DE102012222490B4 - Method for increasing the driving stability of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs, welches mit Raddrehzahlsensoren an allen Rädern und einem Bremssystem ausgestattet ist, das zumindest eine radindividuelle Verringerung der Bremskraft gestattet, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem einen fahrerunabhängigen radindividuellen Aufbau von Bremskraft gestattet, und bei Erkennung eines plötzlichen Reifendruckverlusts eine Giermomentenkompensation durch einen fahrerunabhängigen Aufbau von Bremskraft erfolgt, wobei unmittelbar nach Erkennung eines plötzlichen Reifendruckverlusts zur Giermomentenkompensation ein fahrerunabhängiger Aufbau von Bremskraft an dem Rad erfolgt, welches dem defekten Rad auf derselben Achse gegenüberliegt.Method for increasing the driving stability of a vehicle, which is equipped with wheel speed sensors on all wheels and a braking system that allows at least a wheel-specific reduction in the braking force, characterized in that the braking system allows a driver-independent wheel-specific buildup of braking force, and upon detection of a sudden loss of tire pressure Yaw moment compensation takes place through a driver-independent build-up of braking force, with a driver-independent build-up of braking force taking place on the wheel opposite the defective wheel on the same axle immediately after detection of a sudden loss of tire pressure for yawing moment compensation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, dessen Verwendung in einem Kraftfahrzeug sowie ein elektronisches Steuergerät gemäß Anspruch 12.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, its use in a motor vehicle and an electronic control unit according to
Wenn während der Fahrt mit einem Fahrzeug ein plötzlicher Druckverlust an einem Reifen insbesondere der Vorderachse auftritt, wird der Abrollwiderstand des betroffenen Rades schlagartig erhöht, wodurch ein unerwünschtes und unerwartetes Drehmoment um die Hochachse des Fahrzeugs entsteht, das zu einem Schiefziehen oder im schlimmsten Fall zu einer völligen Unbeherrschbarkeit des Fahrzeugs führen kann.If, while driving a vehicle, there is a sudden loss of pressure in a tire, especially on the front axle, the rolling resistance of the affected wheel is suddenly increased, resulting in an unwanted and unexpected torque around the vertical axis of the vehicle, which can lead to a sideways pull or, in the worst case, to a wheel pull can lead to complete uncontrollability of the vehicle.
Aus der
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Die
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Ferner sind unter dem Begriff „Electronic Stability Control“ (ESC) Fahrdynamikregelsysteme bekannt, bei denen aus einem gemessenen Lenkwinkel und weiteren Fahrzeugdaten eine Soll-Gierrate des Fahrzeugs berechnet und mit einer von einem Sensor gemessenen Ist-Gierrate verglichen wird. Durch einen fahrerunabhängigen Aufbau von Bremsmoment an einem oder mehreren Fahrzeugrädern, bei hydraulischen Bremssystemen insbesondere durch Aktivierung einer Hydraulikpumpe und betätigen von Magnetventilen, wird gezielt ein Giermoment aufgebracht, welches die Differenz zwischen Soll- und Ist-Gierrate verringert. Ein derartiges System zur Fahrstabilitätsregelung ist beispielsweise aus der
Zur Vermeidung von Fehlregelungen ist es bei der Erkennung eines Reifenplatzens aus den Fahrdynamikgrößen des Fahrzeugs erforderlich, einen Bremseingriff erst dann auszulösen, wenn eine deutliche Abweichung vom Sollverhalten für mindestens eine vorgegebene Zeitspanne aufgetreten ist. Somit kann es auch bei erfolgreicher Regelung zu einem Versatz des Fahrzeugs bzw. einer potentiell gefährlichen Kursabweichung kommen. Daneben kann der Fahrer erschrecken und reflexartig heftige Lenk- oder Bremseingriffe vornehmen, welche die Fahrsicherheit weiter gefährden.In order to avoid control errors, it is necessary when detecting a tire burst from the driving dynamics parameters of the vehicle to trigger a braking intervention only when there has been a significant deviation from the target behavior for at least a predetermined period of time. Thus, even with successful regulation, the vehicle can be offset or a potentially dangerous course deviation can occur. In addition, the driver can be frightened and reflexively make violent steering or braking interventions, which further jeopardize driving safety.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine durch plötzlichen Druckverlust bzw. Reifendefekt verursachte Destabilisierung des betroffenen Fahrzeugs zu vermeiden bzw. möglichst schnell zu korrigieren. Ferner ist es wünschenswert, durch eine heftige Reaktion des Fahrers verursachte Instabilitäten zu vermeiden.It is therefore the object of the present invention to avoid or to correct as quickly as possible a destabilization of the affected vehicle caused by a sudden pressure loss or tire defect. It is also desirable to avoid instabilities caused by violent driver reaction.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 .
Es wird also ein Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs bereitgestellt, welches mit Raddrehzahlsensoren an allen Rädern und einem Bremssystem ausgestattet ist, das zumindest eine radindividuelle Verringerung der Bremskraft gestattet. Erfindungsgemäß erfolgt bei Erkennung eines plötzlichen Reifendruckverlusts, insbesondere einem Platzen eines Reifens, eine Giermomentenabschwächung während einer Bremsung durch den Fahrer und/oder eine Giermomentenkompensation durch einen fahrerunabhängigen Aufbau von Bremskraft. Indem sofort bei erkanntem Reifendruckverlust ein korrigierender Bremseingriff stattfindet, wird ein durch den geplatzten Reifen verursachtes Giermoment unverzüglich abgeschwächt oder aktiv kompensiert, wodurch eine deutliche Kursabweichung des Fahrzeugs und/oder eine schädliche Irritation des Fahrers, die zur Überreaktion beim Gegenlenken führen könnte, weitgehend vermieden werden.So there is a method for increasing the driving stability of a vehicle is provided, which is equipped with wheel speed sensors on all wheels and a braking system that at least allows a wheel-specific reduction of the braking force. According to the invention, when a sudden loss of tire pressure is detected, in particular a tire bursting, the yaw moment is reduced during braking by the driver and/or the yaw moment is compensated for by a driver-independent build-up of braking force. Corrective braking intervention takes place immediately when a loss of tire pressure is detected, so that a yaw moment caused by the burst tire is immediately weakened or actively compensated for, which largely prevents the vehicle from clearly deviating from the course and/or damaging the driver, which could lead to an overreaction when countersteering .
Bevorzugt erfolgt bei Erkennung eines plötzlichen Reifendruckverlusts während einer Bremsung durch den Fahrer eine Giermomentenabschwächung, indem die vom Fahrer angeforderte oder aufgebrachte Bremskraft an dem defekten Rad begrenzt oder reduziert wird. Da der geplatzte Reifen stärker bremst und somit ein störendes Giermoment erzeugen würde, wird der vom Fahrer aufgebrachte Bremsdruck an dem Rad reduziert, an welchem sich der geplatzte Reifen befindet; das störende Giermoment wird abgeschwächt bzw. begrenzt. Somit können auch lediglich mit einem Antiblockiersystem ausgestattete Fahrzeuge im Falle eines Reifenplatzens für den Fahrer beherrschbar gehalten werden.Preferably, when the driver detects a sudden loss of tire pressure during braking, the yaw moment is weakened by limiting or reducing the braking force requested or applied by the driver at the defective wheel. Since the burst tire brakes harder and would therefore produce a disruptive yawing moment, the brake pressure applied by the driver is reduced on the wheel on which the burst tire is located; the disruptive yawing moment is weakened or limited. Thus, even vehicles equipped only with an anti-lock braking system can be kept under control for the driver in the event of a tire bursting.
In einem Fahrzeug mit einem Bremssystem, welches einen fahrerunabhängigen radindividuellen Aufbau von Bremskraft gestattet und insbesondere eine Fahrdynamikregelung umfasst, erfolgt vorzugsweise bei Erkennung eines plötzlichen Reifendruckverlusts zur Giermomentenkompensation ein fahrerunabhängiger Aufbau von Bremskraft an dem Rad, welches dem defekten Rad auf derselben Achse gegenüberliegt. Somit kann auch dann, wenn der Fahrer nicht bremst, ein durch den geplatzten Reifen verursachtes Giermoment kompensiert und eine Gefährdung der Fahrsicherheit vermieden werden. Die Giermomentenkompensation kann insbesondere unabhängig von einer Bremsung durch den Fahrer vorgenommen werden, d.h. auch ergänzend zu einer Giermomentenabschwächung erfolgen.In a vehicle with a braking system that allows a driver-independent, wheel-specific build-up of braking force and, in particular, includes vehicle dynamics control, when a sudden loss of tire pressure is detected for yaw moment compensation, a driver-independent build-up of braking force occurs on the wheel that is opposite the defective wheel on the same axle. Thus, even if the driver does not brake, a yawing moment caused by the burst tire can be compensated and a risk to driving safety can be avoided. The yaw moment compensation can in particular be carried out independently of braking by the driver, i.e. also in addition to a yaw moment weakening.
Besonders bevorzugt wird bei erkanntem Reifendruckverlust ein erster Anteil der Bremskraft als Steueranteil aufgebaut, wobei insbesondere der Betrag des ersten Anteils in Abhängigkeit von der bei Erkennung des plötzlichen Reifendruckverlusts vorliegenden Gierbeschleunigung und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem geschätzten Reibwert und/oder von einer Bremsbetätigung durch den Fahrer gewählt wird. When a tire pressure loss is detected, a first component of the braking force is particularly preferably built up as a control component, with the amount of the first component depending on the yaw acceleration present when the sudden tire pressure loss is detected and/or the vehicle speed and/or an estimated coefficient of friction and/or a brake actuation the driver is chosen.
Diese Vorsteuerung ermöglicht eine unverzügliche Kompensation des durch das Reifenplatzen verursachten Giermoments, da kein vorher erforderliches Überschreiten von Regelschwellen und somit eine durch die Fahrzeugträgheit bedingte verzögerte Reaktion den Bremseingriff verzögert. Durch die Berücksichtigung geeigneter Parameter kann eine passende Dimensionierung des Bremseingriffs erfolgen.This pre-control enables immediate compensation of the yaw moment caused by the tire bursting, since no previously required exceeding of control thresholds and thus a delayed reaction caused by the vehicle inertia delays the braking intervention. By taking suitable parameters into account, the braking intervention can be dimensioned appropriately.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn zumindest ein weiterer Anteil der aufgebauten Bremskraft (oder auch die gesamte Bremskraft) als Regelanteil nach Maßgabe einer Abweichung zwischen einer Referenzgierrate und einer gemessenen Gierrate ermittelt wird, wobei insbesondere nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nur der Regelanteil der Bremskraft aufgebaut wird. Eine Regelung der Gierratendifferenz ermöglicht eine langfristige und komfortable Minimierung auftretender Störgiermomente. Der Abbau des Vorsteueranteils führt auch dazu, dass der Fahrer langsam veranlasst wird, einen kompensierenden Lenkwinkel aufzubringen, um auf dem gewünschten Kurs zu bleiben. Das hat den Vorteil, dass der Fahrer das Problem des Fahrzeugschiefziehens mitgeteilt bekommt und damit auf die fahrdynamische Problematik aufmerksam gemacht wird.It is particularly advantageous if at least a further portion of the braking force built up (or the entire braking force) is determined as a control portion based on a deviation between a reference yaw rate and a measured yaw rate, with only the control portion of the braking force being built up in particular after a predetermined period of time has elapsed . Regulation of the yaw rate difference allows for a long-term and comfortable minimization of disruptive yaw moments that occur. The reduction in the pre-steer component also results in the driver being slowly prompted to apply a compensating steering angle in order to stay on the desired course. This has the advantage that the driver is informed of the problem of the vehicle pulling sideways and is thus made aware of the driving dynamics problem.
Zweckmäßigerweise wird bei Erkennung eines plötzlichen Reifendruckverlusts eine vorgegebene Bremskraftdifferenz zwischen dem defekten Rad und dem auf derselben Achse gegenüberliegenden Rad eingestellt, welche vorzugsweise einen vorgegebenen festen Betrag hat. Anhand von zum Zeitpunkt des plötzlichen Reifendruckverlusts ermittelten Parametern kann ein auftretendes Störgiermoment auch ohne Gierratensensor zumindest näherungsweise ermittelt und durch eine passende Bremskraftdifferenz kompensiert oder zumindest abgeschwächt werden.When a sudden tire pressure loss is detected, a predetermined braking force difference between the defective wheel and the opposite wheel on the same axle is expediently set, which preferably has a predetermined fixed amount. Based on parameters determined at the time of the sudden loss of tire pressure, a disruptive yaw moment that occurs can be determined at least approximately even without a yaw rate sensor and compensated or at least mitigated by a suitable braking force difference.
Nach erkanntem Reifendruckverlust wird vorzugsweise der Gradient einer Bremsbetätigung durch den Fahrer begrenzt, wobei insbesondere der Druckaufbau in dem dem defekten Rad gegenüberliegenden Rad auf derselben Achse nach Maßgabe einer Bremsschlupfregelung des defekten Rades erfolgt. Der geplatzte Reifen verursacht ein Fahrzeugverhalten, welches einer Bremsung auf seitenweise unterschiedlichem Reibwert (µ-Split-Situation) ähnelt, d.h. durch unterschiedliche übertragbare Bremskräfte wird im Verlauf einer Bremsung ein immer stärkeres Giermoment verursacht. Dieses wird abgeschwächt bzw. verzögert aufgebaut, wodurch dem Fahrer genügend Zeit für ein dosiertes Gegenlenken bleibt.After a tire pressure loss is detected, the gradient of a brake actuation by the driver is preferably limited, the pressure build-up in the wheel opposite the defective wheel on the same axle taking place in accordance with a brake slip control of the defective wheel. The burst tire causes a vehicle behavior that is similar to braking with a different coefficient of friction on each side (µ-split situation), i.e. the different transmittable braking forces cause an ever stronger yawing moment during braking. This is weakened or built up with a delay, giving the driver enough time for controlled countersteering.
Es ist zweckmäßig, wenn zur zumindest teilweisen Giermomentenkompensation ein Lenkmoment in den Lenkstrang eingebracht wird, welches vorzugsweise einen vorgegebenen festen Betrag hat, der insbesondere in Abhängigkeit von der bei Erkennung des Reifenplatzens vorliegenden Gierbeschleunigung und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem geschätzten Reibwert gewählt wird. Da auch preisgünstige Fahrzeuge in zunehmendem Maße eine elektrische Servolenkung aufweisen, kann diese zum Aufbau eines Giermoments genutzt werden, welches dem Fahrer die geeignete Gegenlenkrichtung andeuten und ihn beim Gegenlenken unterstützen kann.It is expedient if, for at least partial yaw moment compensation, a steering torque is introduced into the steering train, which preferably has a predetermined fixed amount which is particularly dependent on the at Detection of the tire burst present yaw acceleration and / or vehicle speed and / or an estimated coefficient of friction is selected. Since inexpensive vehicles are also increasingly equipped with electric power steering, this can be used to build up a yaw moment, which can indicate the appropriate countersteering direction to the driver and can support him in countersteering.
Bevorzugt wird eine Reifendruckverlusterkennung dann aktiviert, wenn das Fahrzeug schneller fährt als eine Mindestgeschwindigkeit und/oder die Lenkradgeschwindigkeit einen vorgegebenen Lenkschwellenwert unterschreitet und/oder das Motormoment in einem vorgegebenen Motortoleranzband liegt und/oder die Radgeschwindigkeit aller Räder für eine zweite vorgegebene Zeitspanne in einem vorgegebenen Radgeschwindigkeitstoleranzband liegt. Insbesondere bei Fahrt auf einer Autobahn kann ein geplatzter Reifen wegen der hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten schwere Unfälle verursachen. Gleichzeitig liegen hierbei häufig wohldefinierte Fahrbedingungen vor, die eine sichere Erkennung eines plötzlichen Reifendruckverlusts bzw. eines Reifenplatzens auch aus Raddrehzahlinformationen ermöglichen.Tire pressure loss detection is preferably activated when the vehicle is driving faster than a minimum speed and/or the steering wheel speed falls below a specified steering threshold value and/or the engine torque is within a specified engine tolerance band and/or the wheel speed of all wheels is within a specified wheel speed tolerance band for a second specified period of time lies. Especially when driving on a highway, a burst tire can cause serious accidents because of the high vehicle speeds. At the same time, there are often well-defined driving conditions that enable reliable detection of a sudden loss of tire pressure or a tire burst, also from wheel speed information.
Besonders bevorzugt wird ein plötzlicher Reifendruckverlust dann erkannt, wenn die Raddrehzahl eines Hinterrads sprunghaft absinkt oder die Raddrehzahl eines Vorderrads sprunghaft absinkt, ohne dass das korrespondierende Hinterrad ein entsprechendes Verhalten zeigt und/oder der plötzliche Reifendruckverlust wird dann erkannt, wenn ein dem Rad zugeordneter Drucksensor einen sprunghaft verringerten Druck zeigt. Falls Drucksensoren vorhanden sind, die eine hinreichend Druckmessung erlauben, kann ein plötzlicher Sprung im gemessenen Druck oder eine Fehlermeldung des Drucksensors als alleinige Bedingung oder zusätzlich bei der Erkennung eines Reifenplatzens berücksichtigt werden. Unter einem sprunghaften Absinken der Raddrehzahl wird hierbei eine einen vorgegebenen Sprungschwellenwert überschreitende Abnahme der gemessenen Raddrehzahl zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Messungen verstanden. Ergänzend kann es vorgesehen sein, als Zusatzbedingung eine vor dem Sprung näherungsweise konstante Radgeschwindigkeit zu überprüfen. Entsprechend kann ein sprunghaft verringerter Druck dann erkannt werden, wenn nach mehreren nahezu konstanten Druckmesswerten eine einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigende Änderung des Drucks erkannt wird. Zur Vermeidung von Fehlerkennung kann bei hinreichender Messfrequenz des jeweiligen Sensors auch noch ein folgender Druck- bzw. Raddrehzahlmesswert berücksichtigt werden. Aus Raddrehzahlinformationen lässt sich ein plötzlicher Reifendruckverlust also dann erkennen, wenn ein Rad eine sprunghafte Änderung des Drehverhaltens zeigt, die nicht durch einen geänderten Reibwert verursacht wurde (da das jeweils korrespondierende Vorder- bzw. Hinterrad keine Änderung des Drehverhaltens zeigt).A sudden loss of tire pressure is particularly preferably detected when the wheel speed of a rear wheel drops suddenly or the wheel speed of a front wheel drops suddenly without the corresponding rear wheel showing a corresponding behavior and/or the sudden loss of tire pressure is detected when a pressure sensor assigned to the wheel shows a sudden decrease in pressure. If there are pressure sensors that allow an adequate pressure measurement, a sudden jump in the measured pressure or an error message from the pressure sensor can be taken into account as the sole condition or additionally when detecting a tire burst. A sudden drop in the wheel speed is understood to mean a decrease in the measured wheel speed between two consecutive measurements that exceeds a predetermined step threshold value. In addition, it can be provided to check an approximately constant wheel speed before the jump as an additional condition. Accordingly, an abruptly reduced pressure can be recognized when, after several almost constant measured pressure values, a change in the pressure that exceeds a predetermined threshold value is recognized. In order to avoid incorrect identification, a subsequent pressure or wheel speed measurement value can also be taken into account if the measurement frequency of the respective sensor is sufficient. A sudden loss of tire pressure can be identified from wheel speed information if a wheel shows a sudden change in rotational behavior that was not caused by a change in the coefficient of friction (since the corresponding front or rear wheel shows no change in rotational behavior).
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Kraftfahrzeug, welches von einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben wird.The invention also relates to the use of a method according to the invention in a motor vehicle which is driven by an internal combustion engine and/or one or more electric motors.
Ferner betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät für ein Bremssystem, mit einer Schnittstelle für mindestens zwei Raddrehzahlsensoren, umfassend oder verbunden mit einer Hydraulikeinheit mit mindestens einem Magnetventil, welches eine Recheneinheit aufweist, die ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Beispielsweise kann es sich um einen kernredundanten Mikrocontroller handeln.The invention also relates to an electronic control unit for a brake system, with an interface for at least two wheel speed sensors, comprising or connected to a hydraulic unit with at least one solenoid valve, which has a computing unit that executes a method according to the invention. For example, it can be a core-redundant microcontroller.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren.Further preferred embodiments result from the subclaims and the following description of an embodiment with reference to figures.
Es zeigen
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1a eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, -
1b einen schematischen Aufbau eines hydraulischen Bremssystems, -
2 ein Ausführungsbeispiel zur Giermomentenabschwächung, und -
3 ein Ausführungsbeispiel zur Giermomentenkompensation.
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1a a schematic representation of a motor vehicle, -
1b a schematic structure of a hydraulic brake system, -
2 an embodiment for yaw moment mitigation, and -
3 an embodiment for yaw moment compensation.
Zur Erfassung von fahrdynamischen Zuständen sind in einem mit einer Fahrdynamikregelung ausgestatteten Fahrzeug ein Lenkwinkelsensor 12, vier Raddrehzahlsensoren 9a - 9d, ein Querbeschleunigungssensor 5, ein Gierratensensor 6 und mindestens ein Drucksensor 14 für den vom Bremspedal erzeugten Bremsdruck vorhanden. Dabei kann der Drucksensor 14 auch ersetzt sein durch einen Pedalweg- oder Pedalkraftsensor, falls die Hilfsdruckquelle derart angeordnet ist, dass ein vom Fahrer aufgebauter Bremsdruck von dem der Hilfsdruckquelle nicht unterscheidbar ist oder ein elektromechanischer Bremsaktuator mit bekanntem Zusammenhang zwischen Pedalstellung und Bremsmoment verwendet wird. Wenn Fahrzeug 1 lediglich eine Antiblockier- bzw. Bremsschlupfregelung aufweist, kann auf Lenkwinkelsensor 12, Querbeschleunigungssensor 5, Gierratensensor 6 und ggfs. Drucksensor 14 auch verzichtet werden, da für eine Bremsschlupfregelung nur Raddrehzahlsensoren 9a, 9b, 9c, 9d erforderlich sind.A
Das elektronische Steuergerät (ECU) 7 empfängt die Daten der verschiedenen Sensoren und steuert die Hydraulikeinheit (HCU) 8. Zusätzlich werden das aktuell von Antriebsmotor 2 erzeugte Antriebsmoment und das vom Fahrer gewünschte Moment bestimmt. Dabei kann es sich auch um indirekt ermittelte Größen handeln, die beispielsweise aus einem Motorkennfeld abgeleitet werden und dem elektronischen Steuergerät 7 über eine Schnittstelle 11 eines Fahrzeugdatenbusses wie z.B. CAN vom nicht gezeigten Motorsteuergerät übertragen werden.The electronic control unit (ECU) 7 receives the data from the various sensors and controls the hydraulic unit (HCU) 8. In addition, the drive torque currently generated by the
Das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs 1 wird wesentlich durch die Fahrwerksauslegung beeinflusst, wobei unter anderem Radlastverteilung, Elastizität der Radaufhängungen und Reifeneigenschaften das Eigenlenkverhalten bestimmen. In bestimmten Fahrsituationen, welche durch einen vorgegebenen, gewünschten Kurvenradius und dem Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn gekennzeichnet sind, kann es zu einem Verlust der Fahrstabilität kommen, wobei das vom Fahrer gewünschte Lenkverhalten mit der gegebenen Fahrwerksauslegung nicht erreicht werden kann. Mit den bei einer Fahrdynamikregelung vorhandenen Sensoren kann der Fahrerwunsch erkannt und die Realisierung durch das Fahrzeug überprüft werden.The driving behavior of the motor vehicle 1 is significantly influenced by the chassis design, with wheel load distribution, elasticity of the wheel suspension and tire properties determining the self-steering behavior, among other things. In certain driving situations, which are characterized by a predetermined, desired cornering radius and the coefficient of friction between the tires and the road, there can be a loss of driving stability, with the steering behavior desired by the driver not being able to be achieved with the given chassis design. With the sensors present in vehicle dynamics control, the driver's request can be recognized and the realization by the vehicle can be checked.
Über Magnetventile, die von dem nicht gezeigten elektronischen Steuergerät 7 angesteuert werden, können die Bremsdrücke in den Radbremsen moduliert werden. Jeder Radbremse 10 ist hierbei ein stromlos geöffnetes Einlassventil 24 und ein stromlos geschlossenes Auslassventil 25 zugeordnet. Während einer Bremsschlupfregelung kann beispielsweise der Druck in Radbremse 10a verringert werden, indem Einlassventil 24a geschlossen wird, um eine weitere Erhöhung des Drucks durch eine Pedalbetätigung des Fahrers zu vermeiden, und Auslassventil 25a geöffnet wird, um Bremsflüssigkeit in einen Niederdruckspeicher 22 abzuleiten. Wenn der Niederdruckspeicher 22 gefüllt ist, wird die von einem Elektromotor 19 angetriebene Rückförderpumpe 20 aktiviert, deren Saugseite mit dem Niederdruckspeicher 22 und deren Auslassseite mit dem Hauptbremszylinder 13 verbunden ist. Entsprechend zu dem hier beschriebenen Vorgehen in Bremskreis I kann auch in dem prinzipiell gleich aufgebauten Bremskreis II der Druck in einer oder beiden Radbremsen 10c, 10d verringert werden, wenn das oder die Einlassventile 24c, 24d geschlossen und über das oder die geöffneten Auslassventile 25c, 25d Bremsflüssigkeit in den Niederspeicher 23 abzuleiten. Rückförderpumpe 21, die zweckmäßigerweise ebenfalls von Elektromotor 19 angetrieben wird, kann aktiviert werden, um Niederdruckspeicher 23 zu entleeren.The brake pressures in the wheel brakes can be modulated via solenoid valves, which are controlled by the electronic control unit 7 (not shown). Each wheel brake 10 is assigned an inlet valve 24 that is open when deenergized and an outlet valve 25 that is closed when deenergized. During brake slip control, for example, the pressure in
Fahrzeuge, die mit einer Fahrdynamikregelung ausgestattet sind, weisen ferner in jedem Bremskreis I / II ein stromlos geöffnetes Trennventil 16 / 18 auf, welches zwischen Auslass der Rückförderpumpe und Hauptbremszylinder angeordnet ist, sowie ein stromlos geschlossenes Umschaltventil 15 / 17, welches zwischen Einlass der Rückförderpumpe und Hauptbremszylinder angeordnet ist. Dies ermöglicht einen fahrerunabhängigen Druckaufbau in einer oder beiden Radbremsen eines Bremskreises. Soll beispielsweise in Radbremse 10a eine Bremskraft aufgebaut werden, so wird Trennventil 16 geschlossen, Umschaltventil 15 geöffnet und Rückförderpumpe 20 aktiviert. Um zu verhindern, dass in Radbremse 10b ebenfalls Druck aufgebaut wird, kann vor Aktivierung der Pumpe Einlassventil 25b geschlossen werden.Vehicles that are equipped with vehicle dynamics control also have a normally open separating
- Mittels eine Drucksensors oder über ein Druckmodell wird der Druck ermittelt, den der Fahrer im Hauptbremszylinder als Vordruck einstellt. Beispielsweise kann der Druck gemäß
- A pressure sensor or a pressure model is used to determine the pressure that the driver sets in the master brake cylinder as the admission pressure. For example, the pressure according to
Sobald der Fahrervordruck pdriver einen ersten vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat, also zum Zeitpunkt t2, wird Einlassventil 24a am linken Vorderrad (mit dem Reifenschaden) geschlossen. Erreicht der Fahrervordruck einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert, d.h. zum Zeitpunkt t3, der um eine vorgegebene Druckdifferenz ΔP höher liegt als der erste Schwellenwert, wird auch Einlassventil 24b des rechten Vorderrads (mit intaktem Reifen) geschlossen. Durch die Druckdifferenz wird ein störendes Giermoment kompensiert, welches dadurch entsteht, dass das defekte Rad aufgrund des erhöhten Abrollwiderstands bei gleichem Bremsdruck eine stärkere Bremskraft erzeugt. Ein weiterer Druckaufbau in den Radbremsen der Vorderachse erfolgt nur noch gepulst.As soon as driver admission pressure p driver has reached a first predetermined threshold value, ie at time t2,
Aufgrund eines verringerten Kraftschlusses zwischen dem defekten Reifen und der Fahrbahnoberfläche neigt das defekte Rad bereits nach einem geringen Druckaufbau zum Blockieren. Es ist daher vorteilhaft, an dem betroffenen Rad eine Bremsschlupfregelung mit einer sensitiv geschalteten Regelschwelle bzw. einem verringerten Sollschlupf durchzuführen. Zum Zeitpunkt t4 wird an dem linken Vorderrad die Regelschwelle überschritten und eine an sich bekannte ABS-Regelung gestartet.Due to a reduced adhesion between the defective tire and the road surface, the defective wheel tends to lock even after a small pressure build-up. It is therefore advantageous to carry out brake slip control on the wheel in question with a sensitively switched control threshold or a reduced setpoint slip. At time t 4 the control threshold is exceeded at the left front wheel and a known ABS control is started.
Prinzipiell könnte das intakte rechte Vorderrad deutlich stärker bremsen als das defekte, wenn sein eigener Blockierdruck eingestellt würde. Dies würde allerdings starke Gierrmomente hervorrufen, die ein Schleudern des Fahrzeugs verursachen könnten. Um durch die asymmetrische Bremskraftverteilung zwischen linkem und rechtem Vorderrad verursachte Giermomente gering zu halten, wird der Druckaufbaugradient des rechten Vorderrads begrenzt. D.h. eine Druckerhöhung bis zum eigenen Blockierdruckniveau wird am rechten Vorderrad nur sehr moderat ausgeführt:
- • Erfolgt ein Druckabbau am defekten Rad, so erfolgt auch ein vorzugsweise um einen vorgegebenen Faktor bzw. eine vorgegebene Differenz verringerter Druckabbau am intakten Rad, wie im Diagramm kurz nach t4 dargestellt ist.
- • Ein Druckaufbau am intakten Rad wird nur dann vorgenommem, wenn zeitgleich auch am defekten Rad Druck aufgebaut werden kann bzw. eine vorgegebene Wartezeit verstrichen ist.
- • Wenn das defekte Rad gerade instabil ist, sich also in einer Druckabbauphase mit anschließendem Druckhalten befindet, wird ein Druckaufbau am intakten Rad unterlassen.
- If there is a pressure reduction on the defective wheel, then there is also a pressure reduction on the intact wheel, which is preferably reduced by a predetermined factor or a predetermined difference, as shown in the diagram shortly after t 4 .
- • Pressure is only built up on the intact wheel if pressure can also be built up on the defective wheel at the same time or a specified waiting time has elapsed.
- • If the defective wheel is currently unstable, ie is in a pressure reduction phase with subsequent pressure maintenance, pressure is not built up on the intact wheel.
Eine vorhandene Antiblockierregelung wird demnach alternativ oder ergänzend zu einem aktiven Druckaufbau modifiziert, indem vorzugsweise eine Giermomentenabschwächung durchgeführt wird, wenn der Fahrer vor, während oder nach einem Reifendruckverlust die Bremse betätigt. Somit können auch lediglich mit einem Antiblockiersystem bzw. einer Bremsschlupfregelung ausgestattete Fahrzeuge (ABS only) im Falle eines Reifenplatzens optimal konditioniert und für den Fahrer beherrschbar gehalten werden.An existing anti-lock brake control is accordingly modified as an alternative or in addition to an active pressure build-up, in that a yaw moment reduction is preferably carried out when the driver applies the brake before, during or after a tire pressure loss. In this way, vehicles that are only equipped with an anti-lock braking system or brake slip control (ABS only) can be optimally conditioned and kept under control for the driver in the event of a tire bursting.
Sofern das Bremssystem des Fahrzeugs einen fahrerunabhängigen Aufbau von Bremskraft gestattet, ist vorzugsweise auch eine aktive Giermomentenkompensation vorgesehen. Zur Vermeidung einer Fahrzeug-Instabilität aufgrund eines Reifenplatzers ist es vorteilhaft, unmittelbar nach Erkennung der Situation einen aktiven Druckaufbau am anderen Rad derselben Achse durchzuführen, wobei das durch den Druckaufbau aufgebrachte Moment um die Fahrzeughochachse das Moment des geplatzten Reifens möglichst exakt kompensieren sollte.If the braking system of the vehicle allows braking force to be built up independently of the driver, active yaw moment compensation is preferably also provided. To avoid vehicle instability due to a burst tire, it is advantageous to actively build up pressure on the other wheel on the same axle immediately after recognizing the situation.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird hier vorgeschlagen, die Höhe des Druckaufbaus abhängig von einem oder mehreren der folgenden Parameter auszuführen. Ein erster Parameter ist die Fahrzeuggeschwindigkeit, da das durch den Reifendruckverlust auftretende Bremsmoment von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt. Ein zweiter Parameter ist der unmittelbar nach dem Reifenplatzer auftretende Gierruck bzw. die auftretende Gierbeschleunigung. Vorzugsweise wird als dritter Parameter ein geschätzter Kraftschlussbeiwert zwischen Fahrbahn und Reifen berücksichtigt.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is proposed here that the level of the pressure build-up be dependent on one or more of the following parameters. A first parameter is the vehicle speed, since the braking torque that occurs as a result of the loss of tire pressure depends on the vehicle speed. A second parameter is the yaw jerk that occurs immediately after the tire bursts, or the yaw acceleration that occurs. An estimated adhesion coefficient between the road surface and the tires is preferably taken into account as the third parameter.
Da heutige ESC-Systemen erst bei relativ hohen Abweichungen zwischen der gemessenen Gierrate und der weitgehend auf dem Lenkwinkel basierenden Soll-Gierrate aktiviert werden, welche insbesondere über ein längeres Zeitintervall auftreten, würde ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik bereits eine deutlich von der Fahrervorgabe abweichende Gierreaktion zeigen, bevor es zu einer Giermomentenregelung kommt.Since today's ESC systems are only activated in the event of relatively high deviations between the measured yaw rate and the target yaw rate, which is largely based on the steering angle, which occur in particular over a longer period of time, a vehicle based on the prior art would already have a value that deviates significantly from the driver's specification Show yaw reaction before yaw moment control occurs.
Zweckmäßigerweise erfolgt der aktive bzw. fahrerunabhängige Druckaufbau zumindest anfangs in Form einer Vorsteuerung, wobei also ein konstantes oder ein anhand der oben genannten Parameter angepasstes Bremsmoment in einem Zeitintervall aufgebaut wird, zu dem eine Fahrdynamikregelung nach dem Stand der Technik mangels Regelabweichung noch nicht eingreifen würde.The active or driver-independent pressure build-up expediently takes place at least initially in the form of a pilot control, with a constant braking torque or a braking torque adapted using the parameters mentioned above being built up in a time interval at which state-of-the-art driving dynamics control would not yet intervene due to the lack of control deviation.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dieser Vorsteueranteil im Laufe einer definierten Zeit von beispielsweise 2 Sekunden langsam gegen null abgebaut, sodass die weitere Regelung vom ESC übernommen wird. According to a particularly preferred embodiment of the invention, this pre-control component is slowly reduced towards zero over the course of a defined time of, for example, 2 seconds, so that the further control is taken over by the ESC.
Damit geht die Vorsteuerung in eine auf bewährter Sensorik (Gierratensensor, Lenkradwinkelsensor, Querbeschleunigungssensor, Raddrehzahlsensoren) basierende ESC-Regelung über. Um diesen Übergang möglichst homogen zu gestalten, ist es ganz besonders bevorzugt, die Regelschwellen (z.B. für die Differenz zwischen Soll- und Istgierrate) im ESC herabzusetzen, wenn das Ereignis des Reifenplatzens erkannt wurde.The pre-control thus changes to an ESC control based on proven sensors (yaw rate sensor, steering wheel angle sensor, lateral acceleration sensor, wheel speed sensors). In order to make this transition as homogeneous as possible, it is particularly preferred to reduce the control thresholds (e.g. for the difference between the desired and actual yaw rate) in the ESC when the tire burst event has been detected.
Im Folgenden wird von einem Fahrzeug mit einem hydraulischen Bremssystem wie in
Zum Zeitpunkt t0 erfolgt ein Platzen des linken Vorderreifens und wird sicher erkannt. Durch das Reifenplatzen baut sich eine unerwünschte Fahrzeuggierrate Ψ̇act in Linksdrehrichtung auf. Eine Fahrdynamikregelung nach dem Stand der Technik würde erst dann ein kompensierendes Giermoment durch den Aufbau von Bremsmoment anfordern, wenn die Gierratenabweichung eine vorgegebene Aktivierungsschwelle ΔΨ̇thr überschreitet, d.h. das Verhalten des Fahrzeugs sich deutlich von dem gewünschten unterscheidet. In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird per Vorsteuerung ein aktiver Druckaufbau in der Radbremse bzw. ein Aufbau von Bremskraft durch den jeweiligen Bremsaktuator gestartet, wodurch die Bremsbeläge an die Reibfläche angelegt werden. Diese Überwindung des Lüftspiels ist zum Zeitpunkt t1 abgeschlossen.At time t0 the left front tire bursts and is reliably detected. As a result of the tire bursting, an undesirable vehicle yaw rate Ψ̇ act builds up in the left-hand direction of rotation. A state-of-the-art driving dynamics control system would only then request a compensating yaw moment by building up braking torque if the yaw rate deviation exceeds a predetermined activation threshold ΔΨ̇ thr , ie the behavior of the vehicle differs significantly from the desired one. In a method according to the invention, an active pressure build-up in the wheel brake or a build-up of braking force by the respective brake actuator is started by pilot control, as a result of which the brake linings are applied to the friction surface. This overcoming of the clearance is complete at time t 1 .
Damit eine Fahrdynamikregelung ESC möglichst früh mit einem stabilisierenden radindividuellen Druckaufbau startet, werden eintrittsverzögernde Zeitfilter bei erkanntem Reifenplatzen deaktiviert und die Aktivierungsschwelle ΔΨ̇tnr des ESC auf einen sehr kleinen Wert von insbesondere l°/s reduziert. Im gezeigten Beispiel reagiert der Fahrer auf das leichte Wegdrehen des Fahrzeugs nach links (positive Gierrate) mit einer Lenkwinkelvorgabe δdriver nach rechts (negative Werte), woraus sich auch eine negative Referenzgierrate Ψ̇ref ergibt.In order for a driving dynamics control ESC to start as early as possible with a stabilizing pressure build-up for the individual wheels, time filters that delay the onset are deactivated when a tire burst is detected and the activation threshold ΔΨ̇ tnr of the ESC is reduced to a very small value of in particular l°/s. In the example shown, the driver reacts to the slight turning of the vehicle to the left (positive yaw rate) with a steering angle specification δ driver to the right (negative values), which also results in a negative reference yaw rate Ψ̇ ref .
Aufgrund der Regelabweichung zwischen gemessener Ist-Gierrate und berechneter Referenzgierrate ermittelt der ESC-Regler, beispielsweise ein reiner Proportionalregler (P-Regler) eine Bremsanforderung bzw. einen in der Radbremse des rechten Vorderrads aufzubauenden Bremsdruck Pfront,right,req:
Zweckmäßigerweise wird der Verstärkungsfaktor K bei Eintritt in die Regelung auf einen hohen Startwert Kmax gesetzt. Somit erfolgt ein frühzeitiger starker Bremseingriff, bevor die Regelabweichung zu einem deutlichen Versatz des Fahrzeugs geführt hat. Es ist vorteilhaft, wenn der Betrag von K ab einem Zeitpunkt t2 auf einen Normalwert Knormal reduziert wird, der insbesondere dem Verstärkungsfaktor einer Giermomentenregelung (bzw. des P-Anteils der Regelung) nach dem Stand der Technik entspricht.The amplification factor K is expediently set to a high starting value Kmax when the control is entered. This means that the brakes are applied early, before the system deviation has caused the vehicle to move significantly. It is advantageous if the absolute value of K is reduced to a normal value K normal from a point in time t 2 , which corresponds in particular to the amplification factor of a yaw moment control (or the P component of the control) according to the prior art.
Vorzugsweise wird der Zeitpunkt t2 derart gewählt, dass der Verstärkungsfaktor reduziert wird, wenn die durch den Reifenplatzer verursachte störende Gierrate erstmals Null wird (bei ursprünglich geradeaus fahrendem Fahrzeug also am Schnittpunkt von Ψ̇act mit der Nulllinie). Durch die insbesondere kontinuierliche Reduzierung des Verstärkungsfaktors ergibt sich somit zum Zeitpunkt t3 wieder der übliche Wert Knormal. Der zeitliche Abstand von t3 und t2 sollte einige Sekunden betragen, insbesondere etwa 2s, damit sich der Fahrer durch einen bleibend eingestellten und nur noch leicht zu variierenden Lenkwinkel δdriver auf die Situation einstellen kann.Time t 2 is preferably chosen such that the amplification factor is reduced when the disruptive yaw rate caused by the tire burst becomes zero for the first time (in the case of a vehicle originally driving straight ahead, ie at the intersection of Ψ act with the zero line). Due to the particularly continuous reduction of the amplification factor, the usual value K normal thus results again at time t 3 . The time interval between t 3 and t 2 should be a few seconds, in particular about 2 seconds, so that the driver can adapt to the situation by means of a steering angle δ driver that is set permanently and can only be varied slightly.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der ESC-Regler neben dem P-Anteil auch einen D-Anteil (Differentialanteil), der vorteilhafterweise deutlich früher eingreift als der reine P-Regler. Während der P-Regler seinen Bremseingriff erst mit wachsender Regelabweichung aufbaut, reagiert der D-Regler schon beim Entstehen einer Regelabweichung, wenn sich ein nicht erwünschter Gradient der Gierrate, also eine Gierbeschleunigung aufbaut. Im Beispiel der
Während das oben gezeigte Ausführungsbeispiel eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs zeigt, werden gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die beschriebenen Maßnahmen auch in beliebigen Kurvensituationen aktiviert. Die Schwelle zur Ermittlung des Umschaltzeitpunkts wird dann anhand der zum Zeitpunkt der Erkennung des Reifenplatzens vorliegenden Gierrate gewählt. Es erfolgt also eine Erkennung eines Nulldurchgangs der um den ursprünglich vorliegenden Wert korrigierten gemessenen Gierrate.While the exemplary embodiment shown above shows the vehicle driving straight ahead, according to the method according to the invention, the measures described are also activated in any cornering situation. The threshold for determining the switching time is then selected on the basis of the yaw rate present at the time the tire burst was detected. A zero crossing of the measured yaw rate corrected by the value originally present is therefore detected.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform sieht vor, in Verbindung mit den ESC/ABS-Maßnahmen oder unabhängig davon über ein aufgebrachtes, begrenztes Lenkmoment (kurzer Lenkimpuls oder Lenkmoment, das sich zeitlich abbaut) kompensatorisch den Lenkeffekt des geplatzten Reifens zu beeinflussen. Dies erfolgt vorzugsweise aufgrund der Information des Reifenluftdrucks wie die vorhergehenden Maßnahmen. Der zweckmäßigerweise graduelle Abbau des kompensatorischen Lenkmoments hat den Vorteil, dass auch eine Fahrerübernahme/Fahrerinformation bewirkt wird.An alternative preferred embodiment provides compensatory influencing of the steering effect of the burst tire in conjunction with the ESC/ABS measures or independently thereof via an applied, limited steering torque (short steering impulse or steering torque that decays over time). This is preferably done on the basis of the tire air pressure information, like the previous measures. The expediently gradual reduction of the compensatory steering torque has the advantage that a driver takeover/driver information is also effected.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die ESC- und/oder Lenkungsmaßnahmen auch beim Gasgeben des Fahrers in dieser Fahrsituation erfolgen, insbesondere für eine begrenzte Zeitdauer.A further preferred embodiment provides that the ESC and/or steering measures also take place when the driver accelerates in this driving situation, in particular for a limited period of time.
Indem bei einem erkannten Reifenplatzen ein frühzeitiges und starkes Engreifen einer ESC-Regelung und/oder im Bremsfall einer ABS-Regelung erfolgt, verhält sich das Fahrzeug während des gesamten Regelvorgangs unkritisch und bleibt auch durch einen ungeübten Fahrer leicht beherrschbar, womit Folgeschäden vermieden werden.If a tire burst is detected, an ESC control system and/or, in the event of braking, an ABS control system intervenes early and strongly, the vehicle behaves uncritically throughout the control process and remains easily controllable even by an inexperienced driver, thus avoiding consequential damage.
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- 2012-12-06 DE DE102012222490.4A patent/DE102012222490B4/en active Active
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