DE102015204682A1

DE102015204682A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kurvenradiusabhängigen Antriebsmomentenregelung für ein Kraftfahrzeug während einer Kurvenfahrt

Info

Publication number: DE102015204682A1
Application number: DE102015204682.6A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Baust; Patrick Lott
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-10-06
Also published as: WO2016146509A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Motormoments eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt, bei dem – vor dem Kurveneintritt oder zum Zeitpunkt des Kurveneintritts mittels einer Radar- oder Videosensorik oder mittels einer in einer Datenbank hinterlegten Karte eine den Kurvenradius der Kurve beschreibende Kurvenradiusgröße ermittelt wird und – abhängig von der Kurvenradiusgröße eine fahrerunabhängige Antriebsmomentenreduktion stattfindet.

Description

Stand der Technik
Im Rahmen einer Antriebsschlupfregelung ist es bekannt, das Antriebsmoment eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren, um ein Durchdrehen der angetriebenen Räder zu verhindern. Dort wird mittels einer in einem Fahrdynamikregler beinhalteten Sensorik ein Durchdrehen der Räder erkannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Motormoments eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt, bei dem

– vor dem Kurveneintritt oder zum Zeitpunkt des Kurveneintritts mittels einer Radar- oder Videosensorik oder mittels einer in einer Datenbank hinterlegten Karte eine den Kurvenradius der Kurve beschreibende Kurvenradiusgröße ermittelt wird und
– abhängig von der Kurvenradiusgröße eine fahrerunabhängige Antriebsmomentenreduktion stattfindet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kurvenbeginn oder bei Kurvenbeginn das Antriebsmoment des Kraftfahrzeugs fahrerunabhängig reduziert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass bereits vor dem Ende der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird, so dass ein für den Fahrer spürbares Ausbleiben eines erwarteten Traktionsaufbaus am Kurvenende vermieden wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass am Scheitelpunkt der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Maximalgeschwindigkeit für das Durchfahren der Kurve ermittelt wird und dass das Antriebsmoment so weit fahrerunabhängig reduziert wird, dass die Maximalgeschwindigkeit nicht überschritten wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenradius in die Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit eingeht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Reibwert der Fahrbahn in die Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit eingeht. Der Reibwert der Fahrbahn wird in vielen Fahrdynamikreglern bereits serienmäßig ermittelt und erlaubt eine genauere Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit, welche für das sichere Durchfahren der Kurve nicht überschritten werden sollte.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Datenbank um eine fahrzeugexterne Datenbank handelt, deren Daten auf drahtlosem Wege vom Kraftfahrzeug empfangen werden oder dass es sich bei der Datenbank um eine in einem Navigationssystem enthaltene Datenbank handelt.
Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, enthaltend Mittel, die speziell zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Steuergerät, in welchem der Programmcode zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren hinterlegt bzw. abgespeichert ist.
Die Zeichnung umfasst die 1 und 2.
1 zeigt links den Fall einer zu späten Antriebsmomentenreduktion durch den Fahrer nach Kurveneintritt, rechts den Fall einer fahrerunabhängigen rechtzeitigen Antriebsmomentenreduktion bei einem mit Kurvenradiuserkennung bzw. Kurvenradiusinformation ausgestatteten Fahrzeug.
2 zeigt links den Fall einer zu späten Antriebsmomentenzugabe durch den Fahrer nach Erreichen des Kurvenscheitelpunktes, rechts den Fall einer fahrerunabhängigen rechtzeitigen Antriebsmomentenzugabe bei einem mit Kurvenradiuserkennung bzw. Kurvenradiusinformation ausgestatteten Fahrzeug.
Das Ziel einer Fahrdynamikregelung besteht darin, das Fahrzeug auf der sicheren Seite innerhalb eines fahrphysikalischen Grenzbereichs zu halten, zugleich soll sich eine Fahrdynamikregelung bei stabiler Fahrt aber passiv verhalten. Um diese beiden Ziele zu erreichen, ist eine korrekte und zuverlässige Bestimmung des fahrphysikalischen Grenzbereichs notwendig. Durch eine Nutzung des aus anderen Fahrerassistenzsystemen bekannten momentanen Fahrbahnradius kann die Bestimmung des Grenzbereichs wesentlich verbessert werden.
Die physikalisch maximale Geschwindigkeit zum Durchfahren einer Kurve, die sogenannte Kurvengrenzgeschwindigkeit, kann aus dem Kurvenradius sowie dem Reibwert µ der Fahrbahn berechnet werden.
Dabei gilt
Dabei ist vxmax die physikalisch maximal mögliche Geschwindigkeit zum sicheren Durchfahren einer Kurve, R ist der Kurvenradius, µ ist der Reibwert, Fn ist die Summe der Radaufstandskräfte, ay ist die Querbeschleunigung und g kennzeichnet die Erdbeschleunigung.
Während sich der Reibwert µ gut schätzen lässt und die Summe der Aufstandskräfte Fn als bekannt vorausgesetzt werden kann, wird in Fahrdynamikregelungssystemen häufig angenommen, dass der Kurvenradius demjenigen Radius entspricht, den der Fahrer durch seinen Lenkwinkel gemäß dem Ackermann-Modell einstellt. Da der Fahrer erst bei Beginn einer Kurve das Lenkrad einschlägt, kann damit auch erst dann eine Geschwindigkeitsreduktion eines Fahrdynamikregelungssystems erfolgen. Hier kann eine wesentliche Verbesserung durch Nutzung einer zusätzlichen Kurvenradiusinformation erzielt werden, welche z.B. von einer Radar- oder Video- oder Umfeldsensorik stammt.
In bekannten Fahrdynamikregelungssystemen ist der Fahrer im Regelkreis inbegriffen, indem er mit der Lenkung auf eine sichtbare Straßenkrümmung reagiert. Auf die Lenkreaktion des Fahrers reagiert die Fahrdynamikreglung beispielsweise mit einer Antriebsmomentreduktion. Da sich jeder Fahrer unterschiedlich verhält, ist es schwierig, ein über mehrere Fahrer reproduzierbares Regelverhalten eines Fahrdynamikregelungssystems darzustellen.
Durch Nutzung einer externen Kurvenradiusinformation kann der Fahrer mit seinem Verhalten dem Regelkreis entkoppelt werden und somit ein reproduzierbares Reglerverhalten dargestellt werden.
Beispielhaft ist die Wirkung der Erfindung in den 1 und 2 dargestellt. Dabei bezieht sich die linke Figur jeweils auf das Kurvenverhalten eines mit einer Fahrdynamikregelung ohne zusätzliche externe Kurvenradiusinformation ausgestatteten Fahrzeugs, die rechte Figur jeweils auf ein erfindungsgemäß mit zusätzlicher externer Kurvenradiusinformation ausgestattetes Fahrzeug.
In 1 ist ein Fahrzeug 100 eingezeichnet, welches sich jeweils entlang einer Trajektorie 101 bewegen soll. Im linken Bild ist zum Kurvenbeginn 102 der Lenkeinschlag des Fahrers noch nahe Null. Die durch einen Fahrdynamikregler durchgeführte Antriebsmomentenreduktion ist deshalb sehr gering. Am Scheitelpunkt 103 der Kurve ist der Lenkeinschlag des Fahrers sehr groß und es besteht auch weiterhin eine zu hohe Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Fahrzeug untersteuert, der Fahrer fühlt sich beängstigt und geht vom Gas. Letztendlich wird damit die Kurve entlang der eingezeichneten Trajektorie, d.h. nicht optimal, durchfahren.
Im rechten Bild wird am Punkt 104 durch eine verfügbare Radiusinformation der kommenden Kurve das Antriebsmoment bereits rechtzeitig hinreichend reduziert. Der Fahrer fühlt sich am Punkt 105 jederzeit sicher und kann auf dem Gas bleiben und durchfährt die Kurve mit maximaler Geschwindigkeit. Damit kann unter Verwendung der Radiusinformation frühzeitig das Antriebsmoment reduziert werden, um eine für das Durchfahren der Kurve angepasste Geschwindigkeit einzuregeln.
In 2 wird das Fahrverhalten beim Kurvenausgang betrachtet. Ab dem Scheitelpunkt 106 wünscht sich der Fahrer im linken Bild eine ansteigende Traktion. Doch selbst am Punkt 107 nach dem Scheitelpunkt ist der Lenkwinkel noch groß und der Fahrer spürt durch die Momentenrücknahme ein Traktionsloch. Im rechten Bild wird bereits ab dem Scheitelpunkt 108 eine sich öffnende Kurve, d.h. eine Zunahme des Kurvenradius, erkannt. Die Traktion kann dann über die Aufhebung der am Kurveneingang fahrerunabhängig erfolgten Rücknahme des Antriebsmoments wieder erhöht werden. Am Punkt 109 ist ersichtlich, dass sich der gefahrene Kurvenradius der Trajektorie vergrößert und die volle Fahrbahnbreite ausgenutzt wird.
Am Kurvenausgang wird häufig zu spät das Antriebsmoment erhöht. Als Folge beschleunigt das Fahrzeug zu langsam aus der Kurve. Es tritt auch der Fall auf, dass der Fahrer ab dem Scheitelpunkt aus der Kurve heraus beschleunigen will. Möglicherweise möchte er die gesamte Fahrbahnbreite ausnutzen, d.h. sich nach außen treiben lassen. Ein ohne externe bzw. zusätzliche Kurvenradiusinformation ausgestattetes Fahrdynamikregelungssystem kennt allerdings nur die aktuell durch den Lenkwinkel vorgegebene Richtung des Fahrers, z.B. nach dem Ackermann-Modell, es kennt jedoch nicht den tatsächlichen Fahrbahnverlauf. D.h. ein solches Fahrdynamikregelungssystem kann auf den Kurvenausgang erst dann reagieren, wenn der Fahrer dies durch seine Lenkvorgabe anzeigt, insbesondere durch die Zurücknahme des Lenkwinkels.

Claims

Verfahren zur Regelung des Motormoments eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt, bei dem – vor dem Kurveneintritt oder zum Zeitpunkt des Kurveneintritts mittels einer Radar- oder Videosensorik oder mittels einer in einer Datenbank hinterlegten Karte eine den Kurvenradius der Kurve beschreibende Kurvenradiusgröße (R) ermittelt wird und – abhängig von der Kurvenradiusgröße (R) eine fahrerunabhängige Antriebsmomentenreduktion (104) stattfindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kurvenbeginn oder bei Kurvenbeginn das Antriebsmoment des Kraftfahrzeugs fahrerunabhängig reduziert wird (104).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bereits vor dem Ende der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird (108).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Scheitelpunkt der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird (108).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maximalgeschwindigkeit (vxmax) für das Durchfahren der Kurve ermittelt wird und dass das Antriebsmoment so weit reduziert wird, dass die Maximalgeschwindigkeit (vxmax) nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenradius (R) in die Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit (vxmax) eingeht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Reibwert der Fahrbahn (µ) in die Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit (vxmax) eingeht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Datenbank um eine fahrzeugexterne Datenbank handelt, deren Daten auf drahtlosem Wege vom Kraftfahrzeug empfangen werden oder dass es sich bei der Datenbank um eine in einem Navigationssystem enthaltene Datenbank handelt.
Vorrichtung, enthaltend Mittel, die speziell zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind.