DE102007029605A1

DE102007029605A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beeinflussen der Querdynamik eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102007029605A1
Application number: DE102007029605A
Authority: DE
Inventors: Dieter Prof. Dr.-Ing. Ammon; Jens Dr. Kalkkuhl; Daniel Dipl.-Ing. Keppler; Magnus Dipl.-Ing. Rau; Avshalom Dipl.-Ing. Suissa
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2009-01-02
Also published as: US20100262328A1; EP2162811B1; JP2010531262A; ATE499643T1; WO2009000388A2; US8930061B2; WO2009000388A3; JP5247800B2; DE502008002679D1; EP2162811A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der Querdynamik eines Fahrzeugs (1) und eine Querdynamik-Beeinflussungsvorrichtung für ein Fahrzeug (1), mit einer Störgrößen-Bestimmungseinrichtung (5) zum Bestimmen einer auf das Fahrzeug (1) und insbesondere den Fahrzeugaufbau einwirkenden Querdynamik-Störgröße, wobei die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung (5) mit einer Bremskraft-Aktivierungseinrichtung in Wirkverbindung steht, die zum Aktivieren eines Bremseingriffs an wenigstens einem Rad (2.1-2.4) des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit von der Querdynamik-Störgröße steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beeinflussen der Querdynamik eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine auf das Fahrzeug und insbesondere den Fahrzeugaufbau einwirkende Querdynamik-Störgröße mittels einer Störgrößen-Bestimmungseinrichtung bestimmt wird.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Querdynamik-Beeinflussungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Störgrößen-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer auf das Fahrzeug und insbesondere den Fahrzeugaufbau einwirkenden Querdynamik-Störgröße.
Zur Steigerung der Fahrsicherheit beim Führen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist es wünschenswert, den Fahrer bei plötzlich auftretenden Beeinflussungen oder Störungen der Fahrzeug-Querdynamik zu unterstützen. Derartige Störungen der Fahrzeug-Querdynamik können insbesondere bei starkem Seitenwind in Verbindung mit Seitenwindböen auftreten.
Aus der DE 40 14 365 A1 ist eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Querdynamik eines Kraftfahrzeugs in Form eines Parallelfahrt-Regelsystems bekannt. Dabei wird während einer Parallelfahrt ein Abstand zu einer Leitvorrichtung gemessen und bei Abstandsänderungen, beispielsweise durch Seitenwind, durch Bremsen eine Fahrtrichtungskorrektur vorgenommen. Hierbei ist insbesondere als nachteilig anzusehen, dass die beschriebene Vorrichtung nur bei Vorhandensein der genannten Leitvorrichtung einsetzbar ist.
Weiterhin ist aus der WO 2006/037678 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Querdynamik eines Fahrzeugs bekannt, bei dem beziehungsweise der auf eine festgestellte Störung der Querdynamik mittels einer Veränderung der Radaufstandskraft wenigstens eines Fahrzeugrades reagiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von einem Verfahren und einer Vorrichtung der jeweils eingangs genannten Art ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung anzugeben, die flexibel einsetzbar ist und durch deren Einsatz eine Erhöhung der Fahrsicherheit erreicht wird.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit von der Querdynamik-Störgröße zum Beeinflussen der Querdynamik ein Bremseingriff an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs vorgenommen wird.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung mit einer Bremskraft-Aktivierungseinrichtung in Wirkverbindung steht, die zum Aktivieren eines Bremseingriffs an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Querdynamik-Störgröße steuerbar ist.
Der Fahrzeugführer muss erfindungsgemäß bei einer plötzlichen Störung der Fahrzeug-Querdynamik nicht mehr mit einer möglicherweise unkontrollierten Lenkbewegung reagieren, sondern es kommt zu einer automatischen Kompensation bzw. Korrektur der Störung, wodurch die Fahrsicherheit erhöht wird. Dies erfolgt zudem erfindungsgemäß, ohne von bestimmten externen Einrichtungen, wie der oben erwähnten Leitvorrichtung, abhängig zu sein.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass mittels der Störgrößen-Bestimmungseinrichtung ein auf das Fahrzeug einwirkender Seitenwind erkannt und durch den Bremseingriff eine entsprechende Störung der Querdynamik des Fahrzeugs zumindest teilweise kompensiert wird. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung insbesondere bei gefährlichen Seitenwindböen zu einer Erhöhung der Fahrsicherheit beitragen. Eine entsprechend ausgebildete Störgrößen-Bestimmungseinrichtung ist in einer parallelen deutschen Patentanmeldung 10 2004 017 638 der Anmelderin beschrieben, auf die insoweit explizit Bezug genommen wird.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
2 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Ablaufs einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Kraftfahrzeug 1 weist vier Räder 2.1–2.4 auf, die jeweils in Wirkverbindung mit einer zugeordneten Bremseinheit 3.1–3.4 stehen. Jede der Bremseinheiten 3.1–3.4 ist zum Abbremsen des ihrer jeweils zugeordneten Rades 2.1–2.4 des Fahrzeugs 1 ausgebildet und kann unabhängig von den jeweils anderen Bremseinheiten individuell angesteuert werden. Dadurch können unterschiedlich hohe Bremskräfte bzw. Bremswirkungen an den einzelnen Rädern 2.1–2.4 erzielt werden. Eine entsprechende Betätigung der Bremseinheit mit 2.1–2.4 wird auch als "Bremseingriff" bezeichnet. Zum Aktivieren der Bremseinheiten 3.1–3.4 ist erfindungsgemäß eine Bremskraft-Aktivierungseinrichtung 4 vorgesehen, die mit den Bremseinheiten 3.1–3.4 in signaltechnischer Wirkverbindung steht. Die Bremskraft-Aktivierungseinrichtung 4 steht ihrerseits in signaltechnischer Wirkverbindung mit einer Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5, die mit einer Anzahl von Sensoren 6.1–6.n verbunden ist und die vorliegend auch als "Störgrößenbeobachter" bezeichnet wird.
Die Sensoren 6.1–6.n dienen zur Bestimmung von fahrdynamischen Istgrößen des Fahrzeugs 1, wie einer Gierrate, einer Längsgeschwindigkeit, eines Lenkwinkels oder einer Querbeschleunigung. Entsprechende Sensorsignale in SS1–SSn werden von den Sensoren 6.1–6.n an die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5 übermittelt.
Die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5 bestimmt aus den Istgrößen des Fahrzeugs 1 eine Querdynamik-Störgröße des Fahrzeugs wie dies in der deutschen Patentanmeldung 10 2004 017 638 im Einzelnen erläutert ist. Auf diese Weise kann die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5 insbesondere zum Bestimmen der Störeinwirkung von auf das Fahrzeug 1 bzw. auf dessen Fahrzeugaufbau einwirkendem Seitenwind SW und die dadurch verursachte Beeinflussung der Fahrzeug-Querdynamik verwendet werden. Auf die deutsche Patentanmeldung 10 2004 017 638 wird insoweit ausdrücklich Bezug genommen.
Die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5 erzeugt ein entsprechendes Störgrößensignal SGS, welches zu der Bremskraft-Aktivierungseinrichtung 4 übertragen wird. Letztere aktiviert in Abhängigkeit von dem Störgrößensignal SGS wenigstens eine oder mehrere der Bremseinheiten 3.1–3.4 mittels entsprechender Bremskraft-Aktivierungssignale BKAS1–BKAS4.
Grundsätzlich wird der Bremseingriff zumindest an einem Rad 2.1, 2.4 oder 2.2, 2.3 einer Fahrzeugseite durchgeführt, um ein der Querstörung entgegen gerichtetes Giermoment zu erzeugen. Um den Bremseingriff für den Fahrer möglichst komfortabel zu gestalten kann ausschließlich oder zumindest in einer ersten Bremseingriffsstufe nur das entsprechende nicht lenkbare Rad 2.1 oder 2.2 an der Hinterachse des Fahrzeugs abgebremst werden, so dass eventuell spürbare Rückwirkungen am Lenkrad des Fahrzeugs 1 so gering wie möglich bleiben. Wie stark etwaige Rückwirkungen beim radindividuellen Bremsen eines lenkbaren Rades 2.3 oder 2.4 auf das Lenkrad sind, ist vom Fahrzeugtyp und dessen Fahrwerksauslegung abhängig. Ob der Bremseingriff an lenkbaren Rad 2.3 bzw. 2.4 und/oder an einem nicht lenkbaren Rad 2.1 bzw. 2.2 erfolgt, wird individuell an den Fahrzeugtyp angepasst. Bei Fahrzeugtypen, bei denen beim Bremsen eines lenkbaren Rades 2.3 oder 2.4 nur geringe Rückwirkungen am Lenkrad auftreten, kann daher alternativ oder zusätzlich zum nicht lenkbaren Hinterrad 2.1 oder 2.2 auch das lenkbare Rad 2.3 oder 2.4 derselben Fahrzeugseite zur Kompensation von Querstörungen abgebremst werden.
Es ist daher möglich, den Bremseingriff so zu gestalten, dass die Räder 2.1, 2.4 oder 2.2, 2.3 einer Fahrzeugseite gleichzeitig abgebremst werden. Die Bremskraftverteilung zwischen lenkbarem Vorderrad 2.3 oder 2.4 und Hinterrad 2.2 oder 2.1 auf dieser Fahrzeugseite kann fahrzeugabhängig vorgegeben und/oder fahrsituationsabhängig eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Bremskraftverteilung zwischen lenkbarem Vorderrad 2.3 oder 2.4 und nicht lenkbarem Hinterrad 2.2 oder 2.1 von Parametern wie dem Betrag der Querdynamik-Störgröße, dem Lenkwinkel, der Längsgeschwindigkeit, der Querbeschleunigung, der Gierrate oder anderen längs- und querdynamischen Fahrzustandsgrößen abhängen.
Der Bremseingriff erfolgt nur, wenn ein Eingriffsbestimmungswert einen Eingriffsschwellenwert überschreitet. Der Eingriffsbestimmungswert beschreibt den Betrag der Querdynamik-Störgröße oder den Betrag des anhand der Querdynamik-Störgröße ermittelten, zur Kompensation der Querstörung einzustellenden Giermoments oder den Betrag einer sonstigen, mit einer der beiden Größen korrelierenden Größe. Abhängig vom Eingriffsbestimmungswert kann dann ein mehrstufiger Bremseingriff erfolgen, wobei sich z. B. folgende Möglichkeiten ergeben:

a) Der Eingriffsbestimmungswert überschreitet den Eingriffsschwellenwert und ist kleiner als ein vorgegebener unterer Schwellenwert: Zunächst wird nur ein Rad 2.1 oder 2.2 oder 2.3 oder 2.4, vorzugsweise ein nicht lenkbares Rad 2.3 oder 2.4 abgebremst. Erst wenn dieser ausschließlich an einem der Räder 2.1 oder 2.2 oder 2.3 oder 2.4 durchgeführte Bremseingriff keine ausreichende Wirkung zeigt, wird zusätzlich das weitere Rad 2.1 oder 2.2 oder 2.3 oder 2.4 derselben Fahrzeugseite abgebremst.
b) Wenn der Eingriffsbestimmungswert größer ist als oder gleich groß wie der vorgegebene untere Schwellenwert werden sofort beide Räder 2.1, 2.4 oder 2.2, 2.3 derselben Fahrzeugseite abgebremst, um einen ausreichend schnelle Kompensation bzw. Reduzierung der Querdynamikbeeinflussung des Fahrzeugs 1 durch die Querdynamik-Störgröße sicherzustellen und eine hohe Fahrsicherheit zu gewährleisten.
c) In einer weiteren Ausprägung ist es auch möglich, drei Eingriffsstufen vorzusehen: – Bei einem Eingriffsbestimmungswert oberhalb des Eingriffsschwellenwerts und unterhalb des unteren Schwellenwertes wird nur eines der nicht lenkbaren Räder 2.1 oder 2.2 über die jeweils zugeordnete Bremseinrichtung 3.1 bzw. 3.2 abgebremst. – Bei einem Eingriffsbestimmungswert größer oder gleich dem unteren Schwellenwert und kleiner einem oberen Schwellenwert wird nur eines der lenkbaren Räder 2.3 oder 2.4 an der Vorderachse über die jeweils zugeordnete Bremseinrichtung 3.3 bzw. 3.4 abgebremst. – Bei einem Eingriffsbestimmungswert größer oder gleich dem oberen Schwellenwert werden beide Räder 2.1, 2.4 oder 2.2, 2.3 derselben Fahrzeugseite durch die jeweils zugeordnete Bremseinrichtungen 3.1, 3.4 oder 3.2, 3.3 abgebremst.

Wirkt auf den Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs 1 z.B. eine Seitenwindböe SW in Fahrtrichtung gesehen von rechts ein, so kann das rechte hintere Rad 2.2 und/oder das rechte vordere Rad 2.3 abgebremst werden, um dadurch ein Giermoment auf das Fahrzeug 1 um seine Hochachse im Uhrzeigersinn zu generieren. Bei einem von links auf das Fahrzeug 1 einwirkenden Seitenwind sind die Richtungen genau umgekehrt, wobei dann das linke vordere Rad 2.4 und/oder das linke hintere Rad 2.1 abgebremst werden.
Durch den Bremseingriff wird erfindungsgemäß die Störung der Querdynamik durch den Seitenwind SW zumindest teilweise kompensiert. Zu diesem Zweck ist die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5 und/oder die Bremskraft-Aktivierungseinrichtung 4 dazu ausgebildet, mittels eines geeigneten Verfahrens beziehungsweise Modells, eine erforderliche Bremskraft an einem Rad oder mehreren Rädern 2.1–2.4 des Fahrzeugs 1 zu ermitteln, um entsprechend – wie bereits erwähnt – die aufgetretene Störung der Fahrzeug-Querdynamik zu kompensieren.
Der Führer des Fahrzeugs 1 muss also erfindungsgemäß bei einer Störung der Fahrzeug-Querdynamik, wie beispielsweise durch eine Seitenwindböe, nicht mehr selbst mit einer entsprechenden Lenkbewegung reagieren, sondern die auftretende Störung der Querdynamik wird automatisch korrigiert. Dies trägt zu einer Erhöhung der Fahrsicherheit bei.
Die 2 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beeinflussen der Querdynamik eines Fahrzeugs, insbesondere des Kraftfahrzeugs 1 gemäß 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit einem ersten Schritt 100. In einem anschließenden zweiten Schritt 102 erfolgt die Messung von fahrdynamischen Istgrößen des Fahrzeugs mittels geeigneter Sensoren 6.1 bis 6.n, wobei entsprechende Signale an einen Störgrößenbeobachter – hier die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5 – übertragen werden. Die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung 5 bestimmt in dritten Schritt 104 unter Berücksichtigung der durch die Sensoren 6.1 bis 6.n erfassten Istgrößen eine Querdynamik-Störgröße des Fahrzeugs. In einem anschließenden vierten Schritt 106 wird überprüft, ob der Betrag der Querdynamik-Störgröße einen vorgegebenen Eingriffsschwellenwert übersteigt. Ist dies der Fall (j), so wird in einem anschließenden fünften Schritt 108 ein vorzunehmender Bremseingriff zum Kompensieren der Querdynamik-Störung bestimmt und dann in einem sechsten Schritt 110 ein Bremseingriff an der oder den entsprechenden Bremseinrichtungen 3.1 bzw. 3.2 bzw. 3.3 bzw. 3.4 durch die Bremskraft-Aktivierungseinrichtung 4 durchgeführt. Das Verfahren wird anschließend mit Schritt 102 fortgesetzt.
Im fünften Schritt 108 des Verfahrens kann dabei abhängig vom Betrag der Querdynamik-Störgröße entschieden werden, ob nur ein hinteres Rad 2.1 oder 2.2 oder nur ein lenkbares vorderes Rad 2.3 oder 2.4 oder ein hinteres Rad 2.1 oder 2.2 und gleichzeitig das lenkbare vordere Rad 2.4 oder 2.3 derselben Fahrzeugseite abgebremst wird, wie dies weiter oben bereits beschrieben wurde.
Führt die Prüfung in Schritt 106 jedoch zu einem negativen Ergebnis (n), so kehrt das erfindungsgemäße Verfahren in seiner Ausgestaltung nach 2 nach Schritt 102 zurück.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4014365 A1 [0004]
- WO 2006/037678 A1 [0005]
- DE 102004017638 [0010, 0016, 0016]

Claims

Verfahren zum Beeinflussen der Querdynamik eines Fahrzeugs (1), bei dem eine auf das Fahrzeug (1) und insbesondere den Fahrzeugaufbau einwirkende Querdynamik-Störgröße mittels einer Störgrößen-Bestimmungseinrichtung (5) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Querdynamik-Störgröße zum Beeinflussen der Querdynamik ein Bremseingriff an wenigstens einem Rad (2.1–2.4) des Fahrzeugs (1) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Störgrößen-Bestimmungseinrichtung (5) ein auf den Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs (1) einwirkender Seitenwind (SW) erkannt und durch den Bremseingriff eine entsprechende Störung der Querdynamik des Fahrzeugs (1) zumindest teilweise kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingriffsbestimmungswert ermittelt wird, der den Betrag der Querdynamik-Störgröße oder den Betrag des anhand der Querdynamik-Störgröße ermittelten, zur Kompensation der Querstörung einzustellenden Giermoments oder den Betrag einer sonstigen, mit einer der beiden Größen korrelierenden Größe beschreibt, und dass der Bremseingriff nur dann erfolgt, wenn der Eingriffsbestimmungswert einen Eingriffsschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beträgen des Eingriffsbestimmungswerts unterhalb eines unteren Schwellenwertes nur eines der Räder (2.1–2.4), insbesondere eines der nicht lenkbaren Räder (2.1 oder 2.2), über die jeweils zugeordnete Bremseinrichtung (3.1–3.4) abgebremst wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beträgen des Eingriffsbestimmungswerts größer oder gleich dem unteren Schwellenwert und kleiner als ein oberer Schwellenwert, nur eines der lenkbaren Räder (2.3 oder 2.4) an der Vorderachse über die jeweils zugeordnete Bremseinrichtung (3.3 bzw. 3.4) abgebremst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beträgen des Eingriffsbestimmungswerts größer oder gleich dem oberen Schwellenwert beide Räder (2.1, 2.4 oder 2.2, 2.3) derselben Fahrzeugseite über die jeweils zugeordnete Bremseinrichtung (3.1, 3.4 oder 3.2, 3.3) abgebremst werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Räder (2.1, 2.4 oder 2.2, 2.3) derselben Fahrzeugseite über die jeweils zugeordnete Bremseinrichtung (3.1, 3.4 oder 3.2, 3.3) abgebremst werden, wobei die Bremskraftverteilung zwischen dem lenkbaren Rad (2.3 oder 2.4) und dem entsprechenden nicht lenkbaren Rad (2.2 oder 2.1) derselben Fahrzeugseite parameterabhängig ist und insbesondere fahrzeugabhängig vorgegeben und/oder fahrsituationsabhängig eingestellt werden kann.
Querdynamik-Beeinflussungsvorrichtung für ein Fahrzeug (1), mit einer Störgrößen-Bestimmungseinrichtung (5) zum Bestimmen einer auf das Fahrzeug (1) und insbesondere den Fahrzeugaufbau einwirkenden Querdynamik-Störgröße, dadurch gekennzeichnet, dass die Störgrößen-Bestimmungseinrichtung (5) mit einer Bremskraft-Aktivierungseinrichtung in Wirkverbindung steht, die zum Aktivieren eines Bremseingriffs an wenigstens einem Rad (2.1–2.4) des Fahrzeugs (1) in Abhängigkeit von der Querdynamik-Störgröße steuerbar ist.