DE102007044988A1 - Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeuges wird eine Unfallsituation detektiert und fahrerunabhängig der Fahrzustand beeinflusst. Hierzu werden Antriebsmomente an den Fahrzeugrädern zur Erzeugung eines auf das Fahrzeug wirkenden Giermoments aktiv verteilt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Stand der Technik
  • Aus der DE 10 2004 058 814 A1 ist es bekannt, im Falle einer Kollision eines Fahrzeugs einen fahrerunabhängigen Bremseingriff durchzuführen, dessen Höhe unter anderem von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt, welche das Fahrzeug unmittelbar nach dem Aufprall besitzt. Ist das Fahrzeug nach der Kollision nicht mehr beherrschbar, wird eine Vollbremsung durchgeführt, wohingegen bei einer geringeren Schwere der Kollision lediglich die Geschwindigkeit reduziert wird, so dass dem Fahrer die Möglichkeit offen steht, das Fahrzeug aus dem Unfallbereich zu entfernen.
  • Bekannt sind darüber hinaus Spurhaltesysteme, beispielsweise aus der DE 10 2005 003 177 A1 oder der DE 195 06 364 C2 , bei denen im Lenksystem des Fahrzeuges selbsttätig ein Gegenlenkmoment erzeugt wird, falls die aktuelle Fahrzeugposition in unzulässiger Weise von der Sollspur abweicht.
  • Ab einem bestimmeten Schwimmwinkel kann jedoch durch selbständige Bremseingriffe kein stabilisierendes Moment mehr erzeugt werden. Auch über das Lenksystem ist eine Stabilisierung nur möglich, falls sich die Lenkung noch nicht am Anschlag befindet. Große Schwimmwinkel erfordern aber zur Stabilisierung des Fahrzeugs ein Lenkeinschlag, der den maximal möglichen Lenkwinkel übersteigt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfach zu realisierenden Maßnahmen die Unfallfolgen so gering wie möglich zu halten. Es soll insbesondere ohne zusätzliche Fahrzeugkomponenten das Fahrzeug stabilisiert werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeuges wird zunächst mithilfe einer geeigneten Sensorik eine Unfallsituation des Fahrzeugs detektiert, wobei fahrerunabhängig eine den Fahrzustand beeinflussende Maßnahme durchgeführt wird, sofern ein Unfall erkannt wird. Dies erfolgt in der Weise, dass Antriebsmomente an den Fahrzeugrädern zur Erzeugung eines auf das Fahrzeug wirkenden Giermoments aktiv verteilt werden. Das erforderliche Antriebsmoment wird dabei – falls erforderlich – selbständig zur Verfügung gestellt, z. B. über eine Erhöhung des Motormoments mittels der Motronik.
  • Mithilfe der aktiven Antriebsmomentenverteilung ist es grundsätzlich möglich, stabilisierend auf ein Fahrzeug einzuwirken, auch wenn der Schwimmwinkel eines Fahrzeugs bereits so groß geworden ist, dass allein über Eingriffe in das Lenksystem und Bremseingriffe kein stabilisierender Effekt mehr erzielt werden kann. In diesem Fall können elektronische Stabilitätsprogramme (ESP) in Fahrzeugen aufgrund der Unfallsituation nicht mehr zur Stabilisierung beitragen. Dagegen kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unabhängig von der Höhe des Schwimmwinkels des Fahrzeugs ein stabilisierendes Giermoment eingestellt werden.
  • Dieses um die Hochachse des Fahrzeugs wirkende Moment wird vorzugsweise in der Weise eingestellt, dass die Gierbewegung des Fahrzeuges gedämpft wird, wodurch der stabilisierende Effekt erzielt wird. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das zusätzliche Giermoment in Gegenrichtung zu erzeugen, so dass die Gierbewegung des Fahrzeuges verstärkt wird, beispielsweise, um das Fahrzeug in eine gewünschte Position zu bringen, welche weitere Unfallfolgen reduzieren oder vermeiden hilft.
  • Kerngedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die aktive Verteilung von Antriebsmomenten auf die verschiedenen Räder des Fahrzeuges. Zur Steigerung des Giermomentes kann es zweckmäßig sein, das Motormoment selbsttätig zu erhöhen, so dass ein ausreichend hohes Antriebsmoment zur Verfügung steht, das zwischen den Rädern des Fahrzeuges verteilt wird. Im Falle einer Brennkraftmaschine als Antriebsmotor oder eines zentralen Elektromotors erfolgt dies vorzugsweise über die Betätigung eines so genannten torque-vectoring Actuators, beidem es sich um ein aktiv einstellbares Differenzial handelt. Grundsätzlich kommen aber auch verteilte Antriebssysteme in Betracht, beispielsweise Radnaben-Elektromotoren, wobei in diesem Fall die verschiedenen Elektromotoren verschieden angesteuert werden, um unterschiedliche Antriebsmomente an den Rädern zu erzeugen. Desweiteren kommt auch eine Kombination von Brennkraftmaschine und zentral oder verteilt angeordneten Elektromotoren in Betracht.
  • Als weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Antriebsmomente können auch elektronische Differenzialsperren eingesetzt werden, bei denen Antriebsmomentunterschiede zwischen zwei angetriebenen Rädern durch Abbremsen eines dieser Räder erzeugt werden. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass keine aktiv einstellbaren Differenziale erforderlich sind.
  • Für eine bestmögliche Stabilisierung des in einen Unfall verwickelten Fahrzeuges wird als Zielfunktion ein maximal mögliches Giermoment angestrebt, welches der Gierbewegung des Fahrzeuges entgegengesetzt ist. Hierzu kann es vorteilhaft sein, wie bereits oben ausgeführt, das Motormoment zu erhöhen, gegebenenfalls bis zum maximal erreichbaren Moment, um durch eine entsprechende Verteilung des antreibenden Momentes auf verschiedene Räder das höchstmögliche, stabilisierende Giermoment zu erreichen.
  • Grundsätzlich können Antriebsmomentunterschiede zwischen linker und rechter Fahrzeugseite und/oder zwischen vorderer und hinterer Fahrzeugachse eingestellt werden. Die Verteilung des Antriebsmomentes kann kontinuierlich zwischen geringfügigen Momentenunterschieden an verschiedenen Rädern des Fahrzeuges bis hin zum Einleiten des gesamten Antriebsmomentes an einem Rad und entsprechender Reduzierung des Antriebsmomentes auf Null an den andern Rädern durchgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeuges kann bei unterschiedlichen Unfallsituationen durchgeführt werden. Möglich ist zum einen, eine Kollision des Fahrzeuges mit einem anderen Fahrzeug oder einem fremden Gegenstand zu detektieren und als Unfallsituation zugrunde zu legen, bei der erfindungsgemäß Antriebsmomente aktiv verteilt werden. Die Kollision des Fahrzeuges wird vorteilhafterweise mithilfe von Sensoren zur Aufprallerkennung detektiert, die in der Lage sind, einen Aufprall des Fahrzeugs bzw. die Aufprallschwere zu sensieren.
  • Als weitere Unfallsituation, bei der das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen ist, kann das Verlassen der vorgegebenen Fahrspur herangezogen werden. Dies wird beispielsweise mithilfe eines Fahrzeugpositions-Erkennungssystems wie GPS (Global Positioning System) und dem Vergleich mit einer elektronisch abgespeicherten Straßenkarte festgestellt. Möglich ist auch die Verwendung bordeigener Spurerkennungssysteme auf Radar oder Videobasis oder dergleichen.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Fahrzeug mit bezogen auf die Fahrspur großem Schwimmwinkel und verteilten Antriebsmomenten dargestellt ist.
  • Das in der Figur dargestellte Kraftfahrzeug 1 ist mit einem bezogen auf die Fahrspur 2 großen Schwimmwinkel β dargestellt, der den Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor v und der Fahrzeuglängsachse 3 bezeichnet. Der Schwimmwinkel β entsteht durch eine Gierbewegung des Fahrzeuges 1 um die Hochachse, beispielsweise ausgelöst durch einen Unfall wie zum Beispiel eine Kollision mit einem anderen Fahrzeug oder einem sonstigen Gegenstand. In der aktuellen Fahrsituation bewegt sich das Fahrzeug mit einer Giergeschwindigkeit Ψ . und gegebenenfalls auch mit einer Gierbeschleunigung Ψ ...
  • Zur Stabilisierung des Fahrzeuges 1 wird zunächst die Unfallsituation detektiert. Hierfür sind beispielsweise im Fahrzeug 1 Aufprallsensoren angeordnet, welche insbesondere im vorderen Fahrzeugbereich platziert sind, gegebenenfalls aber auch im hinteren und/oder Seitenbereich des Fahrzeuges angeordnet sein können. Alternativ oder zusätzlich zur Aufprallsensorik kann auch eine andersartig gestaltete Sensorik eingesetzt werden, die in der Lage ist, einen Unfall zu detektieren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, die im zentralen Airbag-Steuergerät angeordnet sind, oder Bild gebende Verfahren oder Radar bzw. Infrarotsensorik, wobei auch der Einsatz eines Navigationssystems zur Ortsbestimmung des Fahrzeugs und Relativabweichung zur vorgegebenen Fahrspur 2 in Frage kommt.
  • Nach der Erkennung des Unfalls wird mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens versucht, das Fahrzeug 1 zu stabilisieren. Hierzu werden Antriebsmomente im Antrieb im Fahrzeug in der Weise zwischen den angetriebenen Rädern 4 und 5 im rechten bzw. linken Seitenbereich verteilt, dass ein der Gierbewegung entgegengesetztes Giermoment Mz um den Fahrzeugschwerpunkt 6 erzeugt wird. Dieses Giermoment Mz wirkt stabilisierend auf die Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse, wodurch der Schwimmwinkel β verkleinert, zumindest jedoch einer Zunahme des Schwimmwinkels β entgegengewirkt wird.
  • Im Ausführungsbeispiel wirkt das Antriebsmoment MAntrieb auf das linke Vorderrad 5, wohingegen kein Antriebsmoment auf das rechte Vorderrad 4 geleitet wird. Das linke Vorderrad 5 befindet sich in der aktuellen Situation auf der bezogen auf den Fahrzeuggeschwindigkeitsvektor v außen liegenden Seite außerhalb der rechten Fahrspur. Das Antriebsmoment MAntrieb und das hierdurch erzeugte Giermoment Mz wirken stabilisierend auf das Fahrzeug 1 und können gegebenenfalls das Fahrzeug wieder in die gewünschte Fahrtrichtung zurückverstellen.
  • Die Antriebsmomente MAntrieb wirken unmittelbar auf die Räder und sind grundsätzlich unabhängig von der aktuellen Position des Fahrzeuges bezogen auf den Fahrzeuggeschwindigkeitsvektor v bzw. bezogen auf die Fahrspur 2 sowie vom Schwimmwinkel. Dadurch ist es möglich, in jeder Fahrsituation nach einem Unfall einen stabilisierenden Effekt zu erzeugen, sofern noch Antriebsmoment erzeugt und zwischen den Fahrzeugrädern verteilt werden kann.
  • Je nach technischer Realisierung kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht, das Antriebsmoment MAntrieb zu erzeugen und zwischen den Rädern des Fahrzeuges zu verteilen. Im Falle einer Brennkraftmaschine als zentrale Antriebsquelle im Fahrzeug wird zweckmäßigerweise ein mit aktiver Kupplung ausgestattetes, schaltbares Differenzial verwendet, um das Antriebsmoment zwischen den linken und rechten angetriebenen Rädern zu verteilen. Im Falle eines Vierradantriebes ist es zudem möglich, eine Verteilung der Antriebsmomente zwischen den Achsen, also zwischen vorderen und hinteren Rädern durchzuführen.
  • Erfolgt der Antrieb der Brennkraftmaschine über einen zentralen Antriebsmotor – entweder als alleiniger Antrieb oder in Form eines Hybridantriebes in Kombination mit der Brennkraftmaschine –, so kann das Antriebsmoment des Elektromotors entweder alleine oder in Kombination mit dem Antriebsmoment der Brennkraftmaschine mithilfe verstellbarer Aktuatoren zwischen den Rädern verteilt werden. Werden Radnaben bzw. Elektromotoren eingesetzt, so kommt auch eine Antriebsmomentenverteilung über eine unmittelbare Ansteuerung der Radnabenmotoren in Betracht.
  • Schließlich ist es auch möglich, ein Bremssystem als Aktuator für die Verteilung der Antriebsmomente zu verwenden. In diesem Fall wird dem von einer Antriebsquelle erzeugten Antriebsmoment an einem Rad ein Bremsmoment entgegengesetzt, so dass das an diesem Rad wirkende resultierende Gesamtmoment sich von dem Moment an mindestens einem anderen Rad unterscheidet. In diesem Fall kann auf ein aktives Differenzial auch verzichtet werden.
  • Gegebenenfalls wird das Antriebsmoment nach der Detektierung eines Unfalls erhöht, um ein ausreichend hohes, stabilisierendes Giermoment Mz erzeugen zu können.
  • Das gesamte Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät ab, welches im Fahrzeug angeordnet ist und mit weiteren Steuer- bzw. Regelgeräten des Fahrzeuges kommuniziert, so beispielsweise mit dem Motorsteuergerät und dem Steuergerät des Bremssystems.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004058814 A1 [0002]
    • - DE 102005003177 A1 [0003]
    • - DE 19506364 C2 [0003]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Fahrzeugs (1), bei dem eine Unfallsituation des Fahrzeugs (1) detektiert und im Falle eines Unfalls fahrerunabhängig der Fahrzustand beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Unfall Antriebsmomente an den Fahrzeugrädern zur Erzeugung eines auf das Fahrzeug (1) wirkenden Giermoments aktiv verteilt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal mögliches Giermoment erzeugt wird, das der Gierbewegung des Fahrzeuges (1) entgegenwirkt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment erhöht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass destabilisierende Bremseingriffe selbsttätig reduziert werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Unfall ein torque-vectoring-Aktuator zur Verteilung des Antriebsmoments zwischen verschiedenen Fahrzeugrädern (4, 5) betätigt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als torque-vectoring-Aktuator ein Differenzial im Antriebsstrang mit aktiv einstellbarer Kupplung verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Bremsaktuator im Bremssystem des Fahrzeugs (1) betätigt wird, derart, dass dem Antriebsmoment an einem Rad (4, 5) ein vom Bremsaktuator erzeugtes Bremsmoment entgegenwirkt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Radnaben-Elektromotor in der Radnabe eines Fahrzeuges (1) betätigt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fahrzeugrad mit einem Radnaben-Elektromotor ausgestattet ist und durch Betätigung mindestens eines Radnaben-Elektromotors ein auf das betreffende Rad (4, 5) wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kollision des Fahrzeugs (1) mit einem anderen Fahrzeug (1) oder Gegenstand als Unfallsituation erkannt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollision über Sensoren zur Aufprallerkennung detektiert wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Unfallsituation erkannt wird, falls das Fahrzeug (1) die vorgegebene Fahrspur (2) verlässt.
  13. Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Fahrzeug mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 13.
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