DE102012020073A1

DE102012020073A1 - Fahrzeug-Steuervorrichtung und Fahrzeug-Steuerverfahren

Info

Publication number: DE102012020073A1
Application number: DE201210020073
Authority: DE
Inventors: Man Bok PARK
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Klemove Corp
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2032-10-10
Also published as: CN103057546A; CN103057546B; US20130096766A1; KR101415208B1; US9008885B2; KR20130040355A; DE102012020073B4

Abstract

Es werden eine Fahrzeug-Steuervorrichtung und ein Fahrzeug-Steuerverfahren offenbart. Die Fahrzeug-Steuervorrichtung enthält einen Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate eines Fahrzeugs, einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs, und eine Mikrosteuereinheit (MCU) zum Berechnen einer Gierrate auf der Grundlage des Lenkwinkels, zum Berechnen eines Zielbremsdrucks eines Rads auf der Grundlage einer Differenz zwischen der tatsächlichen, von dem Gierratensensor erfassten Gierrate und der berechneten Gierrate, und zum Einstellen eines Bremsdrucks des Rads auf der Grundlage des berechneten Zielbremsdrucks.

Description

Hintergrund
1. Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Fahrzeug-Steuervorrichtung und ein Fahrzeug-Steuerverfahren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein Antiblockier-Bremssystem (ABS) eines Fahrzeugs dient zum Verhindern des Blockierens eines Rades durch angemessenes Einstellen eines auf das Rad ausgeübten Bremsdrucks auf der Grundlage einer Schlupfrate, die aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird. Ein Traktionssteuersystem (TCS) dient zum Steuern der Antriebskraft einer Maschine, um eine plötzliche unerwünschte Beschleunigung oder einen übermäßen Schlupf bei plötzlicher Beschleunigung eines Fahrzeugs zu verhindern.
Das ABS und das TCS liefern ein gutes Leistungsvermögen, wenn ein Fahrzeug auf einer geraden Straße fährt. Jedoch kann, wenn das Fahrzeug sich dreht, eine Untersteuerung (Ausbrechen: Das Fahrzeug dreht sich nicht genug) oder Übersteuerung (Überdrehen: Das Fahrzeug dreht sich stärker als beabsichtigt) auftreten.
Aus diesem Grund besteht das Bedürfnis nach einem Fahrzeug-Stabilitätssystem zum stabilen Steuern der Lage eines Fahrzeugs, d. h. zum Verhindern des Verlustes der Fahrzeugsteuerung in jeder Fahrtsituation. Bei einem Beispiel kann, wenn eine Untersteuerung auftritt, bei der sich das Fahrzeug weniger dreht als durch einen Fahrer angewiesen und eine gewünschte Fahrspur nach außen verlässt, erforderlich sein, eine Bremskraft auf ein inneres Hinterrad auszuüben, um zu verhindern, dass sich das Fahrzeug entlang eines Weges mit einem größeren als dem beabsichtigten Radius dreht. Wenn eine Übersteuerung auftritt, bei der sich das Fahrzeug stärker dreht als durch den Fahrer angewiesen ist und die gewünschte Fahrspur nach innen verlässt, kann es erforderlich sein, eine Bremskraft auf ein äußeres Vorderrad auszuüben.
Das Leistungsvermögen des Systems zum Steuern der Fahrzeugstabilität, wenn sich das Fahrzeug dreht, wird in Abhängigkeit davon bestimmt, ob das System eine Fahrzeug-Drehgeschwindigkeit, die durch den Fahrer angewiesen wird, genau vorhersagen und einen angemessenen Bremsdruck auf die Voder- und Hinterräder ausüben kann, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, das Fahrzeug mit der vorhergesagten Drehgeschwindigkeit zu drehen.
Weiterhin kann es erforderlich sein, die Fahrzeugstabilität ohne Verschlechterung des Leistungsvermögens des vorbeschriebenen ABS und TCS zu steuern und zu verhindern, das ABS und TCS eine negative Wirkung auf die Fahrzeugstabilität haben. Daher kann, um die Fahrzeugstabilität auf der Grundlage der Fahrzeugbewegung angemessen zu steuern, eine kooperative Steuerung zwischen dem Fahrzeugstabilitätssystem und dem ABS und TCS wichtig sein.
Zusammenfassung
Es ist daher ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeug-Steuervorrichtung und ein Fahrzeug-Steuerverfahren vorzusehen, die gleiche Fahrqualitäten zwischen Fahrsteuerung und Bremssteuerung aufrecht erhalten, wenn sich ein Fahrzeug dreht, wodurch ein verbesserter Fahrer-Fahrkomfort erhalten wird.
Zusätzliche Aspekte der Erfindung sind teilweise in der folgenden Beschreibung wiedergegeben und ergeben sich teilweise als offensichtlich aus der Beschreibung oder sie können durch Anwenden der Erfindung erfahren werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeug-Steuervorrichtung einen Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs, einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs und eine Mikrosteuereinheit (MCU) zum Berechnen einer Gierrate auf der Grundlage des Lenkwinkels, um einen Zielbremsdruck eines Rades auf der Grundlage einer Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate, die von dem Gierratensensor erfasst wird, und der berechneten Gierrate zu berechnen und einen Bremsdruck des Rads auf der Grundlage des berechneten Zielbremsdrucks einzustellen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Fahrzeug-Steuerverfahren das Erfassen einer Gierrate eines Fahrzeugs, das Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs, das Berechnen einer Gierrate auf der Grundlage des Lenkwinkels, das Berechnen eines Zielbremsdrucks eines Rads auf der Grundlage einer Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate, die von dem Gierratensensor erfasst wird, und der berechneten Gierrate, und das Einstellen eines Bremsdrucks des Rads auf der Grundlage des berechneten Zielbremsdrucks.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und/oder andere Aspekte der Erfindung werden ersichtlich und leichter verständlich anhand der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, von denen:
1 eine Ansicht ist, die eine Fahrzeug-Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
2 eine begriffliche Ansicht der Bremsdrucksteuerung ist; und
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren für eine automatische Fahrtsteuerung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun im Einzelnen auf die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind, wobei gleiche Bezugszahlen sich durchgehend auf gleiche Elemente beziehen.
1 ist eine Ansicht, die eine Fahrzeug-Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. Wie in 1 illustriert ist, enthält eine Fahrzeugweg-Vorhersagevorrichtung 1 eine Radgeschwindigkeits-Sensoreinheit 11, einen Sensor 12 für seitliches G, einen Gierratensensor 13, einen Lenkwinkelsensor 14 und eine Mikrosteuereinheit (MCU) 15.
Die Radgeschwindigkeits-Sensoreinheit 11 enthält einen FL-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem linken Vorderrad eines Fahrzeugs installiert ist, um die Geschwindigkeit des linken Vorderrads zu erfassen, einen FR-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem rechten Vorderrad installiert ist, um die Geschwindigkeit des rechten Vorderrads zu erfassen, einen RL-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem linken Hinterrad installiert ist, um die Geschwindigkeit des linken Hinterrads zu erfassen, und einen RR-Radgeschwindigkeitssensor, der an einem rechten Hinterrad installiert ist, um die Geschwindigkeit des rechten Hinterrads zu erfassen. Jeder Radgeschwindigkeitssensor der Radgeschwindigkeits-Sensoreinheit 11 überträgt die erfasste Radgeschwindigkeit zu der MCU 15.
Der Sensor 12 für seitliches G ist ein Zweiachsen-Beschleunigungsmesser, der die seitliche Fahrzeugbeschleunigung (seitliches G) erfasst, die die Beschleunigung der Kraft, die bewirkt, dass das Fahrzeug während des Fahrens zur Seite geschoben wird, ist, und die erfasste seitliche Beschleunigung zu der MCU 15 überträgt.
Der Gierratensensor 13 erfasst eine Drehrate des Fahrzeugs und übertragt die erfasste Drehrate zu der MCU 15. Wenn sich das Fahrzeug um eine vertikale Achse dreht, d. h. um eine Z-Achse, erfasst der Gierratensensor 13 elektronisch das Giermoment des Fahrzeugs über eine Vibrationsänderung einer inneren Plattengabel hiervon. Hier ist das Giermoment die Kraft der Bewegung nach innen oder nach außen, wenn sich das Fahrzeug nach links oder nach rechts dreht. Der Gierratensensor 13 enthält Cäsiumkristalle, um eine Spannung durch Drehung der Kristalle, wenn sich das Fahrzeug dreht, zu erzeugen.
Der Lenkwinkelsensor 14 erfasst einen Lenkwinkel des Fahrzeugs und überträgt den erfassten Lenkwinkel zu der MCU 15. Der Lenkwinkelsensor 14 ist an einem unteren Ende eines Lenkrads befestigt. Der Lenkwinkelsensor 14 erfasst einen Lenkwinkel des von dem Fahrer betätigten Lenkrads, wenn das Fahrzeug sich dreht, und überträgt den erfassten Lenkwinkel zu der MCU 15. Der Lenkwinkelsensor 14 erfasst auch eine Lenkgeschwindigkeit und die Lenkrichtung des Lenkrads. Der Lenkwinkelsensor 14 kann auch eine Vorrichtung vom optischen Typ sein, bei der eine Schlitzplatte des Sensors während des Lenkens gedreht wird, um Licht einer optischen Vorrichtung durchzulassen oder zu unterbrechen, wodurch eine Spannungsänderung bewirkt wird. Die MCU 15 berechnet die Lenkgeschwindigkeit, die Lenkrichtung und den Lenkwinkel des Lenkrads auf der Grundlage der von dem Lenkwinkelsensor 14 übertragenen Spannungsänderung.
Die MCU 15 berechnet eine Zielgierrate auf der Grundlage des Lenkwinkels gemäß der folgenden Gleichung 1. Als Bezugsgröße wird eine tatsächliche Gierrate des Fahrzeugs unter Verwendung des Beschleunigungsmessers (G-Sensor) erfasst. Gleichung 1
Hier ist „I_f” der Abstand von einer Vorderradachse zu dem Schwerpunkt,

„I_r”: ist der Abstand von einer Hinterradachse zu dem Schwerpunkt,
„C_af”: ist die Vorderrad-Kurvenfahrsteifheit,
„C_ar”: ist die Hinterrad-Kurvenfahrsteifheit,
„L”: ist I_f + I_r,
„m”: ist die Fahrzeugmasse,
„δ”: ist der Lenkwinkel, und
„V”: ist die Radgeschwindigkeit in Längsrichtung.

Die MCU 15 erzeugt ein Zielmoment, um eine Differenz zwischen der berechneten Zielgierrate und einer tatsächlichen Gierrate zu kompensieren, und stellt die Bremsdrücke der linken und rechten Räder aufgrund des Zielmoments ein, wodurch ein gleicher Fahrkomfort zwischen Fahrsteuerung und Bremssteuerung aufrecht erhalten wird, wenn das Fahrzeug in einem smart cruise control(SCC)-Betrieb gedreht wird (d. h., in einem automatischen Fahrtsteuerbetrieb).
2 ist eine begriffliche Ansicht der Bremsdrucksteuerung. Wie in 2 illustriert ist, wird ein Zielmoment 202 zum Kompensieren einer Differenz zwischen der Zielgierrate und der tatsächlichen Gierrate erzeugt, und dann wird ein erforderlicher Bremsdruck 204 aus dem Zielmoment 202 berechnet. Ein Zielbremsdruck 208 des linken Rads und ein Zielbremsdruck 210 des rechten Rads werden jeweils durch Addieren oder Subtrahieren des erforderlichen Bremsdrucks 204 zu oder von einem SCC-Zielbremsdruck 206 berechnet. Die berechneten Zielbremsdrücke werden für die tatsächliche Bremssteuerung verwendet.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur automatischen Fahrtsteuerung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. Wie in 3 illustriert ist, wird bestätigt, ob ein Fahrzeug in einen SCC-Betrieb eintritt (302). Wenn das Fahrzeug in den SCC-Betrieb eintritt, berechnet die MCU 15 eine Zielgierrate (siehe die vorstehende Gleichung 1) und erfasst eine tatsächliche Gierrate (unter Verwendung des Beschleunigungsmessers) (304). Dann bestätigt die MCU 15, ob die Zielgierrate und die tatsächliche Gierrate unterschiedlich sind (306). Wenn die Zielgierrate und die tatsächliche Gierrate unterschiedlich sind (ja bei der Operation 306), erzeugt die MCU 15 ein Zielmoment auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Zielgierrate und der tatsächlichen Gierrate (308). Dann berechnet die MCU 15 einen Zielbremsdruck eines rechten Vorderrads und einen Zielbremsdruck eines linken Vorderrads auf der Grundlage des Zielmoments (310). Nachdem die Zielbremsdrücke der jeweiligen Räder berechnet sind, stellt die MCU 15 Bremsdrücke des linken und des rechten Vorderrads aufgrund der berechneten Zielbremsdrücke ein, wodurch ein gleicher Fahrkomfort zwischen der Fahrtsteuerung und der Bremssteuerung aufrecht erhalten wird, wenn das Fahrzeug sich im SCC-Betrieb dreht.
Obgleich wenige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist für den Fachmann offensichtlich, dass Änderungen bei diesen Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne die Prinzipien und den Geist der Erfindung zu verlassen, deren Bereich in den Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.

Claims

Fahrzeug-Steuervorrichtung, welche aufweist: einen Gierratensensor zum Erfassen einer Gierrate eines Fahrzeugs; einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs; und eine Mikrosteuereinheit (MCU) zum Berechnen einer Gierrate auf der Grundlage des Lenkwinkels, zum Berechnen eines Zielbremsdrucks eines Rads auf der Grundlage einer Differenz zwischen der von dem Gierratensensor erfassten tatsächlichen Gierrate und der berechneten Gierrate, und zum Einstellen eines Bremsdrucks des Rads auf der Grundlage des berechneten Zielbremsdrucks.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die MCU ein Zielmoment auf der Grundlage der Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate und der berechneten Gierrate erzeugt, und bei der der Zielbremsdruck des Rads auf der Grundlage des Zielmoments berechnet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die MCU eine Radbremsdrucksteuerung durchführt, wenn das Fahrzeug in einem automatischen Fahrersteuerbetrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die MCU die Gierrate auf der Grundlage der folgenden Gleichung 1 berechnet:
wobei „I_f” der Abstand von einer Vorderradachse zu dem Schwerpunkt ist, „I_r” der Abstand von einer Hinterradachse zu dem Schwerpunkt ist, „C_af” die Vorderrad-Kurvenfahrsteifheit ist, „C_ar” die Hinterrad-Kurvenfahrsteifheit ist, „L” = I_f + I_r ist, „m” die Fahrzeugmasse ist, „δ” der Lenkwinkel ist, und „V” die Radgeschwindigkeit in Längsrichtung ist.
Fahrzeug-Steuerverfahren, aufweisend: Erfassen einer Gierrate eines Fahrzeugs; Erfassen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs; Berechnen einer Gierrate auf der Grundlage des Lenkwinkels; Berechnen eines Zielbremsdrucks eines Rads auf der Grundlage einer Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate, die durch einen Gierratensensor erfasst wurde, und der berechneten Gierrate; und Einstellen eines Bremsdrucks des Rads auf der Grundlage des berechneten Zielbremsdrucks.
Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin aufweisend das Erzeugen eines Zielmoments auf der Grundlage der Differenz zwischen der tatsächlichen Gierrate und der berechneten Gierrate, wobei der Zielbremsdruck des Rads auf der Grundlage des Zielmoments berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine Mikrosteuereinheit (MCU) die Steuerung des Radbremsdrucks durchführt, wenn das Fahrzeug in einem automatischen Fahrsteuerbetrieb ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem eine MCU die Gierrate auf der Grundlage der folgenden Gleichung 1 berechnet:
wobei „I_f” der Abstand von einer Vorderradachse zu dem Schwerpunkt ist, „I_r” der Abstand von einer Hinterradachse zu dem Schwerpunkt ist, „C_af” die Vorderrad-Kurvenfahrsteifheit ist, „C_ar” die Hinterrad-Kurvenfahrsteifheit ist, „L” = I_f + I_r ist, „m” die Fahrzeugmasse ist, „δ” der Lenkwinkel ist, und „V” die Radgeschwindigkeit in Längsrichtung ist.