DE102007007924B4

DE102007007924B4 - Fahrerassistenzsystem und Verfahren zur Verbesserung des Lenkverhaltens eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102007007924B4
Application number: DE102007007924.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Giebel Tobias
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-02-17
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2027-02-18
Also published as: DE102007007924A1

Abstract

Fahrerassistenzsystem, umfassend ein Steuergerät, das aus den Signalen von Sensoren einen Schräglaufwinkel (α) von lenkbaren Fahrzeugrädern ermittelt oder übermittelt bekommt, wobei das Fahrerassistenzsystem Steuersignale für mindestens eine Aktuatorik erzeugt, mittels derer der Schräglaufwinkel (α) veränderbar ist, wobei mittels der Steuersignale ein negativer Gradient des Schräglaufwinkels (α) verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Schräglaufwinkels (α) vor dem negativen Gradienten ausgewertet wird, wobei die Verkleinerung des negativen Gradienten nur bei positiven Gradienten unterhalb eines Schwellwertes durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Verbesserung des Lenkverhaltens eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
Es sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die die Fahrzeugstabilität verbessern. Ein Beispiel hierfür sind elektrische Stabilitätsprogramme, die bei einem Schleudern des Fahrzeuges durch gezielte Bremseingriffe das Fahrzeug wieder stabilisieren. Dabei steigt zu Beginn des Schleuderns der Schräglaufwinkel an den Fahrzeugrädern sprunghaft an, weist also einen starken positiven Gradienten auf.
Aus der DE 199 23 012 A1 ist eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit lenkbaren Rädern bekannt, mit einem von einem Fahrer gegen die Wirkung einer Lenkkraft bzw. eines Lenkmomentes betätigbaren Lenkorgan, mindestens einem auf die lenkbaren Räder wirkenden, von einer elektronischen Steuereinrichtung beeinflussbaren Aktuator für den Einschlagwinkel der lenkbaren Räder, wobei eine Einrichtung zur Ermittlung eines an den lenkbaren Rädern auftretenden Querschlupfs vorgesehen ist, in der Steuereinrichtung ein oberer Grenzwert für den Querschlupf ermittelbar ist und mindestens ein Mittel vorgesehen ist, welches dazu dient, einer weiteren Vergrößerung des Einschlagwinkels entgegenzuwirken, wenn der ermittelte Querschlupf größer ist als der obere Grenzwert. Als Maß für den auftretenden Querschlupf kann beispielsweise der Schräglaufwinkel verwendet werden. Dieser kann in der elektronischen Steuereinrichtung aus bei in Fahrzeugen mit elektrischer Fahrdynamikregelung ohnehin vorhandenen Signalen eines Gierratensensors, von Radstellungssensoren und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden. Der Grenzwert für den Querschlupf ist im einfachsten Fall ein vorgebbarer Festwert, der in der Steuereinrichtung gespeichert ist. Es ist jedoch auch möglich, den Grenzwert dynamisch abhängig von Fahrzustandsparametern, wie Geschwindigkeit, zu ermitteln. Ist der tatsächlich auftretende Querschlupf bzw. der Schräglaufwinkel größer als der obere Grenzwert, wird darauf geschlossen, dass eine Fehlreaktion des Fahrers vorliegt, der zu weit einlenkt. Für diesen Fall ist mindestens ein Mittel vorgesehen, welches dazu dient, einer weiteren Vergrößerung des Einschlagwinkels entgegenzuwirken.
Aus der DE 42 26 746 C1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines fahrsituationsabhängigen Lenkwinkels bekannt, wobei eine Vorgabe eines für die Querbewegung des Fahrzeugs charakteristischen Wertes erfolgt. Dabei wird der Istwert der Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs ausgewertet, wobei in Abhängigkeit von dem Istwert der Gierwinkelgeschwindigkeit sowie dem vorgegebenen charakteristischen Wert ein Kriterium abgeleitet wird. Dabei erfolgt in Abhängigkeit von dem Kriterium eine Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs durch einen Eingriff in die Lenkung des Fahrzeugs. Dabei wird zusätzlich für die Ableitung des Kriteriums der Schwimmwinkel, der Lenkwinkel sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewertet und für die Ableitung des Kriteriums die Seitenkräfte an den Rädern des Fahrzeugs berücksichtigt. Die Seitenkräfte werden zumindest in Abhängigkeit von den Reifenschräglaufwinkeln oder von den Größen Gierwinkelbeschleunigung und Querbeschleunigung berücksichtigt.
Aus der DE 38 40 456 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, umfassend ein Steuergerät, das aus den Signalen von Sensoren einen Schräglaufwinkel von lenkbaren Fahrzeugrädern ermittelt oder übermittelt bekommt, wobei das Fahrerassistenzsystem Steuersignale für mindestens eine Aktuatorik erzeugt, mittels derer der Schräglaufwinkel veränderbar ist, wobei mittels der Steuersignale ein Gradient des Schräglaufwinkels verkleinert wird.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem und ein Verfahren zur Verbesserung des Lenkverhaltens eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mittels derer bei vergleichbarer Fahrsicherheit ein komfortableres Fahren möglich ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst das Fahrerassistenzsystem ein Steuergerät, das aus den Signalen von Sensoren einen Schräglaufwinkel von lenkbaren Fahrzeugrädern ermittelt oder übermittelt bekommt, wobei das Fahrerassistenzsystem Steuersignale für mindestens eine Aktuatorik erzeugt, mittels derer der Schräglaufwinkel veränderbar ist, wobei mittels der Steuersignale ein negativer Gradient des Schräglaufwinkels verkleinert wird. Hierdurch wird dem Fahrer im Gegensatz zum Stand der Technik ein größerer Schräglaufwinkel zunächst zur Verfügung gestellt, der es erlaubt, beispielsweise aus einer Fahrbahnrille herauszufahren bzw. über eine Fahrbahnkante herüberzufahren, andererseits wird dann beim plötzlichen Greifen der Fahrzeugräder der negative Gradient verkleinert. Dadurch wird dem Fahrer eine längere Zeit zur Verfügung gestellt, sich auf die neue Situation einzustellen und den Lenkwinkel zu korrigieren. Dies führt zu einer Reduzierung des Gefahrenpotentials in derartigen Fahrsituationen, indem beispielsweise ein Einfahren in die Gegenfahrbahn vermieden wird. Dabei sei angemerkt, dass anstelle des Schräglaufwinkels auch eine zum Schräglaufwinkel in Beziehung stehende Größe wie beispielsweise der Querschlupf verwendet werden kann.
Weiter wird der Verlauf des Schräglaufwinkels vor dem negativen Gradienten ausgewertet, wobei die Verkleinerung des negativen Gradienten nur bei positiven Gradienten unterhalb eines Schwellwertes durchgeführt wird. Hierdurch sollen Schleudersituationen ausgenommen werden, wo das System möglichst schnell den Schräglaufwinkel wieder korrigieren soll.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Verkleinerung des negativen Gradienten nur vorgenommen, wenn der negative Gradient und/oder der Schräglaufwinkel einen Schwellwert überschreitet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mittels der Steuersignale Lenk- und/oder Bremseingriffe generiert, um der Änderung des Schräglaufwinkels entgegenzuwirken.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1a eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation mit dem Versuch eines Wiederauffahrens auf die Straße,
1b eine schematische Darstellung der Verkehrssituation bei Greifen der Fahrzeugräder,
2 einen schematischen Verlauf des Schräglaufwinkels über der Zeit für eine Verkehrssituation gemäß den 1a, b und
3 einen schematischen Verlauf des Schräglaufwinkels beim Schleudern (Stand der Technik).
In den 1a und b ist eine Verkehrssituation dargestellt, die sich wie folgt beschreiben lässt. Ein Fahrzeug 1 ist von der Fahrbahn 2 abgekommen. Der Fahrer versucht, durch ein Lenkmanöver das Fahrzeug 1 auf die Asphaltfläche zu lenken. Es gelingt ihm jedoch nicht, das Fahrzeug über die Fahrbahnkante 3 zu fahren, solange er nur einen kleinen Lenkwinkel anlegt. Das Fahrzeug 1 gleitet an der Fahrbahnkante 3 entlang und fährt weiter geradeaus (gekennzeichnet durch Pfeil 4), obwohl ein Lenkwinkel anliegt (Pfeil 5), d. h. es hat einen großen Schräglaufwinkel α. Der Schräglaufwinkel ist der Winkel zwischen der Schnittlinie der Radmittenebene und Fahrbahnebene einerseits und der Projektion des Geschwindigkeitsvektors der Radmitte auf die Fahrbahn andererseits. Sollte das Fahrzeug 1 plötzlich, z. B. aufgrund einer Unebenheit der Fahrbahnkante 3, auf die Fahrbahn 2 gelangen, wird es unmittelbar dem Lenkwinkel folgen (siehe 1b). In diesem Fall kann es aufgrund der plötzlichen Schräglaufwinkeländerung zu einem starken Lenkmanöver kommen, der das Fahrzeug 1 weit auf die Fahrbahn 2 führt oder sogar auf die Gegenfahrbahn. Dieses Fahrmanöver kann man auch als Übersteuern bezeichnen. Ähnliche Situationen entstehen, wenn ein Fahrer eine Spurrinne in der Fahrbahndecke verlassen will.
In der 2 ist der zeitliche Verlauf des Schräglaufwinkels für eine Verkehrssituation gemäß den 1a, b dargestellt. T1 beschreibt den Zeitpunkt, an dem der Fahrer die Wiederauffahrt auf die Fahrbahn startet. Da das Fahrzeug aber an der Fahrbahnkante entlang gleitet und nicht den Fahrereingaben folgt, baut sich mit wachsendem Lenkwinkel ein Schräglaufwinkel auf. Beim und nach dem Wiederauffahren auf die Fahrbahn zum Zeitpunkt T2 folgt das Fahrzeug dem vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel, d. h. der Schräglaufwinkel reduziert sich sprunghaft, weist also einen großen negativen Gradienten auf. Das Fahrerassistenzsystem erfasst den Sprung im Schräglaufwinkel und wirkt über Brems- und/oder Lenkeingriffe dieser Änderung entgegen, für die dargestellte Situation in 1b beispielsweise durch Bremsen des rechten Vorderrades und/oder ein Lenkmoment nach rechts. Dadurch wird dem Fahrer eine längere Zeit zur Verfügung gestellt, sich auf die neue Situation einzustellen und den Lenkwinkel zu korrigieren. Der sich dann einstellende Verlauf des Schräglaufwinkels ist in 2 gestrichelt dargestellt. Der sich einstellende Verlauf ohne Fahrerassistenzsystem ist mit durchgezogener Linie gezeigt.
In der 3 ist zum Vergleich der Verlauf des Schräglaufwinkels in einer Schleudersituation dargestellt, die zum Zeitpunkt T1 beginnt und der Schräglaufwinkel sprunghaft nach oben steigt, also einen großen positiven Gradienten aufweist.

Claims

Fahrerassistenzsystem, umfassend ein Steuergerät, das aus den Signalen von Sensoren einen Schräglaufwinkel (α) von lenkbaren Fahrzeugrädern ermittelt oder übermittelt bekommt, wobei das Fahrerassistenzsystem Steuersignale für mindestens eine Aktuatorik erzeugt, mittels derer der Schräglaufwinkel (α) veränderbar ist, wobei mittels der Steuersignale ein negativer Gradient des Schräglaufwinkels (α) verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Schräglaufwinkels (α) vor dem negativen Gradienten ausgewertet wird, wobei die Verkleinerung des negativen Gradienten nur bei positiven Gradienten unterhalb eines Schwellwertes durchgeführt wird.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkleinerung des negativen Gradienten nur vorgenommen wird, wenn der negative Gradient und/oder der Schräglaufwinkel (α) einen Schwellwert überschreitet.
Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuersignale Lenk- und/oder Bremseingriffe generiert werden.
Verfahren zur Verbesserung des Lenkverhaltens eines Kraftfahrzeuges, mittels eines Steuergerätes, das aus den Signalen von Sensoren einen Schräglaufwinkel (α) von lenkbaren Fahrzeugrädern ermittelt oder übermittelt bekommt, wobei das Fahrerassistenzsystem Steuersignale für mindestens eine Aktuatorik erzeugt, mittels derer der Schräglaufwinkel (α) veränderbar ist, wobei mittels der Steuersignale ein negativer Gradient des Schräglaufwinkels (α) verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Schräglaufwinkels (α) vor dem negativen Gradienten ausgewertet wird, wobei die Verkleinerung des negativen Gradienten nur bei positiven Gradienten unterhalb eines Schwellwertes durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkleinerung des negativen Gradienten nur vorgenommen wird, wenn der negative Gradient und/oder der Schräglaufwinkel (α) einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuersignale Lenk- und/oder Bremseingriffe generiert werden.