragungsfunktion auf, die in Abhängigkeit der aktuellen Konstellation von Knickwinkel κ1, κ2 und Fahrgeschwindigkeit v vorgegeben wird. Die geeignete Zuordnung zwischen den die Übertragungsfunktion bestimmenden Filterparametern des Sollwertfilters 10 und den Knickwinkeln κ1, κ2 und der Fahrgeschwindigkeit v lässt sich vorab experimentell oder durch Simulation ermitteln und im Sollwertfilter 10 in Form von einer Tabelle hinterlegen. Während des Betriebs werden dann die Filterparameter entsprechend der aktuellen Konstellation von Knickwinkel κ1, κ1 und Fahrgeschwindigkeit v aus der Tabelle ausgewählt.
  • Der Sollwertfilter 10 weist vorteilhafterweise tiefpassähnliches Verhalten mit einer nicht oder lediglich geringfügig überschwingenden Sprungantwort auf.
  • 3 zeigt die relative Position des Zugfahrzeugs A bezüglich des Anhängers B zu verschiedenen Zeitpunkten t1, t2, t3, t4, wenn die Fahrervorgabe fw nicht gefiltert wird, d.h. wenn die Führungsgröße fwfilt gleich der Fahrervorgabe fw ist. Die zugehörigen Winkel sind in 4 gezeigt.
  • Gemäß 4 gibt der Fahrer zum Zeitpunkt t1 eine sprungartige Änderung der Fahrervorgabe fw vor. Der Lenkeinschlagwinkel δ wird daraufhin zunächst erhöht und anschließend wieder reduziert. Dies führt zu einem Anstieg des Anhängerlenkwinkels κ2 und zu einer Reduzierung des Deichselwinkels κ1. Der Deichselwinkel κ1 erreicht zum Zeitpunkt t10 seine untere technische Grenze κ10 (und unterschreitet diese, was nur in einer Simulation möglich ist) und der Lenkeinschlagwinkel δ erreicht zum Zeitpunkt t11 einen Wert, bei dem die Lenkung sich am Anschlag befindet. Bei Fortsetzung der Rückwärtsfahrt steigt der Anhängerlenkwinkel κ2 zwar wie gewünscht an, eine Einregelung auf den Endwert der Fahrervorgabe fw ist aber nicht möglich, da der Lenkeinschlagwinkel δ über den Anschlagpunkt hinaus nicht steuerbar ist. Das Fahrzeuggespann A, B wird somit in eine Position gebracht, in der es bei einer Rückwärtsfahrt nicht mehr steuerbar ist.
  • 5 zeigt demgegenüber die relative Position des Zugfahrzeugs A in Bezug auf den Anhänger B zu verschiedenen Zeitpunkten t1 bis t6, wenn die Fahrervorgabe fw erfindungsgemäß gefiltert wird. Die zugehörigen Winkel sind in 6 gezeigt.
  • Gemäß 6 gibt der Fahrer zum Zeitpunkt t1 eine sprungartige Änderung der Fahrervorgabe fw vor. Dieser Sprung wird durch Filterung verschliffen, so dass die Führungsgröße fwfilt entsprechend der Übertragungsfunktion eines Tiefpassfilters mit kritischer Dämpfung zunächst langsam, dann etwas schneller ansteigt und anschließend langsam der Führungsgröße fw angenähert wird. Dies hat zur Folge, dass auch der Lenkeinschlagwinkel δ und der Deichselwinkel κ1 bei betragsmäßig großen Winkelwerten langsam und bei betragsmäßig kleinen Winkelwerten schnell variiert wird. Der Anhängerlenkwinkel κ2 kann der Führungsgröße fwfilt gut nachgeregelt werden und das Fahrzeuggespann A, B bleibt auch zum Zeitpunkt t6 noch in einem bei der Rückwärtsfahrt steuerbaren Bereich.
  • Das Blockschaltbild gemäß 7 unterscheidet sich geringfügig von dem Blockschaltbild gemäß 2. Der Unterschied besteht darin, dass die Fahrervorgabe fw nunmehr eine fahrstreckenbezogene Änderung des Anhängerlenkwinkels κ2 repräsentiert. Der Fahrer gibt demnach vor, um welchen Wert sich der Anhängerlenkwinkel κ2 pro Längeneinheit der gefahrenen Strecke ändern soll. Der Sollwertfilter 10 erfüllt die gleiche Aufgabe wie der Sollwertfilter 10 aus 2, die Filterung erfolgt nunmehr jedoch nur noch in Abhängigkeit der Knickwinkel κ1, κ2. Die Führungsgröße fwfilt hat entsprechend dem Fahrerwunsch fw ebenfalls die Dimension eines fahrstreckenbezogenen Winkels. Für den Ist-Sollwertvergleich ist es daher erforderlich, den ermittelten aktuellen Anhängerlenkwinkel κ2 in einen fahrstreckenbezogenen Winkel κ'2 umzurechnen. Diese Berechnung wird mit den Istwertberechnungsmitteln 18 durchgeführt und basiert auf der Berechnung der Länge der gefahrenen Strecke des Zugfahrzeugs A anhand der ermittelten Fahrgeschwindigkeit v und der Bildung des Verhältnisses aus dem erfassten Anhängerlenkwinkel κ2 zu der Länge der gefahrenen Strecke.
  • Der Sollwertfilter 10 liefert ebenfalls das Vorsteuersignal κ'2ff. Dieses ist nunmehr aber gleich der Führungsgröße fwfilt.
  • Im Übrigen unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß 7 nicht von der Vorrichtung gemäß 2.
  • Das Blockschaltbild gemäß 8 unterscheidet sich ebenfalls nur geringfügig von dem Blockschaltbild gemäß 2. Der Unterschied besteht darin, dass die Fahrervorgabe fw nunmehr eine zeitliche Änderung des Anhängerlenkwinkels κ2 repräsentiert. Der Fahrer gibt demnach vor, um welchen Wert sich der Anhängerlenkwinkel κ2 pro Zeiteinheit ändern soll. Der Sollwertfilter 10 erfüllt die gleiche Aufgabe wie der Sollwertfilter 10 aus 2; die Filterung erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit der aktuellen Knickwinkel κ1, κ2 und der Fahrgeschwindigkeit v. Die Führungsgröße fwfilt hat entsprechend dem Fahrerwunsch fw ebenfalls die Dimension einer zeitlichen Winkeländerung κ . = dκ/dt. Für den Ist-Sollwertvergleich ist es daher erforderlich, den ermittelten aktuellen Anhängerlenkwinkel κ2 in eine zeitliche Winkeländerung κ .2 = dκ2/dt umzurechnen. Diese Berechnung entspricht einer Differentiation des Anhängerlenkwinkels κ2; sie wird mit den Istwertberechnungsmitteln 18 durchgeführt.
  • Das Vorsteuersignal κ'2ff wird aus der Führungsgröße fwfilt berechnet. Die Umrechnung ist erforderlich, da die Führungsgröße fwfilt eine zeitbezogene Winkeländerung, das Vorsteuersignal κ'2ff hingegen eine streckenbezogene Winkeländerung repräsentiert. Die Umrechnung erfolgt mit Vorsteuerberechnungsmitteln 19 in Abhängigkeit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v, die den Zusammenhang zwischen Streckenbezug und Zeitbezug beschreibt.
  • Im Übrigen unterscheidet sich die Vorrichtung gemäß 8 nicht von der Vorrichtung gemäß 2.
  • Die in den 2, 7 und 8 gezeigten Funktionsblöcke 10, 11, 12, 13, 14, 15, 18, 19 können sowohl hardwaremäßig als auch softwaremäßig realisiert werden. Denkbar ist auch eine kombinierte hardwaremäßige und softwaremäßige Realisierung. Bei einer softwaremäßigen Realisierung sind die Funktionsblöcke als Programmfunktionen realisiert, die in einem oder mehreren Steuergeräten abgearbeitet werden.
  • Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beziehen sich allesamt auf ein Fahrzeuggespann, bei dem der Anhänger eine gelenkte Achse aufweist. Die Vorrichtung lässt sich selbstverständlich auch für den Einsatz an Fahrzeuggespanne mit Anhängern mit ungelenkten, d.h. starren Achsen anpassen. Ein solcher Anhänger kann beispielsweise auch als Sattelauflieger ausgeführt sein. Für die Anpassung sind lediglich die beiden Knickwinkel κ1, κ2 zu einem Knickwinkel zusammenzufassen.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns (A, B) umfassend ein Zugfahrzeug (A) mit Anhänger (B), wobei die Vorrichtung – Eingabemittel zur Eingabe eines Fahrerwunsches als Fahrervorgabe (fw), – Detektionsmittel (17) zur Erfassung einer die aktuelle Position des Anhängers (B) relativ zum Zugfahrzeug (A) beschreibenden Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (κ1, κ2), – Berechnungsmittel (14) zur Berechnung eines Soll-Lenkeinschlagwinkels (δsoll) als Lenksteuerbefehl für einen automatischen Lenkeingriff und – Stellmittel (16) zur Durchführung des Lenksteuerbefehls umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwertfilter (10) mit in Abhängigkeit der aktuellen Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (κ1, κ2) steuerbaren Filterparametern zur Erzeugung einer Führungsgröße (fwfilt) für die Regelung des Lenkeingriffs durch Filterung der Fahrervorgabe (fw) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwertfilter (10) eingerichtet ist, die Änderungsrate der Fahrervorgabe (fw) bezogen auf die Zeit und/oder die Änderungsrage der Fahrervorgabe f(w) bezogen auf die vom Zugfahrzeug gefahrene Strecke betragsmäßig zu begrenzen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Sollwert-Vergleicher (11) zur Ermittlung der Abweichung (Δf) zwischen der Führungsgröße (fwfilt) und einer zur Führungsgröße korrespondierenden Istgröße (κ2; κ'2; κ .2) vorgesehen ist und ein Regler (12) mit integrierendem Verhalten zur Umsetzung der ermittelten Abweichung (Δf) in eine Regelgröße (κ'2r) vorgesehen ist, die den Berechnungsmitteln (14) zur Berechnung des Soll-Lenkeinschlagwinkels (δsoll) zugeführt wird.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (14) zur Berechnung des Soll-Lenkeinschlagwinkels (δsoll) eingerichtet sind, den Soll-Lenkeinschlagwinkel (δsoll) als einen Lenkeinschlagwinkel (δ) zu berechnen, der am Zugfahrzeug (A) eingestellt werden muss, um die Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (κ1, κ2) mit einer in Abhängigkeit der Regelgröße (κ'2r) bestimmten fahrstreckenbezogenen Änderungsrate (κ'2set) zu variieren.
  5. Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns (A, B) umfassend ein Zugfahrzeug (A) mit einem Anhänger (B), bei dem eine die aktuelle Position des Anhängers (B) relativ zum Zugfahrzeug (A) beschreibende Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (κ1, κ2) erfasst wird, ein Soll-Lenkeinschlagwinkel (δsoll) als Lenksteuerbefehl für einen automatischen Lenkeingriff in Abhängigkeit der erfassten Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (κ1, κ2) und in Abhängigkeit einer Fahrervorgabe (fw) berechnet wird und ein automatischer Lenkeingriff entsprechend dem Soll-Lenkeinschlagwinkel (δsoll) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkeingriff nach Maßgabe einer Führungsgröße (fwfilt) geregelt wird, die aus der Fahrervorgabe (fw) durch eine Sollwertfilterung der Fahrervorgabe (fw) erzeugt wird, wobei die Sollwertfilterung in Abhängigkeit von anhand der aktuellen Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (κ1, κ2) bestimmten Filterparametern durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertfilterung einer Tiefpassfilterung entspricht.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Anhänger-Zugfahrzeug-Winkellage (κ1, κ2) ein Anhängerlenkwinkel (κ2) als Winkel zwischen den Längsachsen des Anhängers (B) und einer Deichsel (B1) des Anhängers (B) und ein Deichselwinkel (κ1) als Winkel zwischen den Längsachsen der Deichsel (B1) und des Zugfahrzeugs (A) erfasst werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße (fwfilt) mit einer Regelstrecke (11, 12) in eine Reglervorgabe (k'2set) umgesetzt wird, die angibt, um welchen Betrag der Anhängerlenkwinkel (κ2) bezogen auf die Länge der vom Zugfahrzeug (A) gefahrenen Strecke geändert werden muss, um den Lenkeingriff entsprechend der Führungsgröße (fwfilt) zu regeln.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Lenkeinschlagwinkel (δsoll) als Lenkeinschlagwinkel (δ) berechnet wird, der am Zugfahrzeug (A) eingestellt werden muss, um den Rnhängerlenkwinkel (κ2) mit der durch die Reglervorgabe (κ'2set) vorgegebenen fahrstreckenbezogenen Änderungsrate zu variieren.
DE200510043470 2005-09-13 2005-09-13 Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns Withdrawn DE102005043470A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510043470 DE102005043470A1 (de) 2005-09-13 2005-09-13 Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510043470 DE102005043470A1 (de) 2005-09-13 2005-09-13 Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005043470A1 true DE102005043470A1 (de) 2007-03-15

Family

ID=37763091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510043470 Withdrawn DE102005043470A1 (de) 2005-09-13 2005-09-13 Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005043470A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008043675A1 (de) 2008-11-12 2010-05-20 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuergerät zur Bestimmung von Soll-Lenkwinkel eines mehrgliedrigen Fahrzeuggespanns
DE102012022807A1 (de) * 2012-11-22 2014-05-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung, Steuergerät, Verfahren und Computerprogramm Regelung eines Zustands
EP2928755A4 (de) * 2012-12-10 2016-08-17 Volvo Truck Corp Verfahren zur bestimmung einer geschwindigkeitsbeschränkung für eine rückwärtsfahrzeugkombination
WO2017076539A1 (de) * 2015-11-06 2017-05-11 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Verfahren zur regelung eines knickwinkels
CN108278981A (zh) * 2018-02-11 2018-07-13 北京主线科技有限公司 检测无人驾驶挂车轴偏角的装置及其检测方法
US11447132B2 (en) 2020-02-20 2022-09-20 Ford Global Technologies, Llc Trailer hitching assistance system with dynamic vehicle control processing

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008043675A1 (de) 2008-11-12 2010-05-20 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuergerät zur Bestimmung von Soll-Lenkwinkel eines mehrgliedrigen Fahrzeuggespanns
DE102012022807A1 (de) * 2012-11-22 2014-05-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung, Steuergerät, Verfahren und Computerprogramm Regelung eines Zustands
EP2928755A4 (de) * 2012-12-10 2016-08-17 Volvo Truck Corp Verfahren zur bestimmung einer geschwindigkeitsbeschränkung für eine rückwärtsfahrzeugkombination
US9849910B2 (en) 2012-12-10 2017-12-26 Volvo Truck Corporation Method for determining a maximum speed limit for a reversing vehicle combination
WO2017076539A1 (de) * 2015-11-06 2017-05-11 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Verfahren zur regelung eines knickwinkels
US10836428B2 (en) 2015-11-06 2020-11-17 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Method for controlling an articulation angle
CN108278981A (zh) * 2018-02-11 2018-07-13 北京主线科技有限公司 检测无人驾驶挂车轴偏角的装置及其检测方法
US11447132B2 (en) 2020-02-20 2022-09-20 Ford Global Technologies, Llc Trailer hitching assistance system with dynamic vehicle control processing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1945494B1 (de) Lks-spurhaltsystem mit modifizierter regelcharakteristik bei kurvenfahrt
DE102007008342B4 (de) Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugverbundes
EP2125493B1 (de) Verfahren zur einstellung eines lenksystems in einem fahrzeug
DE102014208785B4 (de) Querführungsregelungsstruktur zur Erzeugung einer Lenkvorgabe für eine Hilfskraftlenkung mit Einstellbarkeit hinsichtlich der stationären Genauigkeit und/oder der Übersteuerbarkeit
DE112017002002T5 (de) Fahrzeuglenksystem
DE102016119142A1 (de) Geschwindigkeitsbegrenzungskomfortverbesserung
DE102014208786B4 (de) Querführungsregelungsstruktur zur Erzeugung einer Lenkvorgabe für eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs mit einem Bahnführungsregler und einem über eine Krümmungsvorgabe angesteuerten, nachgelagerten Fahrzeugführungsregler
DE19616732B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs
DE102005025287A1 (de) Fahrzustandsangepaßte, auf Lenkeingriffen basierende Fahrdynamikregelung
DE102005043470A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Regelung der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns
EP4313729A1 (de) System und verfahren zur ansteuerung eines elektromechanischen lenksystems eines fahrzeugs
EP2437958B1 (de) Verfahren zur antriebsschlupfregelung eines kraftfahrzeugs und antriebsschlupfregelsystem
EP1889775A2 (de) Verfahren zur Lenkwinkelkorrektur in einer Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug
DE10061966A1 (de) Regelung des dynamischen Verhaltens eines Fahrzeugs um eine definierte Achse
WO2021008661A1 (de) Spurgeführte fahrerassistenzvorrichtung und verfahren zur unterstützung oder automatisierung der quersteuerung eines fahrzeugs
EP4059813B1 (de) Regelungseinrichtung und verfahren zur lenkwinkelregelung eines fahrzeugs
EP2318244B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur stabilisierung eines lane keeping support systems
EP4228943A1 (de) Verfahren zum generieren einer lateralversatz-trajektorie
DE102017216086B4 (de) Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs
EP1699674A1 (de) Verfahren zur unterstützung eines fahrzeugführers
DE102017216019A1 (de) Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs
DE102010047602A1 (de) Unterstützendes Querführen eines Fahrzeugs längs einer Fahrbahn
DE102017213328B4 (de) Verfahren und System zum Ansteuern mindestens einer Komponente eines Lenksystems eines Fahrzeugs
WO2023274768A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur regelung der längs- und/oder querführung eines fahrzeugs
DE102021207347A1 (de) Kraftreglereinheit und Fahrzeugbremse

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20120914