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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach dem nebengeordneten Patentanspruch.
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Vom Markt her bekannt sind Kraftfahrzeuge, bei welchen mittels eines Steuergeräts Einfluss auf einen Betrieb einer Antriebseinrichtung genommen werden kann. Dadurch können bestimmte kritische Fahrsituationen ohne einen Eingriff des Fahrers gegebenenfalls sicher beherrscht und somit Unfälle vermieden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Antriebseinrichtung und/oder eine Bremseinrichtung und/oder eine Lenkeinrichtung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs gesteuert und/oder geregelt werden. Erfindungsgemäß werden eine Längsbeschleunigung und eine Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ermittelt, wobei eine kombinierte Beschleunigungsgröße des Kraftfahrzeugs unter Verwendung von der ermittelten Längsbeschleunigung und der ermittelten Querbeschleunigung ermittelt wird. Weiterhin wird die kombinierte Beschleunigungsgröße mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen. Dann, wenn der vorgebbare Schwellwert überschritten wird, wird die Antriebseinrichtung und/oder die Bremseinrichtung und/oder die Lenkeinrichtung des Kraftfahrzeugs derart gesteuert, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit zumindest zeitweise gesenkt werden kann.
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Wie oben bereits beschrieben, berücksichtigt das erfindungsgemäße Verfahren ergänzend auch die Querbeschleunigung zur Beurteilung einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs. Damit kann unter anderem eine Sensitivität einer Fehlererkennung bei stabiler Kurvenfahrt verbessert werden. Ebenfalls kann dadurch bei einer instabilen Fahrsituation eine "Toleranz" erhöht werden. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass es vergleichsweise wenig oder gar nicht von einem so genannten "rotatorischen Trägheitsmoment" abhängt, welches rotierende Massen des Kraftfahrzeugs charakterisiert. Insbesondere betrifft dies die rotierenden Elemente der Antriebseinrichtung und die Räder des Kraftfahrzeugs. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass unerwünschte Eingriffe bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs, also wenn ein Lenkwinkel (bzw. ein Lenkradwinkel) zumindest in etwa den Wert Null aufweist, im Wesentlichen vermieden werden können.
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Beispielsweise kann die kombinierte Beschleunigungsgröße in einem vereinfachenden Ansatz durch eine "absolute Beschleunigung" gemäß der nachfolgenden Gleichung (1) charakterisiert sein: a_abs = a_längs·cos(β) + a_quer·sin(β) (1), wobei
- a_abs
- = absolute Beschleunigung des Kraftfahrzeugs,
- a_längs
- = Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs,
- a_quer
- = Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs, und
- β
- = Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs, wie er weiter unten noch näher erläutert werden wird.
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Vorzugsweise entsprechen die Größen a_abs, a_längs und a_quer jeweils den Beträgen der diesen Größen zugrunde liegenden Vektoren.
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Insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug eine Kurvenfahrt durchführt und zugleich eine vergleichsweise hohe Querbeschleunigung vorliegt, welche beispielsweise zwei Dritteln einer auf einer jeweiligen Kreisbahn möglichen Querbeschleunigung entspricht, kann mittels der Erfindung die Sicherheit des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
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Sogar dann, wenn das Kraftfahrzeug eine ungewollte Beschleunigung erfährt, beispielsweise als Folge eine Gerätefehlers ("Hardware-Fehler") in einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Kraftfahrzeugs, oder als Folge eines Programmfehlers ("Software-Fehler") eines in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ablaufenden Computerprogramms, kann das erfindungsgemäße Verfahren die dadurch bewirkte Fahrsituation erkennen und gegebenenfalls eingreifen und dabei insbesondere die Antriebseinrichtung plötzlich stark drosseln oder sogar abschalten.
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Besonders kritische Fahrsituationen können sich auf Fahrbahnen mit einem vergleichsweise niedrigen Reibwert ergeben, beispielsweise mit einem Reibungskoeffizienten von in etwa µR = 0,3. Erfindungsgemäß kann es auch bei einer vergleichsweise hohen Querbeschleunigung ermöglicht werden, dass ein Durchdrehen eines oder mehrerer Antriebsräder verhindert wird und somit das Kraftfahrzeug auch ohne einen Eingriff des Fahrers die Spur halten kann. Somit kann die Sicherheit des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
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Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die kombinierte Beschleunigungsgröße unter Verwendung von einem Schwimmwinkel oder einem Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Der Lenkwinkel (δ) ist der Winkel zwischen einer Längsachse des Kraftfahrzeugs und einer einen Lenkausschlag eines lenkbaren Rads (insbesondere eines Vorderrads) charakterisierenden Achse. Mittels des Lenkwinkels ist eine besonders einfache und dennoch vergleichsweise genaue Ermittlung der kombinierten Beschleunigungsgröße möglich.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs unter Verwendung von einem konstanten Faktor aus dem Lenkwinkel ermittelt. Der Schwimmwinkel (β) ist ein Winkel zwischen einer Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs im Schwerpunkt und der Längsachse des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise beträgt der konstante Faktor 0,5 und entsprechend wird die folgende Gleichung (2) verwendet: β = 0,5·δ (2)
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Mittels dieser Gleichung kann der Schwimmwinkel in einer für die Erfindung brauchbaren Näherung aus dem Lenkwinkel ermittelt werden. Dadurch können Aufwand und Kosten gespart werden.
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Ergänzend kann vorgesehen sein, dass die kombinierte Beschleunigungsgröße unter Verwendung von einer rotatorischen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Vorzugsweise wird die kombinierte Beschleunigungsgröße als Summe aus der durch die Gleichung (1) charakterisierten absoluten Beschleunigung und der rotatorischen Beschleunigung gebildet. Ebenfalls vorzugsweise ist in der besagten Summe die rotatorische Beschleunigung durch ihren Betrag charakterisiert. Durch die ergänzende Verwendung der rotatorischen Beschleunigung kann eine Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verbessert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird der Schwellwert (mit welchem die kombinierte Beschleunigungsgröße verglichen wird) in Abhängigkeit von einer Position mindestens eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs, insbesondere in Abhängigkeit von einer Position eines Fahrpedals und/oder eines Bremspedals vorgegeben. Dadurch kann das Verfahren besonders präzise an eine jeweilige Fahrsituation angepasst und somit eine Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs verbessert werden. Alternativ oder ergänzend dazu wird der Schwellwert in Abhängigkeit von einer maximal zulässigen Querbeschleunigung vorgegeben. Dadurch kann die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verbessert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahren wird dieses nur durchgeführt, wenn ein Lenkwinkel ungleich Null ist. Dadurch kann wirkungsvoll verhindert werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs gegebenenfalls unerwünschte Eingriffe in den Betrieb der Antriebseinrichtung durchführt, wodurch die Sicherheit weiter verbessert werden kann.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs, wie weiter oben mittels der verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben, durchzuführen.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein vereinfachtes Schema für ein Kraftfahrzeug in einer ersten Fahrsituation entsprechend einer konstanten Kurvenfahrt;
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2 eine Darstellung gemäß eines Einspurmodells für das Kraftfahrzeug in einer zweiten Fahrsituation; und
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3 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt ein vereinfachtes Schema für ein Kraftfahrzeug 10, welches sich konstant in einer kreisförmigen Kurvenfahrt befindet (links herum bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn). Dazu ist in der 1 eine Kreisbahn 12 eingezeichnet. Ein Schwerpunkt 14 des Kraftfahrzeugs 10 ist in einer Fahrzeugmitte des Kraftfahrzeugs 10 gezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15 ("Steuergerät"), welche in der 1 durch ein Rechteck symbolisch dargestellt ist. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15 kann insbesondere eine Antriebseinrichtung 17 und/oder eine Bremseinrichtung 19 und/oder eine Lenkeinrichtung 21 in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 10 steuern und/oder regeln, welche ebenfalls symbolisch mittels eines Rechtecks in der 1 bezeichnet sind.
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Weiterhin sind in der 1 drei Beschleunigungsvektoren gezeichnet. Ein Vektor für eine Längsbeschleunigung (Formelbezeichnung "a_längs") des Kraftfahrzeugs 10 ist durch einen Pfeil 16 bezeichnet. Ein Vektor für eine Querbeschleunigung (Formelbezeichnung "a_quer") des Kraftfahrzeugs 10 ist durch einen Pfeil 18 bezeichnet. Die Längsbeschleunigung ist in Richtung einer Längsachse 23 des Kraftfahrzeugs 10 definiert und die Querbeschleunigung ist in Richtung einer zur Längsachse orthogonalen Querachse (ohne Bezugszeichen) des Kraftfahrzeugs 10 definiert. Entsprechend weisen die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung einen rechten Winkel zueinander auf.
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Die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung werden im Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 – vorzugsweise fortlaufend – ermittelt. Ein unter Verwendung der Längsbeschleunigung und der Querbeschleunigung ermittelter Vektor für eine absolute Beschleunigung ("a_abs") des Kraftfahrzeugs 10 ist durch einen Pfeil 20 bezeichnet. Vorzugsweise werden die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung und die absolute Beschleunigung in Bezug auf den Schwerpunkt 14 ermittelt.
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Außerdem ist zwischen dem Vektor für die Längsbeschleunigung und dem Vektor für die absolute Beschleunigung ein Winkel vorhanden, welcher nachfolgend als Schwimmwinkel β benannt ist. Der Schwimmwinkel β ist ein Winkel zwischen der durch die Richtung des Vektors 20 für die absolute Beschleunigung definierten Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 10 im Schwerpunkt 14 und der Längsachse 23 des Kraftfahrzeugs 10. Bei hohen Querbeschleunigungen gilt der Schwimmwinkel β auch als Maß für die Beherrschbarkeit des Kraftfahrzeugs 10.
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Es sei angemerkt, dass (zwecks besserer Anschaulichkeit) in der 1 einige der Größen übertrieben groß dargestellt sind. Insbesondere ist der Schwimmwinkel β im Allgemeinen deutlich kleiner, als in der 1 gezeigt.
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Ein Zusammenhang zwischen der Längsbeschleunigung a_längs, der Querbeschleunigung a_quer und der absoluten Beschleunigung a_abs des Kraftfahrzeugs 10 kann unter Verwendung des Schwimmwinkels β mittels einer Gleichung (1) wie folgt angegeben werden: a_abs = a_längs·cos(β) + a_quer·sin(β) (1)
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Die Größe "a_abs" von Gleichung (1) entspricht dem Betrag der absoluten Beschleunigung a_abs. In einem Idealfall – und gemäß der Gleichung (1) – entspricht die absolute Beschleunigung a_abs einer Diagonale eines durch die Längsbeschleunigung und die Querbeschleunigung aufgespannten Rechtecks. Dies ist in der 1 durch eine gestrichelte Umrandung (ohne Bezugszeichen) veranschaulicht.
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Die durch die Gleichung (1) beschriebene absolute Beschleunigung entspricht einer vereinfachten "kombinierten Beschleunigungsgröße", welche vorliegend also unter Verwendung von der ermittelten Längsbeschleunigung und der ermittelten Querbeschleunigung ermittelt wird. Ergänzend kann die kombinierte Beschleunigungsgröße eine rotatorische Beschleunigung umfassen, wie weiter unten mittels einer Gleichung (4) noch näher erläutert werden wird.
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2 zeigt ein so genanntes "Einspurmodell" des Kraftfahrzeugs 10, welches sich vorliegend in einer von der 1 abweichenden Fahrsituation befindet. Insbesondere charakterisiert die 2 ein so genanntes "Untersteuern" des Kraftfahrzeugs 10. Dabei befindet sich das Kraftfahrzeug 10 ebenfalls im Wesentlichen auf einer kreisförmigen Kurvenfahrt (links herum bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn).
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Das Einspurmodell von 2 umfasst ein lenkbares Vorderrad 22, ein nicht lenkbares Hinterrad 24, und einen zwischen dem Vorderrad 22 und dem Hinterrad 24 vorhandenen Schwerpunkt 26. Ein Radaufstandspunkt (welcher im Wesentlichen eine Kontaktfläche zwischen dem Rad und einer Fahrbahn charakterisiert) des Vorderrads 22, ein Radaufstandspunkt des Hinterrads 24 und der Schwerpunkt 26 liegen auf einer Längsachse 28 des vorliegenden Einspurmodells.
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Ein in der Zeichenebene von 2 um den Schwerpunkt 26 gezeichneter kreisförmiger Pfeil 30 charakterisiert eine Giergeschwindigkeit ψ . des Kraftfahrzeugs 10. Zwischen der Längsachse 28 und einer einen Lenkausschlag des Vorderrads 22 charakterisierenden Achse 32 ist ein Lenkwinkel δ vorhanden. Ein Doppelpfeil 34 bezeichnet einen (in Richtung der Längsachse 28 definierten) Abstand zwischen dem Schwerpunkt 26 und dem Radaufstandspunkt des Vorderrads 22. Ein Doppelpfeil 36 bezeichnet einen (ebenfalls in Richtung der Längsachse 28 definierten) Abstand zwischen dem Schwerpunkt 26 und dem Radaufstandspunkt des Hinterrads 24.
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Weiterhin ist an dem Schwerpunkt 26 ein eine Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 10 charakterisierender Vektor mittels eines Pfeils 38 bezeichnet. Zwischen diesem Vektor und der Längsachse 28 des Kraftfahrzeugs 10 ist der Schwimmwinkel β vorhanden. Weil die 1 und 2 jeweils unterschiedliche Fahrsituationen charakterisieren, ist in der 1 in Bezug auf die Kreisbahn 12 eine Komponente des Schwimmwinkels β nach radial innen gerichtet, und in der 2 ist eine Komponente des Schwimmwinkels β nach radial außen gerichtet.
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Links in der 2 ist ein virtueller Mittelpunkt 40 der Kreisfahrt des Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Ausgehend von dem Mittelpunkt 40 ist jeweils eine Verbindungslinie 42 bzw. 44 bzw. 46 zu dem Radaufstandspunkt des Vorderrads 22 bzw. zu dem Radaufstandspunkt des Hinterrads 24 bzw. zu dem Schwerpunkt 26 gezeichnet.
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Um für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche Gleichungen (insbesondere in Bezug auf die Querbeschleunigung a_quer) einfach zu halten und um einen effizienten Zusammenhang zwischen dem in dem Kraftfahrzeug 10 mittels eines Sensors ermittelbaren Lenkwinkel δ und dem Schwimmwinkel β zu ermöglichen, wird die mittels nachfolgender Gleichung (2) beschriebene Vereinfachung durchgeführt: β = 0,5·δ (2)
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Somit kann die oben erwähnte kombinierte Beschleunigungsgröße unter Verwendung von dem Schwimmwinkel β oder unter Verwendung von dem Lenkwinkel δ ermittelt werden. Vorzugsweise wird dafür der Lenkwinkel δ verwendet, weil dessen Ermittlung besonders einfach ist. Wie die Gleichung (2) ebenfalls zeigt, wird der Schwimmwinkel β unter Verwendung von einem konstanten Faktor (welcher vorzugsweise in etwa 0,5 beträgt) aus dem Lenkwinkel δ ermittelt.
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Obwohl die Gleichung (2) in Bezug auf fahrdynamische Eigenschaften lediglich eine vergleichsweise grobe Näherung darstellt, kann die Gleichung (2) jedoch zum Zweck einer beschleunigungsbasierten Überwachung der kreisförmigen Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs 10 ein vergleichsweise genaues Ergebnis ermöglichen. Falls erforderlich, kann die Genauigkeit eines durch die Gleichungen (1) und (2) charakterisierten Modells durch ergänzende Parameter und/oder Variable weiter erhöht werden. Beispielsweise kann ergänzend die oben beschriebene Giergeschwindigkeit ψ . (auch als "Gierrate" bezeichnet) für
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das Modell verwendet werden und/oder es kann ergänzend eine Applikation von ein Fahrwerk des Kraftfahrzeugs 10 charakterisierenden Größen gemäß dem Einspurmodell von 2 erfolgen.
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Die absolute Beschleunigung a_abs des Kraftfahrzeugs 10 kann durch eine Kombination der Gleichungen (1) und (2) wie folgt mittels einer Gleichung (3) angegeben werden: a_abs = a_längs·cos(δ/2) + a_quer·sin(δ/2) (3)
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Weil, wie oben bereits erläutert, die Gleichung (2) nur eine Näherung darstellt, und weil der Lenkwinkel δ im Prinzip unabhängig von der Längsbeschleunigung a_längs und der Querbeschleunigung a_quer ermittelt wird, ist es im realen Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 durchaus möglich, dass die derart ermittelte absolute Beschleunigung a_abs bzw. der Pfeil 20 (siehe 1) nicht genau der Diagonale des in der 1 gezeichneten Rechtecks entspricht. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch jedoch nicht verschlechtert.
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Die weiter oben bereits genannte "beschleunigungsbasierte Überwachung" ermöglicht es insbesondere, eine ungewollte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 10 während der Kurvenfahrt zu ermitteln, so dass nachfolgend geeignete Gegenmaßnahmen ermöglicht werden. Eine derartige ungewollte Beschleunigung kann beispielsweise als Folge eines Gerätefehlers ("Hardware-Fehler") in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15 entstehen, oder kann als Folge eines Programmfehlers ("Software-Fehler") eines in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15 ablaufenden Computerprogramms entstehen.
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Vorzugsweise wird die mittels der Gleichung (3) ermittelte absolute Beschleunigung a_abs in Abhängigkeit von einer rotatorischen Beschleunigung a_rot korrigiert. Die rotatorische Beschleunigung a_rot wird vorzugsweise in Bezug auf den Schwerpunkt 14 bzw. 26 ermittelt. Vorliegend wird eine Summe aus einem Betrag der absoluten Beschleunigung und einem Betrag der rotatorischen Beschleunigung gebildet. Die derart korrigierte absolute Beschleunigung a_abs entspricht der oben beschriebenen kombinierten Beschleunigungsgröße, welche anschließend mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen wird. Vorliegend entspricht der vorgebbare Schwellwert einer maximal zulässigen Beschleunigung a_zul_max. Der besagte Vergleich ist durch die nachfolgende Gleichung (4) charakterisiert: a_zul_max < a_abs + a_rot (4)
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Die Größen "a_abs" und "a_rot" von Gleichung (4) sind jeweils die Beträge der zugrunde liegenden Vektoren. Die Größe "a_zul_max" entspricht dem vorgebbaren Schwellwert und ist eine skalare Größe.
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Unter Verwendung der Gleichung (4) kann die beschriebene beschleunigungsbasierte Überwachung des Kraftfahrzeugs 10 durchgeführt werden, wie dies nachfolgend mittels der 3 näher erläutert werden wird. Sofern die durch die Gleichung (4) charakterisierte Bedingung erfüllt ist, kann daraus auf eine ungewollte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 10 und somit auf einen Fehler geschlossen werden, insbesondere auf einen möglichen Gerätefehler oder einen möglichen Programmfehler in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15. Dadurch werden Gegenmaßnahmen ermöglicht, wobei vorzugsweise die Antriebseinrichtung 17 und/oder die Bremseinrichtung 19 derart gesteuert werden, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 zumindest zeitweise gesenkt wird. Ergänzend kann auch die Lenkeinrichtung 21 gesteuert werden, um gegebenenfalls eine Fahrzeugstabilität zu verbessern.
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Im einfachsten Fall kann die Antriebseinrichtung 17 (also beispielsweise eine in der Zeichnung nicht explizit dargestellte Brennkraftmaschine) in kürzest möglicher Zeit stark gedrosselt oder gegebenenfalls sogar abgeschaltet werden. Ergänzend können die Räder des Kraftfahrzeugs 10 einzeln oder alle gebremst werden.
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Beispielsweise kann dadurch eine wie nachfolgend beschriebene Fahrsituation des Kraftfahrzeugs 10 erfolgreich beherrscht werden:
- – Angenommen sei eine Fahrbahn mit einem so genannten "Niedrigreibwert", beispielsweise mit einem Reibungskoeffizienten von in etwa µR = 0,3.
- – Zunächst fährt das Kraftfahrzeug 10 mit zwei Dritteln einer auf der jeweiligen Kreisbahn 12 maximal möglichen Querbeschleunigung. Die maximal mögliche Querbeschleunigung ist dadurch charakterisiert, dass das Kraftfahrzeug 10 gerade noch in der Spur bleibt. Eine Geschwindigkeit v_fzg des Kraftfahrzeugs 10 sowie der Lenkwinkel δ sind konstant. Eine Querbeschleunigung a_quer ist konstant, und eine Längsbeschleunigung a_längs ist in etwa null.
- – Dann entsteht ein (gegebenenfalls zu Testzwecken künstlich erzeugter) Fehler in der Antriebseinrichtung 17 oder in einem Fahrpedalsensor oder in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15, wodurch in der Antriebseinrichtung 17 ein sehr großes oder sogar ein maximal mögliches Antriebsmoment erzeugt wird.
- – Dadurch kommt es zu einem ungewollten Durchdrehen der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs 10 und in weiterer Folge – ohne Gegenmaßnahme – zum Verlassen der gewählten Fahrspur auf der Kreisbahn 12. Sofern die Hinterräder 24 angetrieben werden, kann ein Übersteuern des Kraftfahrzeugs 10 als zusätzliche Folge entstehen.
- – Sobald entsprechend obiger Gleichung (4) ein Fehler erkannt wird, kann die Antriebseinrichtung 17 mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15 in kürzest möglicher Zeit stark gedrosselt oder sogar abgeschaltet werden, mit dem Ziel, dass das Kraftfahrzeug 10 ohne eine durch den Fahrer veranlasste Maßnahme, insbesondere ohne eine Betätigung eines Lenkrads, die gewählte Fahrspur auf der Kreisbahn 12 im Wesentlichen beibehält.
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3 zeigt mittels eines Blockdiagramms ein Schema für ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere für eine beschleunigungsbasierte Überwachung des Kraftfahrzeugs 10.
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In einem Block 50 wird gemäß obiger Gleichung (4) die kombinierte Beschleunigungsgröße aus der absoluten Beschleunigung und der rotatorischen Beschleunigung ermittelt. Vorliegend erfolgt dies mittels einer Summe aus einem Betrag der absoluten Beschleunigung a_abs und einem Betrag der rotatorischen Beschleunigung a_rot. Anschließend erfolgt ebenfalls unter Verwendung der Gleichung (4) ein Vergleich zwischen der derart ermittelten kombinierten Beschleunigungsgröße mit der maximal zulässigen Beschleunigung a_zul_max. Die maximal zulässige Beschleunigung a_zul_max entspricht dem vorgebbaren Schwellwert.
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Die in der 3 links bzw. unterhalb von dem Block 50 dargestellten Blöcke ermitteln Eingangsgrößen für den beschriebenen Vergleich im Block 50. In einem Block 52 kann ein Fahrerwunsch beispielsweise aus einer Position eines Fahrpedals und/oder einer Position eines Bremspedals ermittelt werden. Insbesondere wird im Block 52 der vorgebbare Schwellwert bzw. die maximal zulässige Beschleunigung a_zul_max in Abhängigkeit von einer Position mindestens eines Bedienelements des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere in Abhängigkeit von einer Position eines Fahrpedals und/oder eines Bremspedals vorgegeben.
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Alternativ kann der Schwellwert bzw. die maximal zulässige Beschleunigung a_zul_max unabhängig von der Position des Fahrpedals oder der Position des Bremspedals vorgegeben sein. Beispielsweise kann die maximal zulässige Beschleunigung a_zul_max in Abhängigkeit von einer maximal zulässigen Querbeschleunigung vorgegeben sein. Die derart im Block 52 ermittelten Größen werden an den Block 50 übermittelt.
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In einem Block 54 wird (vorzugsweise unter Verwendung eines Längsbeschleunigungssensors) die Längsbeschleunigung a_längs ermittelt. In einem Block 56 wird (vorzugsweise unter Verwendung eines Querbeschleunigungssensors) die Querbeschleunigung a_quer ermittelt. Die Längsbeschleunigung a_längs und die Querbeschleunigung a_quer werden nachfolgend beide an einen Block 58 übermittelt. In dem Block 58 wird die absolute Beschleunigung a_abs gemäß obiger Gleichung (3) ermittelt. Dazu wird in einem Block 60 der Lenkwinkel δ ermittelt und ebenfalls an den Block 58 übermittelt. In dem Block 58 wird aus dem Lenkwinkel δ gemäß der Gleichung (2) der Schwimmwinkel β des Kraftfahrzeugs 10 ermittelt.
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Die in dem Block 58 ermittelte absolute Beschleunigung a_abs wird nachfolgend an den bereits beschriebenen Block 50 übermittelt. Außerdem erfolgt in einem Block 62 eine Ermittlung der rotatorischen Beschleunigung a_rot bzw. eine Ermittlung von rotatorischen Beschleunigungsanteilen a_rot. Das in dem Block 62 ermittelte Ergebnis wird ebenfalls an den Block 50 übermittelt. Somit liegen in dem Block 50 alle Eingangsgrößen für die Durchführung des durch die Gleichung (4) charakterisierten Vergleichs vor.
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In dem Block 50 wird die kombinierte Beschleunigungsgröße mit dem vorgebbaren Schwellwert verglichen, siehe dazu die obige Gleichung (4). In Abhängigkeit von dem in dem Block 50 ermittelten Ergebnis erfolgt in einem nachfolgenden Block 64 gegebenenfalls eine Fehlerreaktion. Insbesondere kann dann, wenn der vorgebbare Schwellwert a_zul_max überschritten wird, die Antriebseinrichtung 17 und/oder die Bremseinrichtung 19 und/oder die Lenkeinrichtung 21 des Kraftfahrzeugs 10 derart gesteuert werden, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 zumindest zeitweise gesenkt werden kann.
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Insbesondere kann als Fehlerreaktion eine starke Drosselung oder sogar eine Abschaltung der Antriebseinrichtung 17, also beispielsweise der Brennkraftmaschine, erfolgen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, das Kraftfahrzeug 10 auf seiner Fahrspur in der Kreisbahn 12 stabil zu halten.
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Vorzugsweise wird das durch die 3 beschriebene Verfahren in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 15 durchgeführt. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dieses nur durchgeführt, wenn der Lenkwinkel δ ungleich Null ist. Dadurch können eventuelle unerwünschte Reaktionen des Verfahrens bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs 10 vermieden werden.
