DE102012024988A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts - Google Patents

Verfahren zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs (10) beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts (20), umfassend die folgenden Schritte: a) Bestimmen einer momentanen Fahrbahnkrümmung (K) des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts (20) mittels eines optischen Detektionssystems (2), b) Berechnen einer momentanen Querbeschleunigung (ay(vx, K)) des Kraftfahrzeugs (10) aus der in Schritt a) bestimmten momentanen Fahrbahnkrümmung (K) und einer momentanen Geschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs (10), c) Bestimmen einer momentanen Soll-Kurvenneigung (w(ay)) für das Kraftfahrzeug (10) aus der in Schritt b) berechneten momentanen Querbeschleunigung (ay), d) Berechnen einer modifizierten momentanen Soll-Kurvenneigung (wG(vx, ay, K) durch Gewichtung der in Schritt c) bestimmten momentanen Soll-Kurvenneigung (w(ay)) mit einem Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor (G(vx)), wobei der Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor (G) in Abhängigkeit von der momentanen Geschwindigkeit (vx) des Kraftfahrzeugs (10) festgelegt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
  • Unter dem Begriff „Active Body Control (ABC)” sind elektro-hydraulisch aktive Fahrwerkssysteme bekannt, welche neben einer herkömmlichen Federungs- und Dämpfungsfunktion auch die Möglichkeit des gezielten Einstellens von Nick- und Wankwinkeln erlauben. Als Wanken bezeichnet man dabei eine Drehbewegung eines Kraftfahrzeugs um seine Längsachse. Eine solche Wankbewegung kann sich beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts durch das Kraftfahrzeug ergeben, wenn sich das Kraftfahrzeug aufgrund der auftretenden Fliehkräfte um einen bestimmten Wankwinkel nach außen neigt. Der sich dabei einstellende Wankwinkel hängt u. a. von einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, dessen Schwerpunkthöhe, dem Fahrwerksaufbau des Kraftfahrzeugs sowie von dessen Geschwindigkeit ab.
  • Die beim Befahren des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts auftretenden Zentrifugalkräfte werden von Insassen des Kraftfahrzeugs häufig als unangenehm empfunden und können daher zu einer erheblichen Reduzierung des Fahrkomforts führen. Eine Möglichkeit, die komfort-mindernde Wirkung von solchen unerwünschten Querkräften auf die Insassen des Kraftfahrzeugs zu reduzieren, besteht darin, in dem Kraftfahrzeug mittels „Active Body Control (ABC)” eine Neigetechnik zu realisieren, wie sie schon seit geraumer Zeit bei Schienenfahrzeugen zum Einsatz kommt. Durch Verwendung einer derartigen Neigetechnik ist es möglich, dass sich das Kraft- bzw. Schienenfahrzeug beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahn- bzw. Schienenabschnitts nicht fliehkraftbedingt nach außen, sondern durch entsprechende Ansteuerung eines Fahrwerks des Kraftfahrzeugs in die entgegengesetzte Richtung, also nach innen, neigt. Hierzu kann das Fahrwerk mit geeigneten Aktoren, beispielsweise in der Art von höhenverstellbaren Federbeinen, versehen sein, welche den Fahrzeugrahmen jeweils mit den Rädern des Kraftfahrzeugs höhenverstellbar verbinden, so dass ein bestimmter Wankwinkel des Kraftfahrzeugs eingestellt werden kann.
  • Da die beim Befahren des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts auftretenden Fliehkräfte von verschiedenen Faktoren wie z. B. einer Fahrbahnkrümmung des Fahrbahnabschnitts oder der momentanen Geschwindigkeit abhängen, muss auch der im Sinne einer Neigetechnik an dem Fahrwerk des Kraftfahrzeugs einzustellende Wankwinkel in Abhängigkeit von diesen Parametern bestimmt werden, um bei den Insassen des Kraftfahrzeugs einen möglichst hohen Fahrtkomfort sicherzustellen.
  • Die DE 10 2010 046 317 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einstellen der räumlichen Lage einer Wankachse, um welche das Kraftfahrzeug um einen vorbestimmten Wankwinkel drehbar ist. Gemäß dem Verfahren wird zunächst in einem ersten Schritt eine räumliche Soll-Lage der Position der Wankachse festgelegt und anschließend in einem zweiten Schritt eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs bestimmt. In einem dritten Schritt wird schließlich eine Soll-Querneigung des Kraftfahrzeugs und eine Soll-Querablage des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung ermittelt, so dass bei Einstellen der Soll-Querneigung und der Soll-Querablage eine Verlagerung der Wankachse in die Solllage bewirkt wird. Um sicherzustellen, dass das Kraftfahrzeug die im vorangehenden Schritt ermittelte Sollquerneigung einnimmt, wird wenigstens ein Aktuator einer aktiven Fahrwerks-Vorrichtung des Kraftfahrzeugs entsprechend eingestellt. Zusätzlich wird wenigstens ein Aktuator zum Beeinflussen der Querbewegung des Kraftfahrzeugs derart eingestellt, dass das Kraftfahrzeug zusätzlich auch die im vorangehenden Schritt ermittelte Soll-Querablage einnimmt. Die zu erwartende Querbeschleunigung kann beispielsweise mit Hilfe eines am Kraftfahrzeug angebrachten Kamerasystems ermittelt werden, welches den zu befahrenen kurvenförmigen Fahrbahnabschnitt im Vorfeld des Kraftfahrzeugs optisch erfasst und zur Bestimmung der zu erwartenden Querbeschleunigung analysiert.
  • Die DE 10 2006 018 978 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des Wankwinkels eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einer Vorrichtung zum Bestimmen der Gierrate oder einer damit korrelierten Größe sowie einer Vorrichtung zum Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem gegebenenfalls nach vorne gerichteten Kamerasystem. Der Wankwinkel wird unter Verwendung der Gierrate oder einer damit korrelierten Größe und der spezifischen Wank-Federsteifigkeit des Fahrzeugs bestimmt.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für ein Verfahren zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung (= Wankwinkel) eines Kraftfahrzeugs beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts sowie eine Vorrichtung zum Bestimmen dieser Soll-Kurvenneigung anzugeben.
  • Oben genannte Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die zu bestimmende Soll-Kurvenneigung basierend auf einer mittels eines optischen Detektionssystems bestimmten Querbeschleunigung zu berechnen, wobei ein auf diese Weise ermittelter Wert der Soll-Kurvenneigung mit einem geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktor gewichtet wird. Somit kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine für die Befahrung des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts optimale Soll-Kurvenneigung (= Wankwinkel) bestimmt werden, welche, wenn sie mittels des verstellbaren Fahrwerks des Kraftfahrzeugs eingestellt wird, für einen verbesserten Fahrtkomfort bei den Insassen des Kraftfahrzeugs führt. Mittels der Gewichtung der momentanen Soll-Kurvenneigung mit einem geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktor kann ein optimierter, in dem Fahrwerk einzustellender Wankwinkel des Kraftfahrzeugs für das Befahren des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts ermittelt werden, bei welchem auf einen Fahrzeuginsassen wirkende Querkräfte besonders gut abgeschwächt oder sogar nahezu vollständig unterdrückt werden können, so dass sich der Fahrkomfort für die Insassen des Kraftfahrzeugs deutlich erhöhen lässt.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Schritt a) eine momentane Fahrbahnkrümmung des zu befahrenden kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts mittels eines optischen Detektionssystems bestimmt. In einem zweiten Schritt b) wird dann eine momentane Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs aus der in Schritt a) bestimmten momentanen Fahrbahnkrümmung und einer momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. In Schritt c) wird eine momentane Soll-Kurvenneigung, die auch als Soll-Wankwinkel bezeichnet werden kann, für das Kraftfahrzeug aus der in Schritt b) berechneten momentanen Querbeschleunigung bestimmt. Diese momentane Soll-Kurvenneigung wird erfindungsgemäß in einem abschließenden Schritt d) durch Gewichtung mit einem Soll-Kurvenneigungs-Gewichtungsfaktor zu einer modifizierten momentanen Soll-Kurvenneigung modifiziert, wobei der Soll-Kurvenneigungs-Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit von einer momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt ist.
  • Basierend auf der in Schritt d) berechneten Soll-Kurvenneigung lässt sich ein Fahrwerk des Kraftfahrzeugs hinsichtlich der einzustellenden Soll-Kurvenneigung (= Wankwinkel) derart ansteuern, dass das Kraftfahrzeug relativ zur Fahrbahnoberfläche des zu befahrenden kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts den durch die modifizierte Soll-Kurvenneigung definierten Wankwinkel annimmt. Hierzu kann die Fahrwerksvorrichtung mit höhenverstellbaren Aktoren in der Art von Federbeinen versehen sein, wobei die Aktoren also Teil des ”Active Body Control(ABC)”-Systems des Kraftfahrzeugs sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bestimmen der momentanen Soll-Kurvenneigung gemäß Schritt c) aus der in Schritt b) berechneten momentanen Querbeschleunigung unter Verwendung eines Sollkurvenneigung-Querbeschleunigungskennfelds oder durch Verwendung einer vorbestimmten funktionalen Abhängigkeit der Soll-Kurvenneigung von der Querbeschleunigung erfolgen. Das Soll-Kurvenneigung-Querbeschleunigungskennfeld kann beispielsweise in der Art eines zweidimensionalen Feldes in einem Speicher eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs abgelegt sein, so dass es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache Weise ausgelesen werden kann. Ein solches Sollkurvenneigung-Querbeschleunigungskennfeld kann eine Mehrzahl von Datenpaaren umfassen, wobei durch die einzelnen Datenpaare einer bestimmten Querbeschleunigung jeweils eine bestimmte momentane Soll-Kurvenneigung zugeordnet wird. Durch Verwendung eines Kennfelds lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr flexibel, beispielsweise in unterschiedlichen Kraftfahrzeug-Typen, verwenden, wobei dann beispielsweise für einen Kleinwagen ein anderes Kennfeld als für eine Limousine in einer Speichereinheit des Steuergeräts abgelegt sein kann, so dass die Berechnung der gewünschten momentanen Soll-Kurvenneigung hinsichtlich verschiedener Kraftfahrzeug-Typen individualisierbar und optimierbar ist.
  • Optional kann daran gedacht sein, das Sollkurvenneigung-Querbeschleunigungskennfeld in einem beschreibbaren Speicher abzulegen, so dass dieses im Bedarfsfall auf einfache Weise modifiziert aktualisiert werden kann.
  • Alternativ kann anstelle der Verwendung eines Sollkurvenneigung-Querbeschleunigungskennfelds zur Berechnung der momentanen Soll-Kurvenneigung eine definierte funktionale Abhängigkeit der Soll-Kurvenneigung von der Querbeschleunigung, beispielsweise in Form eines analytischen Zusammenhangs zwischen Sollkurvenneigung und Querbeschleunigung, herangezogen werden. Entsprechend kann auch eine solche funktionale Abhängigkeit in dem beschreibbaren Speicher abgelegt werden.
  • In einer weiterbildenden Ausführungsform kann der geschwindigkeitsabhängige Gewichtungsfaktor durch eine vorbestimmte funktionale Abhängigkeit des Gewichtungsfaktors von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt sein. Auch bei der Berechnung des geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktors kann der funktionale Zusammenhang zwischen dem geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktor und der momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Form eines Kennfelds o. ä. oder in Form einer analytischen Funktion festgelegt sein. Sowohl das Kennfeld als auch die analytische Funktion können dann wiederum in einer Speichereinheit des Steuergeräts des Kraftfahrzeugs abgelegt sein, und, wenn die Speichereinheit beschreibbar ist, im Bedarfsfall, beispielsweise zu Aktualisierungszwecken, modifiziert werden. Somit lässt sich auch die Definition des geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktors hinsichtlich verschiedener Kraftfahrzeug-Typen, in welchen das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann, individualisieren und optimieren.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schritt c) einen zusätzlichen Schritt c1) umfassen, in welchem festgestellt wird, ob eine vorbestimmte externe Bedingung erfüllt ist, und, falls dies zutrifft, die in Schritt c) bestimmte momentane Soll-Kurvenneigung auf einen vorbestimmten Maximalwert reduziert werden. Eine solche externe Bedingung kann beispielsweise die Betätigung eines Blinkers durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs sein, mit welcher der Fahrer beispielsweise einen Fahrspurwechsel ankündigen möchte. Bei einem solchen Fahrspurwechsel während des Befahrens des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts kann es sinnvoll sein, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte modifizierte Soll-Kurvenneigung temporär zu reduzieren, um den Fahrspurwechsel durch das Kraftfahrzeug zu unterstützen. Nach Abschluss eines solchen Fahrspur-Wechselmanövers kann dann wieder die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnete modifizierte Soll-Kurvenneigung in der Fahrwerksvorrichtung des Kraftfahrzeugs eingestellt werden. Es ist klar, dass in weiteren, alternativen Varianten anstelle der Reduzierung der momentanen Soll-Kurvenneigung auf einen vorbestimmten Maximalwert auch andere Modifikationsmöglichkeiten denkbar sind, beispielsweise eine Verringerung um einen vorbestimmten Wert oder ähnliches. Der vorangehend erwähnte Fahrspurwechsel kann alternativ auch mittels des in dem Kraftfahrzeug verbauten optischen Detektionssystems detektiert werden, welches in Schritt a) die Bestimmung der momentanen Fahrbahnkrümmung des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts ermöglicht.
  • Alternativ oder zusätzlich kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der mittels des optischen Detektionssystems bestimmten momentanen Fahrbahnkrümmung des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts ein Qualitäts-Identifikator zugeordnet werden, mittels welchem der momentanen Fahrbahnkrümmung ein jeweiliges Qualitätsniveau zugeordnet werden kann. Ein derart bestimmtes Qualitätsniveau kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Berechnung der Soll-Kurvenneigung und der modifizierten Soll-Kurvenneigung dahingehend berücksichtigt werden, dass für den Fall, dass der Qualitäts-Identifikator einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet, bei der Bestimmung der momentanen Fahrbahnkrümmung unterstützende Maßnahmen ergriffen werden, um eine hinreichend genaue Ermittlung der momentanen Fahrbahnkrümmung sicherzustellen. Solche unterstützende Maßnahmen können beispielsweise ein so genanntes „Halten”, „Ein- oder Ausrampen” oder ähnliches sein, mittels welchem die momentane Fahrbahnkrümmung basierend auf vorangehend bestimmten Werten für die Fahrbahnkrümmung, bei welchen der Qualitäts-Identifikator den vorbestimmten Schwellwert noch nicht unterschritten hat, zugrunde gelegt wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts. Die Vorrichtung umfasst ein Steuergerät, ein mit dem Steuergerät in Kommunikationsverbindung stehendes optisches Detektionssystem sowie einen mit dem Steuergerät in Kommunikationsverbindung stehenden Geschwindigkeitssensor. Mittels des optischen Detektionssystems ist eine momentane Fahrbahnkrümmung des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts bestimmbar, so dass diese an das Steuergerät übermittelt werden kann. Von dem Steuergerät wird aus der momentanen Fahrbahnkrümmung und einer mittels des Geschwindigkeitssensors messbaren momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine momentane Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs berechnet. Aus der momentanen Querbeschleunigung kann dann eine momentane Soll-Kurvenneigung für das Kraftfahrzeug bestimmt und aus dieser durch Gewichtung mit einem geschwindigkeitsabhängigen Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor eine modifizierte Soll-Kurvenneigung berechnet werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung mit den vorangehend genannten Merkmalen sowie mit einer von dem Steuergerät dieser Vorrichtung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ansteuerbaren Fahrwerksvorrichtung, mittels welcher die von dem Steuergerät bestimmte modifizierte Soll-Kurvenneigung des Kraftfahrzeugs einstellbar ist.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Dabei zeigen, jeweils schematisch:
  • 1 ein grobschematisches Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2a/2b ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die 2a eine Draufsicht und die 2b eine Rückansicht des Kraftfahrzeugs zeigt.
  • In der 1 ist ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens grobschematisch dargestellt und mit 1 bezeichnet. In einem ersten Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine momentane Fahrbahnkrümmung K des von dem Kraftfahrzeug zu befahrenden kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts bestimmt. Die Bestimmung der momentanen Fahrbahnkrümmung K erfolgt mittels eines optischen Detektionssystems 2, beispielsweise in der Art eines in dem Kraftfahrzeug verbauten Kamerasystems, von welchem ein Fahrzeugvorfeld des Kraftfahrzeugs überwacht wird.
  • In einem zweiten Schritt S2 wird eine momentane Querbeschleunigung ay des Kraftfahrzeugs aus der vorangehend bestimmten momentanen Fahrbahnkrümmung K und einer momentanen Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs berechnet. Die momentane Geschwindigkeit vx wird hierfür mittels eines in dem Kraftfahrzeug verbauten Geschwindigkeitssensors 3 bestimmt. Die momentane Querbeschleunigung ay berechnet sich in bekannter Weise gemäß der Formel ay = K·vx 2. Durch die Verwendung verschiedener Indizes y und x soll hier zum Ausdruck gebracht werden, dass ein Richtungsvektor der momentanen Querbeschleunigung ay (in Y-Richtung) in eine zu dem entsprechenden Richtungsvektor der momentanen Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs orthogonale Richtung (also in X-Richtung) weist (vgl. 2a).
  • In einem dritten Schritt S3 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus der vorangehend bestimmten momentanen Querbeschleunigung ay eine momentane Soll-Kurvenneigung w(ay) bestimmt. Die funktionale Abhängigkeit der momentanen Soll-Kurvenneigung w(ay) von der momentanen Querbeschleunigung ay kann in einem Kennfeld 4 festgelegt sein. Alternativ dazu kann aber auch ein analytischer Zusammenhang zwischen der momentanen Soll-Kurvenneigung w(ay) und der momentanen Querbeschleunigung ay definiert sein.
  • In einem vierten Schritt S4 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus der in Schritt S3 berechneten momentanen Soll-Kurvenneigung w(ay) mittels Gewichtung mit einem geschwindigkeitsabhängigen Gewichtungsfaktor G(vx) eine modifizierte momentane Soll-Kurvenneigung wG(ax, vy, K) berechnet. Hierzu wird der Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor G(vx) mit der vorangehend bestimmten momentanen Soll-Kurvenneigung w(ay) multipliziert. Auch der geschwindigkeitsabhängige Gewichtungsfaktor G(vx) kann durch ein Kennfeld 5 o. ä. festgelegt sein; alternativ dazu kann aber auch hier ein analytischer Zusammenhang zwischen dem Gewichtungsfaktor G(vx) und der Geschwindigkeit vx definiert sein.
  • Es ist klar, dass das erfindungsgemäße Verfahren im Praxiseinsatz in einem Kraftfahrzeug iterativ durchgeführt wird, so dass beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnete Soll-Kurvenneigung ständig aktualisiert werden und somit an sich ändernde Fahrbahn-Verhältnisse bzw. an Änderungen der momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs angepasst werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner einen optionalen (in der 1 gestrichelt dargestellten) Verfahrensschritt S3' umfassen, gemäß welchem festgestellt wird, ob eine vorbestimmte externe Bedingung B erfüllt ist, und, falls dies der Fall ist, die in Schritt S3 bestimmte momentane Soll-Kurvenneigung w(ay) auf einen vorbestimmten Maximalwert wmax reduziert werden soll. Eine solche externe Bedingung B kann beispielsweise die Betätigung eines Blinkers durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs sein, wenn dieser beim Befahren des gekrümmten Fahrbahnabschnitts einen Fahrspurwechsel beabsichtigt. Durch vorübergehende Reduktion der momentanen Soll-Kurvenneigung w(ay) auf einen solchen Maximalwert wmax kann dann die Kurvenneigung des Kraftfahrzeugs vorübergehend reduziert werden, um dem Fahrer des Kraftfahrzeugs den Fahrspurwechsel zu erleichtern. Nach Abschluss des Fahrspurwechsels kann dann die temporäre Reduktion der momentanen Soll-Kurvenneigung w auf einen vorbestimmten Maximalwert wieder aufgehoben werden. Selbstverständlich kommen in Varianten als vorbestimmte externe Bedingungen B neben einer Betätigung des Blinkers auch andere Ereignisse in Betracht. Beispielsweise kann in einer Variante daran gedacht sein, dass das optische Detektionssystem 2 einen beabsichtigten Fahrspurwechsel detektiert; in diesem Fall ist die vorbestimmte externe Bedingung B, die erfüllt sein muss, nicht das Betätigen eines Blinkers, sondern allgemein ein von einem Detektionssystem detektierter beabsichtigter Fahrspurwechsel des Kraftfahrzeugs.
  • Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren im Praxiseinsatz in einem Kraftfahrzeug iterativ durchgeführt werden, so dass ein Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens berechnete Wankwinkel ebenfalls iterativ ständig neu eingestellt wird und somit ständig neu an die aktuellen Fahrbahn-Verhältnisse bzw. an die momentane Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs angepasst wird.
  • In der Darstellung der 2 ist ein Kraftfahrzeug 10 beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts 20 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung wG(ay, vx, K) gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt. Die 2a zeigt das Kraftfahrzeug 10 dabei in einer Draufsicht und die 2b in einer Rückansicht. Die Vorrichtung 11 umfasst ein Steuergerät 12 sowie ein mit dem Steuergerät 12 in Kommunikationsverbindung stehendes optisches Detektionssystem 2, mittels welchem gemäß Schritt S1 des erfindungsgemäßen Verfahrens die momentane Fahrbahnkrümmung K des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts 20 bestimmt und an das Steuergerät 12 übermittelt werden kann. Das Steuergerät 12 steht des Weiteren auch mit einem Kraftfahrzeug-Geschwindigkeitssensor 6 in Kommunikationsverbindung, welcher die momentane Geschwindigkeit vx des Kraftfahrzeugs 10 an das Steuergerät 12 übermittelt.
  • Das Steuergerät 12 kann eine Steuerungseinheit 13 (ECU) und eine mit der Steuerungseinheit 13 in Kommunikationsverbindung stehende Speichereinheit 14 umfassen. Die Steuerungseinheit 13 und die Speichereinheit 14 können in der Art eines herkömmlichen Mikrokontrollers ausgebildet sein, wobei dem Fachmann hierfür technische Realisierungsmöglichkeiten bekannt sind. Die Kennfelder 4 und 5 können in der Speichereinheit 14 abgelegt sein und von der Steuereinheit 12 zur Durchführung des Verfahrensschritts S3 ausgelesen werden. Für den Fall, dass die Speichereinheit 14 ein beschreibbarer Speicher ist, lassen sich die Kennfelder 4 und 5 durch Überschreiben des entsprechenden Speicherbereichs in der Speichereinheit 14 modifizieren, beispielsweise, wenn für verschiedene Kraftfahrzeug-Typen unterschiedliche Kennfelder 4, 5 verwendet oder diese aktualisiert werden sollen.
  • Von dem Steuergerät 12 wird gemäß Schritt S2 des erfindungsgemäßen Verfahrens aus der in Schritt S1 bestimmten momentanen Fahrbahnkrümmung K und der momentanen Geschwindigkeit vx die momentane Querbeschleunigung ay(vx, K) des Kraftfahrzeugs 10 berechnet. Aus der momentanen Querbeschleunigung ay wird anschließend in Schritt S3 die momentane Soll-Kurvenneigung w(ay) und aus dieser in Schritt S4 mittels der Gewichtung mit dem geschwindigkeitsabhängigen Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor G(vx) die modifizierte momentane Soll-Kurvenneigung wG(ay, vx, K) berechnet.
  • Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine von dem Steuergerät 12 ansteuerbare Fahrwerksvorrichtung 15, die in der Art eines elektro-hydraulisch aktiven Fahrwerks ausgebildet sein kann. Die Fahrwerksvorrichtung 15 umfasst vier als höhenverstellbare Federbeine ausgebildete Aktoren 16, wobei jedem Rad 17 des Kraftfahrzeugs ein Aktor 16 zugeordnet ist. Durch ein individuelles Einstellen der Stellhöhe der Aktoren 16 kann die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmte Soll-Kurvenneigung wG(ay, vx, K) (also der gewünschte Wankwinkel) an dem Kraftfahrzeug 10 eingestellt werden.
  • Alternativ zur vorangehend beschriebenen elektro-hydraulischen Fahrwerk-Vorrichtung 15 kann auch ein luftfeder-basiertes Fahrwerk mit geschlossener Druckversorgung verwendet werden. In einem solchen luftfeder-basierten Fahrwerk wird zum Verstellen der Federbeine die Luft in einem geschlossenen Kreislauf von einem Luftspeicher in die Luftfeder und umgekehrt gepumpt, was ein sehr schnelles Ein- und Ausfahren der Federbeine zum Einstellen der Soll-Kurvenneigung im Fahrwerk des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
  • In einer weiteren Alternative zum elektro-hydraulisch aktiven Fahrwerk kann ein unter dem Begriff ”ACTIVE CURVE SYSTEM” bekanntes, hydraulisch verstellbares Fahrwerk zum Einsatz kommen, welches mit einer riemengetriebenen Hydraulikpumpe arbeitet und einen Ölbehälter im Motorraum sowie je einen Ventil-Block und aktive Stabilisatoren an Vorder- und Hinterachse aufweist. Auch eine solche hydraulische Fahrwerk-Vorrichtung lässt sich zur Einstellung der Soll-Kurvenneigung im Kraftfahrzeug verwenden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010046317 A1 [0005]
    • DE 102006018978 A1 [0006]

Claims (6)

  1. Verfahren (1) zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung eines Kraftfahrzeugs (10) beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts (20), umfassend die folgenden Schritte: a) Bestimmen einer momentanen Fahrbahnkrümmung (K) des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts (20) mittels eines optischen Detektionssystems (2), b) Berechnen einer momentanen Querbeschleunigung (ay(vx, K)) des Kraftfahrzeugs (10) aus der in Schritt a) bestimmten momentanen Fahrbahnkrümmung (K) und einer momentanen Geschwindigkeit (vx) des Kraftfahrzeugs (10), c) Bestimmen einer momentanen Soll-Kurvenneigung (w(ay)) für das Kraftfahrzeug (10) aus der in Schritt b) berechneten momentanen Querbeschleunigung (ay(vx, K)), d) Berechnen einer modifizierten momentanen Soll-Kurvenneigung (wG(ay)) durch Gewichtung der in Schritt c) bestimmten momentanen Soll-Kurvenneigung (w(ay)) mit einem Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor (G(vx)), wobei der Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor (G) in Abhängigkeit von der momentanen Geschwindigkeit (vx) des Kraftfahrzeugs (10) festgelegt wird.
  2. Verfahren (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der momentanen Soll-Kurvenneigung (w(ay)) gemäß Schritt c) aus der in Schritt b) berechneten momentanen Querbeschleunigung (ay) unter Verwendung eines Sollkurvenneigung-Querbeschleunigungskennfelds (4) oder durch Verwendung einer vorbestimmten funktionalen Abhängigkeit der Soll-Kurvenneigung (w(ay)) von der Querbeschleunigung (ay(vx, K)) erfolgt.
  3. Verfahren (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c) den folgenden zusätzlichen Schritt c1) umfasst: c1) Feststellen, ob eine vorbestimmte externe Bedingung (B) erfüllt ist, und, falls dies der Fall ist: Reduzieren der in Schritt c) bestimmten momentanen Soll-Kurvenneigung (w(ay)) auf einen vorbestimmten Maximalwert (wmax).
  4. Verfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels des optischen Detektionssystems (2) bestimmten momentanen Fahrbahnkrümmung (K) des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts (20) ein Qualitäts-Identifikator zugeordnet wird.
  5. Vorrichtung (11) zum Bestimmen einer Soll-Kurvenneigung (K) eines Kraftfahrzeugs (10) beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts (20), – mit einem Steuergerät (11), – mit einem mit dem Steuergerät (11) in Kommunikationsverbindung stehendes optischen Detektionssystem (2), – mit einer mit dem Steuergerät (11) in Kommunikationsverbindung stehenden Kraftfahrzeug-Geschwindigkeitssensor (6) zur Bestimmung einer momentanen Geschwindigkeit (vx) des Kraftfahrzeugs, – wobei mittels des optischen Detektionssystems (2) eine momentanen Fahrbahnkrümmung (K) des kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts (20) bestimmt und an das Steuergerät (12) übermittelt wird, – wobei von dem Steuergerät (12) aus der momentanen Fahrbahnkrümmung (K) und einer momentanen Geschwindigkeit (vx) eine momentane Querbeschleunigung (ay(vx, K)) des Kraftfahrzeugs (10) berechnet wird, – wobei aus der momentanen Querbeschleunigung (ay(vx, K)) eine momentane Soll-Kurvenneigung (w(ay)) für das Kraftfahrzeug bestimmt und aus dieser durch Gewichtung mit einem geschwindigkeitsabhängigen Soll-Kurvenneigung-Gewichtungsfaktor (G(vx)) eine modifizierte momentane Soll-Kurvenneigung (wG(ay, vx, K)) berechnet wird.
  6. Kraftfahrzeug (10), – mit einer Vorrichtung (11) nach Anspruch 5, – mit einer von dem Steuergerät (12) ansteuerbaren Fahrwerksvorrichtung (15), mittels welcher die von dem Steuergerät (12) berechnete modifizierte Soll-Kurvenneigung (wG(ay, vx, K)) des Kraftfahrzeugs (10) einstellbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103625475A (zh) * 2013-12-18 2014-03-12 东南大学 一种基于递归最小二乘的车辆侧倾角与俯仰角估计方法

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DE102006018978A1 (de) 2006-04-25 2007-11-08 Adc Automotive Distance Control Systems Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Wankwinkels
DE102010046317A1 (de) 2010-09-23 2012-03-29 Audi Ag Verfahren zum Einstellen der räumlichen Lage der Wankachse eines Kraftwagens

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