DE102008041248A1

DE102008041248A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008041248A1
Application number: DE102008041248A
Authority: DE
Inventors: Joong Ryoul Yongin Lee; Dong Ho Yongin Shin
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2009-06-18
Also published as: CN101456418B; KR101047565B1; CN101456418A; US20090157262A1; US8050823B2; KR20090062173A; JP5145128B2; JP2009143535A

Abstract

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung stabilisiert das Verhalten eines Fahrzeugs, wenn eine seitliche Störung auftritt. Die Vorrichtung enthält eine Einheit zum Erfassen einer seitlichen Störung, eine Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate und eine Einheit zum Steuern der Fahrzeuggierrate. Die Einheit zum Erfassen einer seitlichen Störung erfasst eine seitliche Störung. Die Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate berechnet einen Lenkwinkel des Fahrers, wenn die seitliche Störung erfasst wird, und berechnet eine Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten. Die Einheit zum Steuern der Fahrzeuggierrate steuert eine Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und verursacht dadurch, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, welche(s) die Gierrate des Fahrzeugs steuert, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches einer äußeren Störung zuzuschreiben ist, welche seitlich an das Fahrzeug angelegt ist, und dadurch verhindert, dass das Fahrzeug von einer Fahrlinie abkommt, und einen Verkehrsunfall verhindert.
2. Stand der Technik
Für das stabile Fahren eines Fahrzeugs wurden viele Steuertechnologien zur Fahrzeugsicherheit entwickelt, wie beispielsweise die Advanced Safety Vehicle (ASV)-Technologie.
Solche Steuertechnologien, wie z. B. die ASV-Technologie, sind Steuertechnologien, welche ein Verfahren zum Durchführen eines Steuereingriffs für gerade Straßen, für welche die Absicht eines Fahrers ein Fahrzeug zu lenken gering ist, und Durchführen keines Steuereingriffs und Übergeben der Steuerung an den Fahrer für kurvige Straßen einsetzt, für welche die Absicht des Fahrers das Fahrzeug zu lenken hoch ist.
Wenn plötzlich eine seitliche Störung, wie beispielsweise ein Seitenwind, an ein Fahrzeug angelegt wird während es entlang einer kurvigen Straße fährt, wird jedoch aufgrund der Gierkomponente durch die seitliche Störung ein Drehmoment erzeugt. Steuertechnologien zur Fahrzeugsicherheit weisen dadurch Probleme auf, dass sie keine angemessene Steuerung oder Maßnahmen zum Entgegenwirken solch einer seitlichen Störung liefern, so dass Fahrer von Straßen abfahren bzw. abkommen, entlang welchen sie fahren wollen, und folglich schwere Verkehrsunfälle auftreten können.
Die oben erwähnten Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, welche nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
In einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, welche(s) die Gierrate des Fahrzeugs steuert, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches einer seitlichen Störung zuzuschreiben ist, wenn die seitliche Störung auftritt, und dadurch ein Abfahren bzw. Abkommen des Fahrzeugs von der Straße verhindert und das Auftreten und die Gefahr eines Verkehrsunfalls minimiert.
In einem spezielleren Aspekt liefert die Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung das Verhalten des Fahrzeugs beim Auftreten einer seitlichen Störung stabilisiert. Die Vorrichtung, welche in bestimmten, bevorzugten Aspekten der Erfindung gezeigt wird, weist eine Seitenstörungs-Erfassungseinheit zum Erfassen einer seitlichen Störung, eine Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels eines Fahrers, wenn die seitliche Störung erfasst wird, und eine Fahrzeuggierraten-Steuereinheit zum Steuern einer Fahrzeuggierrate auf, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und dadurch zu verursachen, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.
In bestimmten Ausführungsformen liefert die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung, welche das Verhalten des Fahrzeugs stabilisiert, wenn eine seitliche Störung auftritt, Folgendes enthält: eine Seitenstörungs-Erfassungseinheit zum Erfassen einer seitlichen Störung; eine Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels eines Fahrers, wenn die seitliche Störung erfasst wird, und Berechnen einer Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten; und eine Fahrzeuggierraten-Steuereinheit zum Steuern einer Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und dadurch zu verursachen, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.
Zudem liefert die vorliegende Erfindung in beispielhaften Ausführungsformen ein Verfahren zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren, welches das Verhalten des Fahrzeugs stabilisiert, wenn eine seitliche Störung auftritt, Folgendes enthält: (a) einen Seitenstörungs-Erfassungsschritt zum Erfassen einer seitlichen Störung; (b) einen Schritt zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels eines Fahrers, wenn die seitliche Störung erfasst wird, und Berechnen einer Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten; und (c) einen Fahrzeuggierraten-Steuerschritt zum Steuern einer Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und dadurch zu verursachen, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.
Die Erfindung enthält ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, die hierin beschrieben wird.
Es ist klar, dass der Ausdruck „Fahrzeug" oder „Fahrzeug-" oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließt, wie beispielsweise Personenkraftwagen, welche Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, welche eine Vielzahl an Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und ähnliches.
Die oben erwähnten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den beiliegenden Zeichnungen, welche in dieser Beschreibung enthalten sind und einen Teil derselben bilden, und der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlicher sein oder in denselben detaillierter dargestellt sein, welche zusammen zum Erläutern der Prinzipien der vorliegenden Erfindung mittels eines Beispiels dienen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung klarer verständlich sein, welche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genommen wurde, in welchen:
1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität nach der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Steuern der Seitenstabilität nach der vorliegenden Erfindung ist;
3 ein Graph eines Simulationsergebnisses ist, welcher die Steuerung der Fahrzeuggierrate basierend auf der Anwendung des Verfahrens zum Steuern der Seitenstabilität beim Auftreten einer seitlichen Störung zeigt;
die 4A bis 4C Graphen eines Simulationsergebnisses sind, welche den Vergleich des Bewegungsgrads bei Anwendung der Seitenstabilitätssteuerung mit dem Bewegungsgrad bei Nichtanwendung der Seitenstabilitätssteuerung, wenn eine seitliche Störung auftritt während ein Fahrzeug entlang einer geraden Straße fährt, zeigen; und
die 5A bis 5C Graphen eines Simulationsergebnisses sind, welche den Vergleich des Bewegungsgrads bei Anwendung der Seitenstabilitätssteuerung mit dem Bewegungsgrad bei Nichtanwendung der Seitenstabilitätssteuerung, wenn eine seitliche Störung auftritt während ein Fahrzeug entlang einer kurvigen Straße fährt, zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie hierin beschrieben, weist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs auf, wobei die Vorrichtung, welche das Fahrzeugverhalten beim Auftreten einer seitlichen Störung steuert, Folgendes aufweist: eine Seitenstörungs-Erfassungseinheit zum Erfassen einer seitlichen Störung, eine Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels des Fahrers, wenn die seitliche Störung erfasst wird, und eine Fahrzeuggierraten-Steuereinheit zum Steuern einer Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und dadurch zu verursachen, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird eine Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen berechnet, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten. In anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erfasst die Einheit zum Erfassen der seitlichen Störung die seitliche Störung unter Verwendung eines Gierratensensors. In anderen bestimmten, bevorzugten Ausführungsformen berechnet die Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate den Lenkwinkel des Fahrers unter Verwendung eines Lenkwinkelsensors.
In anderen Ausführungsformen enthält die Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, welches das Erfassen einer seitlichen Störung eines Fahrzeugs, Berechnen eines Lenkwinkels und Steuern der Gierrate aufweist und dadurch die Seitenstabilität eines Fahrzeugs steuert. Das Verfahren kann nach einer der Ausführungsformen durchgeführt werden, die hierin beschrieben sind.
Die Erfindung kann auch ein Kraftfahrzeug mit der Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs enthalten, die hierin beschrieben ist.
Nun sollte auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, in welchen überall in den verschiedenen Zeichnungen die gleichen Bezugsnummern verwendet wurden, um gleiche oder ähnliche Bauteile zu kennzeichnen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben werden.
1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität nach bestimmten, bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, kann eine Vorrichtung 100 zum Steuern der Seitenstabilität zum Stabilisieren des Fahrzeugverhaltens, wenn eine seitliche Störung bei einem fahrenden Fahrzeug auftritt, geeigneter Weise eine Einheit 110 zum Erfassen einer seitlichen Störung, eine Einheit 120 zum Berechnen einer Soll-Gierrate und eine Einheit 130 zum Steuern der Fahrzeuggierrate enthalten. In weiteren Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100 zum Steuern der Seitenstabilität geeigneter Weise einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels und einen Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate enthalten.
Nach bevorzugten Ausführungsformen erfasst die Seitenstörungs-Erfassungseinheit 110 eine seitliche Störung. Diese Erfassung wird unter Verwendung des Gierratensensors durchgeführt.
Wenn eine seitliche Störung erfasst wird, berechnet die Einheit 120 zum Berechnen einer Soll-Gierrate einen Lenkwinkel des Fahrers, eine Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten, aber nicht darauf beschränkt sind.
Die Einheit 130 zum Steuern der Fahrzeuggierrate steuert die Fahrzeuggierrate derart, dass ein Drehmoment, welches durch die seitliche Störung erzeugt wird, welche durch die Einheit 110 zum Erfassen einer seitlichen Störung angemessen erfasst wird, abgeschwächt wird, und verursacht, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der Soll-Gierrate nähert, welche zuvor durch die Einheit 120 zum Berechnen der Soll-Gierrate berechnet wurde.
Die Einheit 120 zum Berechnen der Soll-Gierrate berechnet angemessen den oben beschriebenen Lenkwinkel des Fahrers unter Verwendung des Lenkwinkelsensors.
Die Einheit 120 zum Berechnen der Soll-Gierrate kann den Lenkwinkel des Fahrers durch Gewinnen einer Anzahl von Lenkwinkeln gleich der Anzahl von Abtastungen, welche vor dem Zeitpunkt gemessen wurden, zu welchem die seitliche Störung durch die Einheit 110 zum Erfassen einer seitlichen Störung erfasst wurde, in Abständen von Abtastdauern und angemessenes Berechnen des Durchschnittes der Anzahl von Lenkwinkeln gleich der Anzahl von Abtastungen angemessen berechnen. Wenn die Abtastdauer 10 Sekunden beträgt, beträgt folglich die Anzahl der Abtastungen 5 und die Einheit 110 zum Erfassen einer seitlichen Störung erfasst eine seitliche Störung zu einem Zeitpunkt von 50 Sekunden, ein Bezugserfassungszeitpunkt ist der Zeitpunkt von 50 Sekunden, und die Einheit 120 zum Berechnen einer Soll-Gierrate empfängt angemessen Lenkwinkel bei 0 Sekunden, 10 Sekunden, 20 Sekunden, 30 Sekunden und 40 Sekunden vom Lenkwinkelsensor und berechnet einen Durchschnittswert durch Dividieren der Summe der fünf empfangenen Lenkwinkel durch 5, was der Anzahl der Abtastungen entspricht. Der berechnete Durchschnittswert ist ein Lenkwinkel eines Fahrers.
Die Einheit 120 zum Berechnen einer Soll-Gierrate berechnet angemessen einen Lenkwinkel des Vorderrads, welcher zum Erhalten einer Soll-Gierrate von einem Lenkwinkel eines Fahrers verwendet wird, welcher unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens berechnet wird. In beispielhaften Ausführungsformen kann der Lenkwinkel des Vorderrads unter Verwendung der folgenden Gleichung 1 berechnet werden: δf = δ·π180 ·GR

δ_f:: vorderer Lenkwinkel (rad)
δ:: Lenkwinkel des Fahrers (Grad)
GR:: Übersetzungsverhältnis

Die Einheit 120 zum Berechnen der Soll-Gierrate berechnet angemessen eine Soll-Gierrate durch Lösen der Differenzialgleichung der folgenden Gleichung 2 basierend auf den ersten und zweiten Fahrzeuginformationen, welche unter Verwendung eines Lenkwinkels des Vorderrads angemessen erhalten werden, welcher anhand eines Lenkwinkels des Fahrers berechnet wird, und den Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten. In der folgenden Gleichung 2 ist die Soll-Gierbeschleunigung eine Komponente, welche durch Differenzieren einer Soll-Gierrate angemessen erhalten wird: γd' = –1T γd + KT δf

γ_d':: Soll-Gierbeschleunigung (rad/s²)
γ_d:: Soll-Gierrate (rad/s)
δ_f:: Vorderrad-Lenkwinkel (rad)
K:: erste Fahrzeuginformationen
T:: zweite Fahrzeuginformationen

Die oben beschriebenen ersten Fahrzeuginformationen K und zweiten Fahrzeuginformationen T können unter Verwendung der Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen angemessen erhalten werden, welche in den Fahrzeuginformationen enthalten sind. In bevorzugten Ausführungsformen können die ersten und zweiten Fahrzeuginformationen K und T unter Verwendung von beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugmasse, dem Kurvenkoeffizienten des Vorderrads, dem Kurvenkoeffizienten des Hinterrads, dem Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zum Vorderrad des Fahrzeugs, dem Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zum Hinterrad des Fahrzeugs und dem Trägheitsmoment eines Lenksystems, welche die Fahrzeuginformationen bilden, erhalten werden, sind aber nicht darauf beschränkt. In bestimmten, bevorzugten Ausführungsformen können die ersten Fahrzeuginformationen unter Verwendung der folgenden Gleichung 3 und die zweiten Fahrzeuginformationen unter Verwendung der folgenden Gleichung 4 angemessen erhalten werden:

V:: Fahrzeuggeschwindigkeit (m/s)
M:: Fahrzeugmasse (kg)
l_f:: Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zum Vorderrad (m)
l_r:: Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zum Hinterrad (m)
l_z:: Trägheitsmoment des Lenksystems (kg·m²)
C_f: 2·K_f _, K_f:: Vorderrad-Kurvenkoeffizient (N/rad)
C_r: 2·K_r, K_r:: Hinterrad-Kurvenkoeffizient (N/rad)

2 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Steuern der Seitenstabilität nach bevorzugten Aspekten der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2 gezeigt, enthält das Verfahren zum Steuern der Seitenstabilität zum Stabilisieren des Verhaltens eines Fahrzeugs, wenn eine seitliche Störung auftritt, vorzugsweise einen Seitenstörungs-Erfassungsschritt S200 zum Erfassen einer seitlichen Störung, einen Schritt S202 zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels eines Fahrers, wenn eine seitliche Störung erfasst wird, und Berechnen einer Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten, aber nicht darauf beschränkt sind, und einen Fahrzeuggierraten-Steuerschritt S204 zum Steuern der Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches einer seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und dadurch angemessen zu verursachen, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate einer zuvor berechneten Soll-Gierrate nähert.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird beim Schritt S202 zum Berechnen der Soll-Gierrate der oben beschriebene Lenkwinkel des Fahrers vorzugsweise durch Gewinnen einer Anzahl von Lenkwinkeln gleich der Anzahl von Abtastungen, welche vor dem Zeitpunkt gemessen wurden, zu welchem die seitliche Störung im Schritt S200 zum Erfassen einer seitlichen Störung erfasst wurde, vorzugsweise in Abständen von Abtastdauern unter Verwendung des Lenkwinkelsensors und Berechnen des Durchschnitts der gewonnen Anzahl von Lenkwinkeln gleich der Anzahl von Abtastungen berechnet.
Die oben beschriebenen Fahrzeuginformationen, welche die Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten, enthalten die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugmasse, den Vorderrad-Kurvenkoeffizienten, den Hinterrad-Kurvenkoeffizienten, den Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zu einem Vorderrad, den Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zu einem Hinterrad, und das Trägheitsmoment eines Lenksystems, sind aber nicht darauf beschränkt.
Nach anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird beim Schritt S202 zum Berechnen der Soll-Gierrate eine Soll-Gierrate durch Herstellen einer Differenzialgleichung, wie beispielsweise die oben beschriebene Gleichung 2, für die Soll-Gierrate unter Verwendung des oben beschriebenen Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen und Lösen der Differenzialgleichung erhalten. Die Soll-Gierrate, welche wie oben beschrieben wurde erhalten wird, ist eine Information, welche als Referenz zum Steuern der Fahrzeuggierrate im Schritt S204 zum Steuern der Fahrzeuggierrate angemessen verwendet werden kann.
3 ist ein Graph eines Simulationsergebnisses, welcher die Steuerung der Fahrzeuggierrate vorzugsweise basierend auf der Anwendung des Verfahrens zum Steuern der Seitenstabilität beim Auftreten einer seitlichen Störung veranschaulicht. In Bezug auf die Zustände der Eingabe einer seitlichen Störung wurde eine seitliche Störung für eine geeignete Dauer von 0,5 Sekunden bis 2,5 Sekunden eingegeben und eine seitliche Kraft und ein Drehmoment aufgrund der eingegebenen seitlichen Störung erzeugt.
Nach der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zum Steuern der Seitenstabilität vorzugsweise ein Verfahren zum Verhindern, dass ein Fahrer aufgrund einer seitlichen Kraft oder eines Drehmoments, welches einer seitlichen Störung zuzuschrei ben ist, von einer vorgesehenen Straße abkommt. Dieses Verfahren führt eine Steuerung derart angemessen durch, um ein Drehmoment, welches durch eine Gierkomponente erzeugt wird, welche einer seitlichen Störung zuzuschreiben ist, durch Steuern einer Fahrzeuggierrate abzuschwächen, und verursacht dadurch, dass sich die Fahrzeuggierrate einer Soll-Gierrate nähert, welche zum Fahren erfordert wird.
Wie in 3 veranschaulicht, kann erkannt werden, dass sich die Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate durch die geeignete Anwendung des Verfahrens zum Steuern der Seitenstabilität nach der vorliegenden Erfindung näherte. In bevorzugten Ausführungsformen führt das Verfahren zum Steuern der Seitenstabilität nach der vorliegenden Erfindung die Steuerung derart aus, dass sich die Fahrzeuggierrate der Soll-Gierrate nähert.
Die 4A bis 4C sind Graphen beispielhafter Simulationsergebnisse, welche den Vergleich des Bewegungsgrads bei Anwendung der Seitenstabilitätssteuerung mit dem Bewegungsgrad bei Nichtanwendung der Seitenstabilitätssteuerung, wenn eine seitliche Störung auftritt während ein Fahrzeug entlang einer geraden Straße fährt, zeigen.
4A ist ein Graph, welcher das beispielhafte Verhalten eines Fahrzeugs zeigt, welches entlang einer geraden Straße fährt, wenn keine seitliche Störung auftritt, welches als Referenz verwendet wird, um den Bewegungsgrad zu bestimmen, wenn eine seitliche Störung auftritt.
4B ist ein Graph, welcher das beispielhafte Verhalten eines Fahrzeugs zeigt, auf welches die Seitenstabilitätssteuerung nicht angewendet wurde, da die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität nicht in demselben vorgesehen war, als eine seitliche Störung für 2 Sekunden von 0,5 Sekunden bis 2,5 Sekunden aufgetreten ist während das Fahrzeug entlang einer geraden Straße fuhr.
4C ist ein Graph, welcher das beispielhafte Verhalten eines Fahrzeugs zeigt, auf welches die Seitenstabilitätssteuerung angewendet wurde, da die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität in demselben vorgesehen war, als eine seitliche Störung für 2 Sekunden von 0,5 Sekunden bis 2,5 Sekunden aufgetreten ist während das Fahrzeug entlang einer geraden Straße fuhr.
In den 4A, 4B und 4C stellt die horizontale Achse der Graphen Zeit und die vertikale Achse derselben die Bewegungsstrecke eines Fahrzeugs in Querrichtung im Laufe der Zeit dar.
Anhand der 4A kann erkannt werden, dass die Bewegungsstrecke in Querrichtung im Laufe der gesamten Zeit 0 beträgt, da geeigneter Weise keine seitliche Störung auftritt. Dies zeigt, dass ein Fahrzeug in einem normalen Zustand entlang der geraden Straße fährt.
Wie in 4B veranschaulicht, hat sich ein Fahrzeug, welches nicht mit der Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität versehen ist, im Vergleich zu dem Fahrzeug in einem normalen Zustand zum Zeitpunkt von 2,5 s um eine Strecke gleich oder größer als 2 m bewegt, was sich nach einer Dauer der seitlichen Störung von 2 Sekunden aufgrund des Auftretens der seitlichen Störung ereignete. In bestimmten Beispielen kann solch eine Bewegung einen Verkehrsunfall verursachen.
Wie in 4C veranschaulicht, kann im Gegensatz dazu erkannt werden, dass sich ein mit der Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität versehenes Fahrzeug beim Auftreten einer seitlichen Störung, welche mit der der 4B identisch ist, im Vergleich zu dem Fahrzeug im normalen Zustand zum Zeitpunkt von 2,5 s um eine Strecke gleich oder kleiner als 25 cm bewegte. Im Vergleich eines mit der Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität versehenen Fahrzeugs, wie in 4C veranschaulicht, mit einem Fahrzeug, welches nicht mit der Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität versehen ist, wie in 4B veranschaulicht, wird folglich die Bewegungstrecke in 4C in Vergleich zu 4B um 2 m verringert.
Folglich steuert die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität, welche in einem entlang einer geraden Straße fahrenden Fahrzeug vorgesehen ist, eine Fahrzeuggierrate angemessen, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches einer seitlichen Störung zuzuschreiben ist, wenn die seitliche Störung auftritt, und verhindert dadurch, dass das Fahrzeug von einer vorgesehenen Straße abkommt, und das Auftreten und die Gefahr eines Verkehrsunfalls.
Die 5A bis 5C sind Graphen eines Simulationsergebnisses, welche den Vergleich des Bewegungsgrads bei Anwendung der Seitenstabilitätssteuerung mit dem Bewegungsgrad bei Nichtanwendung der Seitenstabilitätssteuerung, wenn eine seitliche Störung geeigneter Weise auftritt während ein Fahrzeug entlang einer kurvigen Straße fährt, zeigen.
5A ist ein Graph, welcher das Verhalten eines Fahrzeugs zeigt, welches entlang einer kurvigen Straße fährt, wenn keine seitliche Störung auftritt, welches als Referenz verwendet wird, um den Bewegungsgrad beim angemessenen Auftreten einer seitlichen Störung zu bestimmen.
5B ist ein Graph, welcher das Verhalten eines Fahrzeugs zeigt, auf welches die Seitenstabilitätssteuerung nicht angewendet wurde, da die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität nicht in demselben vorgesehen war, als eine seitliche Störung für 2 Sekunden von 0,5 Sekunden bis 2,5 Sekunden ange messen aufgetreten ist während das Fahrzeug entlang einer kurvigen Straße fuhr.
5C ist ein Graph, welcher das Verhalten eines Fahrzeugs zeigt, auf welches die Seitenstabilitätssteuerung angewendet wurde, da die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität in demselben vorgesehen war, als eine seitliche Störung für 2 Sekunden von 0,5 Sekunden bis 2,5 Sekunden angemessen aufgetreten ist während das Fahrzeug entlang einer kurvigen Straße fuhr.
In den 5A, 5B und 5C stellt die horizontale Achse der Graphen Zeit und die vertikale Achse derselben die Bewegungsstrecke eines Fahrzeugs in Querrichtung im Laufe der Zeit dar.
5A zeigt die normale Fahrt eines Fahrzeugs im Laufe der gesamten Zeit. Anhand dieser Zeichnung kann erkannt werden, dass die Bewegungsstrecke des Fahrzeugs in Querrichtung zum Zeitpunkt von 0 Sekunden 0 m und die Bewegungsstrecke des Fahrzeugs in Querrichtung zum Zeitpunkt von 2,5 Sekunden ca. 1,5 m betrug.
Wie in 5B veranschaulicht bewegte sich ein Fahrzeug, welches nicht mit der Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität versehen ist, im Vergleich zu dem Fahrzeug in einem normalen Zustand zum Zeitpunkt von 2,5 Sekunden um eine Strecke von 4 m in Querrichtung, was ca. 2 m mehr als 1,5 m in einem normalen Zustand ist, was sich nach einer Dauer der seitlichen Störung von 2 Sekunden aufgrund des Auftretens der seitlichen Störung ereignete. Solch eine Bewegung kann entsprechend einen Verkehrsunfall verursachen.
Wie in 5C veranschaulicht, kann im Gegensatz dazu erkannt werden, dass zwar eine seitliche Störung, welche mit der der 5B identisch ist, aufgetreten ist, aber sich ein mit ei ner Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität versehenes Fahrzeug im Vergleich zu dem Fahrzeug in einem normalen Zustand zum Zeitpunkt von 2,5 Sekunden um eine Strecke von 1,7 m in Querrichtung bewegt hat, was ca. 25 cm mehr als 1,5 m in einem Normalzustand ist. D. h., es kann erkannt werden, dass die Bewegungsstrecke geeigneter Weise sehr kurz war. D. h., dass die Bewegungsstrecke im Vergleich zu 2 m in 4B angemessen verringert wird.
Folglich steuert die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität, welche in einem Fahrzeug vorgesehen ist, die Fahrzeuggierrate, um das Drehmoment abzuschwächen, welches einer seitlichen Störung zuzuschreiben ist, wenn die seitliche Störung in einer kurvigen Straße sowie der geraden Straße der 4 auftritt, so dass die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität Vorteile zum Verhindern, dass das Fahrzeug von der Straße abkommt, und Verhindern des Auftretens und der Gefahr eines Verkehrsunfalls aufweist.
Die oben beschriebene Erfindung weist dadurch einen Vorteil auf, dass die Fahrzeuggierrate gesteuert wird, um das Drehmoment abzuschwächen, welches einer seitlichen Störung zuzuschreiben ist, wenn die seitliche Störung auftritt, und dadurch verhindert wird, dass das Fahrzeug entsprechend von der Straße abkommt, und das Auftreten und die Gefahr eines Verkehrsunfalls verhindert wird.
Zwar wurden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken offenbart, aber Fachmänner werden einsehen, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Bereich und Wesen der Erfindung abzuweichen, die in den beiliegenden Ansprüchen offenbart ist.

Claims

Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung, welche das Verhalten eines Fahrzeugs stabilisiert, wenn eine seitliche Störung auftritt, Folgendes aufweist: eine Seitenstörungs-Erfassungseinheit zum Erfassen einer seitlichen Störung; eine Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels eines Fahrers, wenn eine seitlichen Störung erfasst wird, und Berechnen einer Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten; und eine Fahrzeuggierraten-Steuereinheit zum Steuern einer Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und dadurch zu verursachen, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Erfassen einer seitlichen Störung die seitliche Störung unter Verwendung eines Gierratensensors erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate den Lenkwinkel eines Fahrers unter Verwendung eines Lenkwinkelsensors berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate den Lenkwinkel des Fahrers durch Gewinnen einer Anzahl von Lenkwinkeln gleich der Anzahl von Abtastungen, welche vor einem Zeitpunkt gemessen wurden, zu wel chem die seitliche Störung erfasst wurde, in Abständen von Abtastdauern und durch Berechnen eines Durchschnitts der Anzahl von Lenkwinkeln gleich der Anzahl von Abtastungen berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Berechnen der Soll-Gierrate die Soll-Gierrate durch Lösen der folgenden Differenzialgleichung basierend auf einem Vorderrad-Lenkwinkel, welcher unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers berechnet wird, und ersten Fahrzeuginformation und zweiten Fahrzeuginformationen erhält, welche unter Verwendung der Fahrzeuginformationen erhalten werden: γd' = –1T γd + KT δf γ_d': Soll-Gierbeschleunigung (rad/s²) γ_d: Soll-Gierrate (rad/s) δ_f: Vorderrad-Lenkwinkel (rad) K: erste Fahrzeuginformationen T: zweite Fahrzeuginformationen
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die ersten Fahrzeuginformationen K und zweiten Fahrzeuginformationen T unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugmasse, dem Vorderrad-Kurvenkoeffizienten, dem Hinterrad-Kurvenkoeffizienten, einem Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zum Vorderrad, dem Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zu einem Hinterrad des Fahrzeugs und einem Trägheitsmoment eines Lenksystems erhalten werden.
Verfahren zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren, welches das Verhalten des Fahrzeugs stabilisiert, wenn eine seitliche Störung auftritt, Folgendes aufweist: (a) einen Seitenstörungs-Erfassungsschritt zum Erfassen einer seitlichen Störung; (b) einen Schritt zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels eines Fahrers, wenn die seitliche Störung erfasst wird, und Berechnen einer Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten; und (c) einen Fahrzeuggierraten-Steuerschritt zum Steuern einer Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist, und dadurch zu verursachen, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt (b) zum Berechnen einer Soll-Gierrate den Lenkwinkel des Fahrers durch Gewinnen einer Anzahl von Lenkwinkeln gleich einer Anzahl von Abtastungen, welche vor dem Zeitpunkt gemessen wurden, zu welchem die seitliche Störung erfasst wurde, in Abständen von Abtastdauern und Berechnen des Durchschnitts der Anzahl von Lenkwinkeln gleich der Anzahl von Abtastungen berechnet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Fahrzeuginformationen die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugmasse, den Vorderrad-Kurvenkoeffizienten, den Hinterrad-Kurvenkoeffizienten, einen Abstand von einem Schwerpunkt des Fahrzeugs zum Vorderrad des Fahrzeugs, den Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zu einem Hinterrad des Fahrzeugs und ein Trägheitsmoment eines Lenksystems aufweisen.
Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung, welche das Verhalten des Fahr zeugs steuert, wenn eine seitliche Störung auftritt, Folgendes aufweist: eine Seitenstörungs-Erfassungseinheit zum Erfassen einer seitlichen Störung, wobei die Einheit zum Erfassen einer seitlichen Störung die seitliche Störung unter Verwendung eines Gierratensensors erfasst; eine Einheit zum Berechnen einer Soll-Gierrate zum Berechnen eines Lenkwinkels eines Fahrers, wenn die seitliche Störung erfasst wird, unter Verwendung eines Lenkwinkelsensors; und eine Fahrzeuggierraten-Steuereinheit zum Steuern einer Fahrzeuggierrate, um ein Drehmoment abzuschwächen, welches der seitlichen Störung zuzuschreiben ist.
Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs nach Anspruch 10, wobei die Einheit zum Steuern der Fahrzeuggierrate zudem verursacht, dass sich die gesteuerte Fahrzeuggierrate der berechneten Soll-Gierrate nähert.
Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs nach Anspruch 10, wobei eine Soll-Gierrate unter Verwendung des berechneten Lenkwinkels des Fahrers und der Fahrzeuginformationen berechnet wird, welche Fahrzeugverhaltensinformationen und Fahrzeugspezifikationsinformationen enthalten.
Verfahren zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs, welches Folgendes aufweist: (a) Erfassen einer seitlichen Störung eines Fahrzeugs; (b) Berechnen eines Lenkwinkels; und (c) Steuern der Gierrate, und dadurch die Seitenstabilität eines Fahrzeugs steuert.
Kraftfahrzeug, welches die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 aufweist.
Kraftfahrzeug, welches die Vorrichtung zum Steuern der Seitenstabilität eines Fahrzeugs nach Anspruch 10 aufweist.