DE102013020558A1

DE102013020558A1 - Verfahren zur Fahrwerksregelung und Fahrwerksregelsystem

Info

Publication number: DE102013020558A1
Application number: DE102013020558.1A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Siedersberger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-11
Also published as: US20150158487A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zur Fahrwerksregelung eines Kraftfahrzeugs sowie ein dementsprechendes Fahrwerksregelsystem. Um aufbauend auf bekannten Verfahren eine generelle Verbesserung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass eine Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs auf Basis eines fortlaufend ermittelten Umfeldmodells (9) geregelt wird, wobei das Umfeldmodell (9) zu einer vorausschauenden Adaptierung jeweils vorhandener fahrdynamischer Regelsysteme (12a, 12b, 12c, ...) benutzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrwerksregelung eines Kraftfahrzeugs sowie ein dementsprechendes Fahrwerksregelsystem.
Nach dem aktuellen Stand der Technik unterstützen Fahrwerksregelsysteme in Kraftfahrzeugen, wie z. B. ESC, Dämpferregelung, Allradregelung etc., den Fahrer oftmals auch in einem fahrdynamischen Grenzbereich. Dadurch tragen sie im besonderen Maße zur Erhöhung der Fahrzeugsicherheit bei. Diese Systeme greifen in einer jeweiligen Situation also primär stabilisierend in den Fahrbetrieb ein. Hierzu nutzen die vorstehend exemplarisch genannte Systeme Informationen von Fahrzeugsensoren, welche Kraftfahrzeugzustände messen, wie z. B. Gierrate, Querbeschleunigung und/oder Bremsdruck.
Sensoren, welche von Fahrwerksregelsystemen genutzt werden, können nur einen aktuellen Zustand zu einem jeweils aktuellen Zeitpunkt messen und somit können die Fahrwerksregelsysteme auch nur auf den aktuellen Fahrzeugzustand reagieren. Fahrwerksregelsysteme verfügen zum gegenwärtigen Zeitpunkt über keinerlei Vorausschau über den aktuellen Zeitpunkt hinaus. In vielen Fällen könnten allerdings Fahrwerksregelsysteme wie z. B. ESC noch bessere Performance liefern, wenn die zukünftige Fahraktion bekannt wäre. Im Falle eines schnellen Spurwechsels könnte ESC zu Beginn des Spurwechsels, wenn bekannt wäre, dass dieser Spurwechsel folgt, eine für den Spurwechsel optimierte Regelstrategie einleiten und somit eine noch bessere Wirkung entfalten.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen der vorstehend genannten Art u. a. aus der DE 10 2010 004 628 A1 bekannt, die die vorstehend angedeuteten Nachteile dadurch zu überwinden versuchen, dass sie einen zukünftigen Fahrweg des betreffenden Kraftfahrzeugs vorhersagen. Auf dieser Basis werden dann vorbereitende Schritte, wie z. B. eine rad-selektive Umverteilung des Drehmoments vor oder spätestens bei Einsetzen einer Kurvenfahrt. Damit wird einem Gieren des Kraftfahrzeugs oder einer vergleichbaren zumindest für den Fahrkomfort nachteilige Folge entgegen gewirkt, statt dass nachträglich entgegen gewirkt würde.
Aus der DE 10 2010 028 384 A1 ist ein Verfahren zur Steigerung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs bekannt, das bei Detektion eines möglichen Kollisionsobjektes autonom eingreift. Insbesondere wird hier eine Berechung einer Ausweichbahn zur Verhinderung einer Kollision unter Beibehaltung eines stabilen Fahrzeugverhaltens durch entsprechende Bremseingriffe vorgeschlagen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, aufbauend auf bekannten Verfahren eine generelle Verbesserung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung gelöst. Erfindungsgemäß wird eine Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs auf Basis eines fortlaufend ermittelten Umfeldmodells geregelt, das zu einer vorausschauenden Adaptierung jeweils vorhandener fahrdynamischer Regelsysteme genutzt wird. Es werden erfindungsgemäß damit also nicht mehr isoliert einzelne Szenarien untersucht, wie z. B. ein Not-Ausweichen oder eine Kurvenfahrt. Erfindungsgemäß wird auch nicht länger auf jeweils von einander separierte Teil-Regelsysteme zugegriffen. Unter Verbesserung der Ausnutzung der in dem betreffenden Kraftfahrzeug vorhandenen Ressourcen und Steigerung der Effizienz wird vielmehr auf Basis eines laufend fortgeschriebenen Umfeldmodells, das auch Hindernisse oder Kurven enthalten kann, über eine Stabilisierungsebene fortlaufend eine Adaption an eine jeweils aktuelle und unmittelbar zukünftige Fahrtsituation unter Verwendung einer Trajektorie als unmittelbar zukünftiger Fahrweg des Kraftfahrzeugs gesteuert.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Demnach wird dieses Verfahren vorteilhafterweise auf Basis eines Schichtenmodells umgesetzt, das eine Bahnführungsebene, eine Stabilisierungsebene sowie eine Hardware-Ebene umfasst. Dieser Ansatz ist als strukturierender Überbau universell auch für unterschiedlich mit fahrdynamischen Regelsystemen ausgestattete Kraftfahrzeuge einsetzbar, da insbesondere die Stabilisierungsebene sowie die Hardware-Ebene offen an jeweils vorhandene Möglichkeiten eines jeweiligen Kraftfahrzeugs anpassbar sind.
Anhand des laufend aktualisierten Umfeldmodells werden eine aktuelle und/oder unmittelbar zukünftige Fahrtsituationen unter Verwendung einer Trajektorie als unmittelbar zukünftiger Fahrweg des Kraftfahrzeugs ermittelt. Vorzugsweise wird Wissen über einen jeweiligen Fahrer innerhalb dieses Systems verwendet und als eine zusätzliche Umfeldinformation mit verarbeitet, wobei dieses Wissen z. B. während vorangehender Fahrten insbesondere derselben Strecke gesammelt und im Zuge einer Auswertung erlernt worden ist.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt 1 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Fahrwerksregelung gemäß einer Ausführungsbeispiels der Erfindung innerhalb eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs.
Diese Vorrichtung 1 umfasst Umfeldsensoren 2a, 2b, 2c, ... aus dem Bereich der Fahrerassistenz-Systeme, wie z. B. Kamera, Ultraschall-Abstandssensoren, Radar, Laserscanner etc.. Durch diese Umfeldsensoren 2a, 2b, 2c, ... wird ein Fahrzeugumfeld fortlaufend durch Abtastung und Vermessung erkannt. Durch eine Antenne 3 wird eine aktuelle Position des Kraftfahrzeugs in Karten einer Datenbank 4 ermittelt. Diese Daten werden zusammen mit Mitteln 5 zur Erkennung einer Straßen-Infrastruktur, Mitteln 6 zur Erkennung anderer Verkehrsteilnehmer sowie Mitteln 7 zur Bestimmung eines Straßenverlaufs für eine fortlaufende Umfeldwahrnehmung in einem Modul 8 genutzt. Das Modul 8 gibt unter Zusammenfassung der vorstehend genannten Teil-Informationen als Ergebnis ein zeitlich laufend auf Basis der genannten Datenquellen aktualisiertes Umfeldmodell 9 in ein Modul 10 zur Bestimmung einer Trajektorie 11 aus.
Mit Hilfe dieser Umfeldsensoren 2a, 2b, 2c, ... wird ein Abbild der Umwelt z. B. Straßenverlauf, andere Verkehrsteilnehmer etc. generiert. Aufgrund des Wissens über das Umfeld kann eine Trajektorie 11 bestimmt werden, wie sich das Fahrzeug zukünftig bewegen wird. Die Trajektorie 11 wird fortlaufend aus dem Umfeldmodell 9 bestimmt. Dabei ist es unwesentlich, ob ein Fahrer oder ein Fahrerassistenzsystem aktuell die Fahrzeugführungsaufgabe ausübt. Für die Bestimmung der Trajektorie 11 wird dabei neben Umfeldinformationen zusätzlich auch Wissen über einen jeweiligen Fahrer verwendet, das z. B. während vorangehender Fahrten insbesondere derselben Strecke gesammelt und im Zuge einer Auswertung erlernt worden ist. Die generierte Trajektorie 11 wird an die Fahrwerksregelsysteme 12a, 12b, 12c, ... übergeben. Diese können auf Basis der Trajektorie 11 ihre jeweiligen Regelstrategien anpassen und optimieren.
Die Trajektorie 11 beschreibt also einen unmittelbar zukünftigen Fahrweg des Kraftfahrzeugs. Sie wird in der Funktion eines Zielwertes an die Fahrdynamik-Regelsysteme 12a, 12b, 12c, ... übergeben, die auf dieser Grundlage Stellsignale 13a, 13b, 13c, ... an entsprechende Aktuatoren 14a, 14b, 14c, ... des Fahrwerks ausgeben und einregeln.
Zur flexiblen Anpassung an diverse Kraftfahrzeuge unterschiedlichster Ausstattung mit Fahrerassistenz-Systemen bzw. entsprechenden Umfeldsensoren 2a, 2b, 2c, ... sowie Fahrdynamik-Regelsysteme 12a, 12b, 12c, ... und jeweils zugeordneten Aktuatoren 14a, 14b, 14c, ... wird hier ein Drei-Schichten-Modell 15 verwirklicht. In diesem Modell fällt Modul 10 zur Bestimmung einer Trajektorie 11 in eine sog. Bahnführungsebene A, die über die jeweilige Trajektorie 11 angeschlossenen Fahrdynamik-Regelsysteme 12a, 12b, 12c, ... in eine Stabilisierungsebene B und die Aktuatoren 14a, 14b, 14c, ... in eine Hardware-Ebene C.
Das fortlaufend aktualisierte Umfeldmodell 9 wird so zur vorausschauenden Adaptierung fahrdynamischer Regelsysteme genutzt. Im Gegensatz zu bekannten Ansätzen wird somit nicht auf Basis einer singulären Trajektorie geregelt, die an jeweils nur eines diverser in einem Kraftfahrzeug vorhandener Fahrwerksregelsysteme übergeben wird. Auf Basis eines verallgemeinerten Umfeldmodells wird fortlaufend in den einzelnen Fahrwerkregelsystemen eine Adaption an eine jeweils aktuelle Situation vorgenommen.
Ein vorstehend beschriebenes System stellt damit im Wesentlichen eine Softwarelösung dar, die unter vergleichsweise geringem zusätzlichem Aufwand in bestehende Regelsysteme moderner Kraftfahrzeuge mit integriert und in dem Fachmann bekannter Weise aktualisiert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2a: Umfeldsensor
2b: Umfeldsensor
2c: Umfeldsensor
3: Antenne
4: Datenbank mit Karten (GPS o. ä.)
5: Mittel zur Erkennung einer Straßen-Infrastruktur
6: Mittel zur Erkennung anderer Verkehrsteilnehmer
7: Mittel zur Bestimmung eines Straßenverlaufs
8: zusammenfassendes Modul
9: Umfeldmodell
10: Modul zur Bestimmung einer Trajektorie
11: Trajektorie
12a: Fahrdynamik-Regelsystem
12b: Fahrdynamik-Regelsystem
12c: Fahrdynamik-Regelsystem
13a: Stellsignal
13b: Stellsignal
13c: Stellsignal
14a: Aktuator
14b: Aktuator
14c: Aktuator
15: Drei-Schichten-Modell
A: Bahnführungsebene
B: Stabilisierungsebene
C: Hardwareebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010004628 A1 [0004]
DE 102010028384 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Fahrwerksregelung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs auf Basis eines fortlaufend ermittelten Umfeldmodells (9) geregelt wird, wobei das Umfeldmodell (9) zu einer vorausschauenden Adaptierung jeweils vorhandener fahrdynamischer Regelsysteme (12a, 12b, 12c, ...) benutzt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verfahren auf Basis eines Schichtenmodells (15) umgesetzt wird, das eine Bahnführungsebene (A), eine Stabilisierungsebene (B) sowie eine Hardware-Ebene (C) umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsebene (B) und/oder die Hardware-Ebene (C) offen an jeweils vorhandene Möglichkeiten eines jeweiligen Kraftfahrzeugs anpassbar sind.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hardware-Ebene (C) alle fahrdynamischen Regelsysteme (12a, 12b, 12c, ...) des betreffenden Kraftfahrzeugs umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Umfeldmodells (15) eine aktuelle und/oder unmittelbar zukünftige Fahrtsituation unter Verwendung einer Trajektorie (11) als unmittelbar zukünftiger Fahrweg des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wissen über einen jeweiligen Fahrer verwendet und als eine zusätzliche Umfeldinformation mit verarbeitet wird, das z. B. während vorangehender Fahrten insbesondere derselben Strecke gesammelt und im Zuge einer Auswertung erlernt worden ist.
Vorrichtung zur Fahrwerksregelung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung (1) zur Umsetzung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch besonders ausgebildet ist, dass die Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer aktuellen und/oder unmittelbar zukünftigen Fahrtsituation in einer Bahnführungsebene (A) ausgebildet ist, die zur Weitergabe einer Trajektorie (11) als unmittelbar zukünftiger Fahrweg des Kraftfahrzeugs an eine Stabilisierungsebene (B) ausgebildet ist, die Regler bzw. fahrdynamischer Regelsysteme (12a, 12b, 12c, ...) für einen jeweiligen Fahrwerksaktuator (14a, 14b, 14c, ...) umfasst, wobei die Fahrwerksaktuatoren (14a, 14b, 14c, ...) in einer Hardware-Ebene (C) zusammengefasst sind.