DE102016214564A1 - Method and control system for driving dynamics control of a vehicle and vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuersystem zur Fahrdynamikregelung eines Fahrzeugs (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches mit mindestens einem Vorderrad (2) und mit mindestens einem Hinterrad (3) ausgebildet ist, mit den Schritten: Erfassen eines oder mehrerer Werte mindestens einer für den Fahrzustand des Fahrzeugs (1) charakteristischen Größe am Fahrzeug (1) und/oder von deren zeitlicher Entwicklung, Bestimmen aus erfassten Werten der mindestens einen Größe und/oder aus deren zeitlicher Entwicklung, ob sich das Fahrzeug (1) in einem Driftzustand befindet, beim Vorliegen eines Driftzustandes gesteuertes Ausüben einer Bremskraft auf das mindestens eine Vorderrad (2), wobei ein Maß und/oder ein zeitlicher Verlauf der Bremskraft so gewählt und/oder gesteuert oder geregelt eingestellt sind oder werden, dass sich über eine sich ergebende Radlängskraft (FxV) und über einen Schwimmwinkel (β) eine Radquerkraft (FyV) an dem mindestens einen Vorderrad (2) ausbildet und dadurch die Gierbeschleunigung (Ψ.. ) des Fahrzeugs (1) nicht ansteigt und insbesondere temporär sinkt.The invention relates to a method and a control system for vehicle dynamics control of a vehicle (1), in particular of a motor vehicle, which is formed with at least one front wheel (2) and at least one rear wheel (3), comprising the steps of: detecting one or more values of at least one for the driving state of the vehicle (1) characteristic size on the vehicle (1) and / or their temporal evolution, determining from detected values of at least one size and / or from their temporal evolution, whether the vehicle (1) is in a drift condition , in the presence of a drift condition controlled exertion of a braking force on the at least one front wheel (2), wherein a measure and / or a time course of the braking force are so selected and / or controlled or regulated set or are that over a resulting Radlängskraft ( FxV) and via a slip angle (β) a wheel lateral force (FyV) on the at least one front wheel (2) forms and thereby the yaw acceleration (Ψ ..) of the vehicle (1) does not rise and in particular temporarily decreases.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrdynamikregelung eines Fahrzeugs, ein Steuersystem zur Fahrdynamikregelung eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere auch ein Verfahren und ein Steuersystem zur Fahrdynamikregelung eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug als solches. The present invention relates to a method for vehicle dynamics control of a vehicle, a vehicle dynamics control system and a vehicle. In particular, the present invention also relates to a method and a control system for driving dynamics control of a motor vehicle and a motor vehicle as such.
Im Bereich der Fahrzeugtechnik und insbesondere bei Kraftfahrzeugen erfreuen sich Fahrassistenzsysteme im Allgemeinen einer steigenden Beliebtheit. Bekannte Fahrassistenzsysteme sollen den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit erhöhen. So werden ESP-Systeme und DSR-Systeme vorgesehen, um die Stabilität von Fahrzeugzeugen im Betrieb zu steigern. Derartige Systeme greifen häufig dann ein, wenn sich eine fahrkritische Situation erst anbahnt, so dass ein Fahrrisiko, gerade für den unerfahrenen Fahrer, von vornherein vermieden wird. In the field of vehicle technology and especially in motor vehicles, driver assistance systems generally enjoy increasing popularity. Known driver assistance systems are intended to increase ride comfort and driving safety. Thus, ESP systems and DSR systems are provided to increase the stability of vehicle tools in operation. Such systems often intervene when a driving-critical situation is just starting, so that a driving risk, especially for the inexperienced driver, is avoided from the outset.
Andererseits gibt es Fahrsituationen, bei welchem ein derartiger Eingriff als zu restriktiv und bevormundend empfunden wird. Dies betrifft insbesondere den versierten oder sportlichen Fahrer, der Fahrsituationen in einem größeren Dynamikbereich erleben möchte, zum Beispiel einen Zustand des Driftens des Fahrzeugs. On the other hand, there are driving situations in which such intervention is perceived as too restrictive and patronizing. This particularly concerns the savvy or sporty driver who wants to experience driving situations in a wider dynamic range, for example a state of drifting of the vehicle.
Bisherige Fahrassistenzsysteme sind nicht in der Lage, derartige dynamische Grenzbereiche einerseits zuzulassen und andererseits dennoch für die notwendige Fahrsicherheit zu sorgen. Previous driver assistance systems are not able to allow such dynamic limits on the one hand and on the other hand to ensure the necessary driving safety.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein System zur Fahrdynamikregelung eines Fahrzeugs sowie ein Fahrzeug als solches bereitzustellen, bei welchen ein Betrieb in einem erweiterten Fahrdynamikbereich möglich ist, ohne dass Abstriche an der Fahrsicherheit hingenommen werden müssen. The invention is based on the object to provide a method and a system for driving dynamics control of a vehicle and a vehicle as such, in which an operation in an extended range of vehicle dynamics is possible without compromising the driving safety must be accepted.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Fahrdynamikregelung eines Fahrzeugs erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, bei einem System zur Fahrdynamikregelung erfindungsgemäß den mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 und bei einem Fahrzeug erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche. The object underlying the invention is in a method for vehicle dynamics control of a vehicle according to the invention with the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fahrdynamikregelung eines Fahrzeugs geschaffen, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches mit mindestens einem Vorderrad und mit mindestens einem Hinterrad ausgebildet ist, mit den Schritten:
- (S1) Erfassen eines oder mehrerer Werte mindestens einer für den Fahrzustand des Fahrzeugs charakteristischen Größe am Fahrzeug und/oder von deren zeitlicher Entwicklung,
- (S2) Bestimmen aus erfassten Werten der mindestens einen Größe und/oder aus deren zeitlicher Entwicklung, ob sich das Fahrzeug in einem Driftzustand befindet,
- (S3) beim Vorliegen eines Driftzustandes gesteuertes Ausüben einer Bremskraft auf das mindestens eine Vorderrad (
2 ),
- (S1) detecting one or more values of at least one characteristic of the driving condition of the vehicle on the vehicle and / or of its temporal evolution,
- (S2) determining from detected values of the at least one size and / or from their temporal evolution whether the vehicle is in a drift state,
- (S3) in the presence of a drift condition controlled exerting a braking force on the at least one front wheel (
2 )
Ein Kernaspekt der vorliegenden Erfindung ist zunächst ein Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Driftzustands des Fahrzeuges zu bestimmen, und nur für den Fall, dass ein Driftzustand am Fahrzeug bereits vorliegt, zusätzlichen Maßnahmen zu ergreifen, die das Ziel haben, das Fahrzeug quasistabil im Driftzustand zu halten. A key aspect of the present invention is first to determine the presence or absence of a drift condition of the vehicle, and to take additional measures aimed at keeping the vehicle quasi-stable in drift condition only in the event that a drift condition already exists on the vehicle.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass beim Vorliegen eines Driftzustands in gesteuerter Art und Weise eine Bremskraft auf ein oder mehrere Vorderräder des Fahrzeugs ausgeübt wird. Die Bremskraft führt in Bezug auf das jeweilige Vorderrad zu einer Radlängskraft und über den im Driftzustand vorliegenden Schwimmwinkel in Abhängigkeit von dessen Größe zu einer Reifenkraft, die durch den Vorderradeinschlagwinkel eine Querkraft in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse ausübt. This is inventively achieved in that in the presence of a drift state in a controlled manner, a braking force is exerted on one or more front wheels of the vehicle. The braking force results in respect of the respective front wheel to a longitudinal wheel force and the present in the drift state slip angle as a function of its size to a tire force that exerts a lateral force by the front wheel angle with respect to the vehicle longitudinal axis.
Diese durch das Anbremsen absichtsvoll erzeugte Querführungskraft führt in Zusammenhang mit der Bewegungsgleichung des Fahrzeugs und dem sich neu einstellenden Momentengleichgewicht zu einer Dämpfung der Gierbeschleunigung und damit zu einem Unterdrücken einer weiteren Steigerung der Gierrate des Fahrzeugs. This intentionally generated by the braking transverse traction leads in connection with the equation of motion of the vehicle and the newly adjusting moment equilibrium to a damping of the yaw acceleration and thus to suppressing a further increase in the yaw rate of the vehicle.
Im Endeffekt wird also die Gierrate des Fahrzeugs stabilisiert. Dies bedeutet, dass der kritische Zustand, nämlich der Driftzustand, des Fahrzeugs ebenfalls stabilisiert, zumindest jedoch nicht absichtsvoll reduziert wird. Ein Überschwingen des Fahrzeugs in der einen oder in der anderen Richtung in Bezug auf den Schwimmwinkel wird dadurch verhindert und das Auftreten des Driftzustandes kann voll ausgekostet werden. As a result, the yaw rate of the vehicle is stabilized. This means that the critical state, namely the drift state, of the vehicle is also stabilized, or at least not deliberately reduced. An overshoot of the vehicle in one or the other direction with respect to the slip angle is thereby prevented and the occurrence of the drift condition can be fully savored.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind oder werden das Maß – z.B. im Sinne einer Stärke oder Intensität – und/oder der ein zeitlicher Verlauf der Bremskraft so gewählt und/oder gesteuert oder geregelt eingestellt, dass dadurch die Gierbeschleunigung Ψ .. des Fahrzeugs auf den Wert null hin eingestellt wird und/oder temporär negative Werte annimmt. In a preferred embodiment, the measure-or, for example, in terms of intensity or intensity-and / or the chronological course of the braking force are selected and / or controlled or regulated such that the yaw acceleration Ψ of the vehicle is set to zero is set and / or temporarily assumes negative values.
In Abhängigkeit von Parametern des Fahrzeugs, der Umgebung und/oder des Fahrers können Dynamikbereiche für den Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens festgelegt werden. Depending on parameters of the vehicle, the environment and / or the driver, dynamic ranges for the operation of the method according to the invention can be defined.
So ist es gemäß einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Maß und/oder der zeitliche Verlauf der Bremskraft so gewählt und/oder gesteuert oder geregelt eingestellt sind oder werden, dass dadurch die Gierrate Ψ . des Fahrzeugs in einem Bereich zwischen einem vorbestimmten ersten, niedrigeren Schwellenwert Ψ .1 und einem vorbestimmten zweiten, höheren Schwellenwert Ψ .2 eingestellt ist oder wird. Thus, it is provided according to another embodiment of the method according to the invention, that the degree and / or the time course of the braking force are so selected and / or controlled or regulated set, or thereby, that the yaw rate Ψ. of the vehicle in a range between a predetermined first, lower threshold Ψ. 1 and a predetermined second, higher threshold Ψ. 2 is set or will.
Das Maß des Driftens ist unter anderen über die Schräglaufwinkel beschreibbar und feststellbar. The degree of drift is writable and identifiable among others via the slip angle.
Die Schräglaufwinkel eignen sich ebenfalls zur Einstellung des Dynamikbereichs für das erfindungsgemäße Verfahren. The slip angles are also suitable for adjusting the dynamic range for the method according to the invention.
Dazu kann es bei einer anderen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das Maß und/oder der zeitliche Verlauf der Bremskraft so gewählt und/oder gesteuert oder geregelt eingestellt sind oder werden, dass dadurch die Schräglaufwinkeldifferenz Δαc zwischen einem Schräglaufwinkel αV eines Vorderrades des Fahrzeugs und einem Schräglaufwinkel αH eines Hinterrades des Fahrzeugs einen negativen Wert annimmt oder beibehält, insbesondere in einem Bereich zwischen einem ersten, niedrigeren Schwellenwert Δα1 und einem zweiten, höheren Schwellenwert Δα2. For this purpose, it may be provided in another embodiment of the method according to the invention, that the measure and / or the time course of the braking force are selected and / or controlled or regulated, or thereby, that thereby the slip angle difference Δα c between a slip angle α V of a front wheel of the vehicle and a slip angle α H of a rear wheel of the vehicle assumes or retains a negative value, in particular in a range between a first, lower threshold Δα 1 and a second, higher threshold Δα 2 .
Es bieten sich unterschiedliche Möglichkeiten an, das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Driftzustandes des Fahrzeugs zu erkennen. There are various ways to detect the presence or absence of a drift condition of the vehicle.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Schritt S2 auf das Vorliegen eines Driftzustandes beim Fahrzeug erkannt, wenn
- (A) eine Schräglaufwinkeldifferenz Δαc zwischen einem Schräglaufwinkel αV eines Vorderrades des Fahrzeugs und einem Schräglaufwinkel αH eines Hinterrades des Fahrzeugs zu einem oder zu mehreren Zeitpunkten negative Werte annimmt und
- (B) für alle negativen Werte der Schräglaufwinkeldifferenz Δαc die Gierrate Ψ . des Fahrzeugs zu einem oder zu mehreren Zeitpunkten Werte in einem Bereich zwischen einem dritten, niedrigeren Schwellenwert Ψ .3 und einem vierten, höheren Schwellenwert Ψ .4 annimmt.
- (A) assumes a skew angle difference Δα c between a slip angle α V of a front wheel of the vehicle and a slip angle α H of a rear wheel of the vehicle at one or more times negative values, and
- (B) for all negative values of the skew angle difference Δα c the yaw rate Ψ. of the vehicle at one or more times, values in a range between a third, lower threshold Ψ. 3 and a fourth, higher threshold Ψ. 4 assumes.
Um das Vorliegen oder Nichtvorliegen eines Driftzustandes zu erkennen und dessen Stabilität zu gewährleisten, können verschiedene Messgrößen am Fahrzeug erfasst werden, welche den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs charakterisieren. In order to detect the presence or absence of a drift condition and to ensure its stability, different measured variables can be detected on the vehicle, which characterize the current driving condition of the vehicle.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit vorgesehen, dass im Schritt (S1) des Erfassens ein oder mehrere Werte einer oder mehrerer der folgenden Größen erfasst werden:
- – eine Gierrate (Ψ .) des Fahrzeugs (
1 ), - – eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs (
1 ), - – eine Raddrehzahl eines oder mehrerer Räder (
2 ,3 ) des Fahrzeugs (1 ), - – eine Lenkkraft und insbesondere eine Zahnstangenkraft des Fahrzeugs (
1 ), - – einen Schräglaufwinkel (αV) eines Vorderrades (
2 ) des Fahrzeugs (1 ), - – einen Schräglaufwinkel (αH) eines Hinterrades (
3 ) des Fahrzeugs (1 ), - – einen Schwimmwinkel (β) des Fahrzeugs (
1 ) und/oder - – einen Lenkwinkel (αV) eines Rades des Fahrzeugs.
- A yaw rate (Ψ) of the vehicle (
1 ) - A lateral acceleration of the vehicle (
1 ) - A wheel speed of one or more wheels (
2 .3 ) of the vehicle (1 ) - A steering force and in particular a rack force of the vehicle (
1 ) - A slip angle (α V ) of a front wheel (
2 ) of the vehicle (1 ) - A slip angle (α H ) of a rear wheel (
3 ) of the vehicle (1 ) - A slip angle (β) of the vehicle (
1 ) and or - - A steering angle (α V ) of a wheel of the vehicle.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird dabei unter einem Erfassen eine direkte oder indirekte Bestimmung durch Messung, gegebenenfalls unter Einbeziehung von Berechnungs- und/oder Schätzalgorithmen verstanden. For the purposes of the present invention, a detection means a direct or indirect determination by measurement, if appropriate involving calculation and / or estimation algorithms.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein System zur Fahrdynamikregelung eines Fahrzeugs geschaffen, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welches mit mindestens einem Vorderrad und mit mindestens einem Hinterrad ausgebildet ist, welches eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren und/oder in einem solchen Verfahren verwendet zu werden. According to a further aspect of the present invention, a system is also provided for vehicle dynamics control of a vehicle, in particular of a motor vehicle which is designed with at least one front wheel and at least one rear wheel which is set up, uses a method according to the invention and / or in such a method become.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems weist dieses
- (I) eine Einheit zum Erfassen eines oder mehrerer Werte mindestens einer für den Fahrzustand des Fahrzeugs charakteristischen Größe am Fahrzeug und/oder von deren zeitlicher Entwicklung,
- (II) eine Einheit zum Bestimmen – aus erfassten Werten der mindestens einen Größe und/oder aus deren zeitlicher Entwicklung – ob sich das Fahrzeug in einem Driftzustand befindet,
- (III) eine Einheit zum gesteuerten Ausüben einer Bremskraft auf das mindestens eine Vorderrad beim Vorliegen eines Driftzustandes,
- (I) a unit for detecting one or more values of at least one characteristic variable of the vehicle on the driving condition of the vehicle and / or of its temporal evolution,
- (II) a unit for determining - from detected values of at least one size and / or their evolution over time - whether the vehicle is in a drift condition,
- (III) a unit for controlled application of a braking force to the at least one front wheel in the presence of a drift condition,
Das System ist vorteilhafterweise eingerichtet, ein Maß und/oder einen zeitlichen Verlauf der Bremskraft so zu wählen und/oder gesteuert oder geregelt einzustellen, dass sich über eine sich ergebende Radlängskraft FxV und über einen Schwimmwinkel β ein nicht verschwindender Querkraftanteil FyV an der Vorderachse, insbesondere an dem mindestens einen Vorderrad ausbildet und dadurch die Gierbeschleunigung Ψ .. des Fahrzeugs nicht ansteigt und insbesondere temporär sinkt. The system is advantageously set up to select a measure and / or a chronological progression of the braking force and / or to set or control it in such a way that a non-disappearing transverse force component F yV at the front axle is obtained via a resulting longitudinal wheel force F xV and over a slip angle β , in particular on which forms at least one front wheel and thereby the yaw acceleration Ψ .. of the vehicle does not rise and in particular temporarily decreases.
Ferner wird durch die vorliegende Erfindung auch ein Fahrzeug und insbesondere ein Kraftfahrzeug geschaffen. Kernaspekt des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist das Vorsehen eines Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Betrieb ist das erfindungsgemäße Fahrzeug somit in der Lage, einen Driftzustand des Fahrzeugs zu erkennen und Maßnahmen zu aktivieren, die diesen Driftzustand quasi stabil beibehalten, um dem Fahrer in einem sportlichen Fahrmodus zu unterstützen. Furthermore, the present invention also provides a vehicle and in particular a motor vehicle. The key aspect of the vehicle according to the invention is the provision of a control system according to the present invention. In operation, the vehicle according to the invention is thus able to detect a drifting state of the vehicle and to activate measures which maintain this drift state quasi-stable in order to assist the driver in a sporty driving mode.
Es können zusätzlich oder alternativ auch folgende Aspekte aufgegriffen werden:
Zur Erkennung eines Driftzustandes können
- – ein oder mehrere Fahrzustandsgrößen zur Ermittlung eines Fahrzeugistzustandes, zum Beispiel eine Querbeschleunigung und/oder eine Gierrate,
- – ein oder mehrere Fahrzustandsgrößen zur Ermittlung eines Fahrzeugsollzustandes, insbesondere analog zum Fahrzeugistzustand, und/oder
- – der Schwimmwinkel, beispielsweise durch einen Beobachter,
To detect a drift condition can
- One or more driving state variables for determining a vehicle actual state, for example a lateral acceleration and / or a yaw rate,
- One or more driving state variables for determining a desired vehicle state, in particular analogously to the vehicle actual state, and / or
- The float angle, for example by an observer,
Zur Erkennung des Einflusses der Vorderradkräfte können
- – ein Lenkwinkel und/oder
- – eine Zahnstangenkraft, beispielsweise durch eine Beobachter,
- A steering angle and / or
- A rack-and-pinion force, for example by an observer,
Zur Begrenzung der Gierbeschleunigung lässt sich durch einen Bremseingriff des kurveninnerern oder kurvenäußeren Vorderrades ein ein- oder ein ausdrehendes Giermoment aufbauen. To limit the yaw acceleration can be built by a braking engagement of the inside or outside of the curve front wheel a one or a turning yaw moment.
Das Giermoment hängt von einer Grenzgierbeschleunigung ab, die beispielsweise durch Applikation ermittelt werden kann. The yaw moment depends on a limit yaw acceleration, which can be determined, for example, by application.
Das Maß der auszuübenden Bremskraft lässt sich durch das Momentengleichgewicht um die Fahrzeughochachse unter Vorgabe der Giergrenzbeschleunigung ermitteln. Kurzbeschreibung der Figuren The extent of the braking force to be exerted can be determined by the moment equilibrium around the vehicle's vertical axis while specifying the yaw limit acceleration. Brief description of the figures
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen. The illustrated features and other properties can be isolated in any form from each other and combined with each other, without departing from the gist of the invention.
Die
Anhand dieser schematischen Darstellung werden verschiedene Größen erläutert und definiert, die zur Erfassung eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs
In dem in den
In den Situationen der
Auf Grund der Fahrzeuggeschwindigkeit V liegt bei der Kurvenfahrt in einem entsprechenden Dynamikbereich eine Abweichung zwischen der Richtung der Geschwindigkeit V und der Richtung der Fahrzeuglängsachse
Des Weiteren entspricht die Fortbewegungsrichtung der Vorder- und Hinterräder
Auf Grund seiner Bewegung ergibt sich im Schwerpunkt S eine Drehung um die durch den Schwerpunkt S laufende Fahrzeughochachse. Die entsprechende Drehbewegung um den Fahrzeugschwerpunkt wird als Gieren bezeichnet und durch die Gierrate Ψ . und durch die Gierbeschleunigung Ψ .. beschrieben. Due to its movement, the center of gravity S results in a rotation about the vehicle vertical axis passing through the center of gravity S. The corresponding rotational movement about the center of gravity of the vehicle is referred to as yawing and by the yaw rate Ψ. and described by the yaw acceleration Ψ ..
Der Abstand zwischen den Aufpunkten von Vorderrad
In
Durch Wahl des Modus des Anbremsens des Vorderrades kann in rückgekoppelter Art und Weise dynamisch der Driftzustand quasi stabil gehalten werden. Insbesondere wird dabei ein weiteres und übersteigertes Eindrehen des Fahrzeugs und bei einer entsprechenden Lenkbewegung ein Gegenpendeln erfindungsgemäß verhindert. By selecting the mode of braking the front wheel, the drift state can be kept virtually stable dynamically in a feedback manner. In particular, a further and excessive screwing in of the vehicle and, in the case of a corresponding steering movement, counterbending is prevented according to the invention.
Da ein Fahrzustand auch bei einer Übersteuersituationen von der Lenkbewegung abhängig ist, lässt sich das beschriebene Konzept mit Lenkmomentempfehlungen koppeln. Since a driving condition is dependent on the steering movement even in an oversteer situation, the described concept can be coupled with steering torque recommendations.
Entscheidend ist im Rahmen der Erfindung die Empfehlung sein, eine Gegenlenkbewegung nicht über das notwendige Maß hinaus auszuführen, insbesondere um die Intensität eines Gegenpendlers zu reduzieren. Decisive in the context of the invention is the recommendation not to carry out a counter-steering movement beyond the necessary extent, in particular in order to reduce the intensity of a counter-pendulum.
Auch die Erweiterung einer DSR-Funktionalität wäre denkbar, wobei ein Gegenlenkmoment (applikativ) ab einem Lenkwinkel (applikativ) im Bereich des Schwimmwinkels aufgebaut wird, welches dem Fahrer bei einer überzogenen Lenkbewegung eine Dämpfung signalisiert. The extension of a DSR functionality would be conceivable, with a counter-steering torque (applicative) is built up from a steering angle (applicative) in the area of the slip angle, which signals the driver at a coated steering movement damping.
Am Fahrzeug werden dabei im Abschnitt T0 insbesondere die Gierrate, die Querbeschleunigung, die Raddrehzahl und die Lenkkraft oder Zahnstangenkraft die Lenkung ermittelt. In particular, the yaw rate, the lateral acceleration, the wheel speed and the steering force or rack-and-pinion steering force are determined on the vehicle in section T0.
Dann wird im Abschnitt T1 festgestellt, ob der Beginn eines Übersteuerns vorliegt oder ansteht. Then, it is determined in the section T1 whether the beginning of oversteer is present or pending.
Dann wird auf Grund verschiedener Kriterien im Abschnitt T2 eine Eingriffsstrategie ausgewählt. Die verschiedenen Kriterien beinhalten auch das An- oder Abschalten entsprechender Fahrassistenzkomponenten, zum Beispiel im Cockpit des Fahrzeugs. Then, an intervention strategy is selected based on various criteria in section T2. The various criteria also include the or switching off corresponding driver assistance components, for example in the cockpit of the vehicle.
Gemäß einer ersten Strategie kann zum Beispiel im Abschnitt T4 ein ESP-System eingeschaltet sein. Zielsetzung eines ESP-Systems ist die Vorabvermeidung eines Übersteuerns. Es wird durch gezieltes Beeinflussen von Lenkung, Bremsung und/oder Motor versucht, die Schräglaufwinkeldifferenz Δαc = αV – αH strikt positiv zu halten, so dass die Bedingung Δαc ≥ 0 erfüllt ist. Der Eingriff erfolgt durch entsprechendes Anbremsen auf ein oder mehreren Vorderrädern
Alternativ dazu können gemäß Abschnitt T5 das ESP-System und jegliches andere System abgeschaltet sein. In diesem Fall erfolgt die Regelung der Fahrzeugdynamik allein durch die vom Fahrer ergriffenen Manipulationen, Bremsung und/oder Motoransteuerung. Ein Systemeingriff in automatischer oder halbautomatischer Weise ist in diesem Fahrmodus nicht vorgesehen. Alternatively, according to section T5, the ESP system and any other system may be disabled. In this case, the control of the vehicle dynamics takes place solely by the manipulations, braking and / or motor control taken by the driver. A system intervention in automatic or semi-automatic manner is not provided in this driving mode.
Erfindungsgemäß erfolgt ein Eingriff gemäß Abschnitt T3 nur dann, wenn ein Driftzustand vorliegt und auch beabsichtigt ist. According to the invention, an intervention according to section T3 only takes place when a drift condition exists and is also intended.
Zielsetzung ist hier unter anderem die Vermeidung so genannter Gegenpendelbewegungen. Dies wird erreicht, indem die Gierrate Ψ . unterhalb eines Schwellenwerts eingestellt wird, und zwar für den Fall, dass eine Drift vorliegt, dass also die Querlaufwinkeldifferenz negative Werte aufweist, nämlich gemäß der Beziehung
Der Eingriff erfolgt durch eine entsprechende Bremsaktuierung an einem oder mehreren Vorderrädern
Nach einer initialen Startphase wird dabei in einem Anfangsschritt S0 geprüft, ob die Durchführung einer Fahrassistenz im so genannten Driftmodus überhaupt gewünscht wird. Ist dies der Fall, so findet ein Übergang zum nachfolgenden Verarbeitungsschritt S1 statt. Ist dagegen manifest, dass der Driftmodus nicht gewünscht wird, zum Beispiel durch Setzen oder Nichtsetzen eines entsprechenden Flags, dann geht der Verarbeitungsfluss zum Endschritt und entsprechend zu einem Rücksprung zu einer Hauptverarbeitung zurück. After an initial start phase, it is checked in an initial step S0 whether the implementation of a driving assistance in the so-called drift mode is even desired. If this is the case, a transition to the subsequent processing step S1 takes place. On the other hand, if it is manifest that the drift mode is not desired, for example, by setting or not setting a corresponding flag, then the processing flow returns to the final step and corresponding to a return to a main processing.
Wird dagegen eine Fahrdynamikassistenz im Driftmodus erwünscht, so folgt die Verarbeitung mit dem Schritt S1, nämlich dem Erfassen eines oder mehrerer Werte mindestens einer für den Fahrzustand des Fahrzeugs
Dieser Verarbeitungsschritt S1 weist einen ersten Teilschritt S1-1 mit der eigentlichen Erfassung von Messwerten und einen zweiten Teilschritt S1-2 zur Auswertung und Zwischenbewertung der erfassten Werte auf. This processing step S1 has a first sub-step S1-1 with the actual acquisition of measured values and a second sub-step S1-2 for the evaluation and intermediate evaluation of the detected values.
Im anschließenden Schritt S2 wird geprüft, ob ein Driftzustand vorliegt. In the subsequent step S2, it is checked whether a drift condition exists.
Wird im Schritt S2 festgestellt, dass kein Driftzustand vorliegt, so findet ein Übergang zurück zum Schritt S0 statt und bietet die Möglichkeit, dass der Ablauf wieder verlassen wird, z.B. dann, wenn das Flag eines Wunsches für den Driftmodus nicht gesetzt ist oder inzwischen zurückgesetzt wurde. If it is determined in step S2 that there is no drift state, then a transition back to step S0 takes place and offers the possibility that the process will leave again, e.g. when the flag of a desire for the drift mode is not set or has been reset meanwhile.
Wird im Schritt S2 aus den erfassten Werten der mindestens einen Größe und/oder aus deren zeitlicher Entwicklung dagegen bestimmt, dass sich das Fahrzeug
Dazu findet in einem ersten Teilschritt S3-1 die Bestimmung des Maßes und/oder eines zeitlichen Verlaufs der auszuübenden Bremskraft statt. For this purpose, in a first substep S3-1, the determination of the measure and / or a time profile of the braking force to be exercised takes place.
Im nachfolgenden Teilschritt S3-2 werden dann das Maß und/oder der zeitliche Verlauf, die für die Bremskraft bestimmt wurden, verwendet, um die entsprechende Bremskraft auf ein Vorderrad
Nach dem Ausüben der Bremskraft erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S0, mit erneuter Erfassung der für den Fahrzustand des Fahrzeugs aktuell repräsentativen Messwerte. After exerting the braking force, a return to step S0 ensues, with renewed detection of the measurement values currently representative of the driving state of the vehicle.
Im Zusammenhang mit dem ersten Teilschritt S3-1 zur Bestimmung des Maßes und/oder eines zeitlichen Verlaufs der auszuübenden Bremskraft können auch verschiedene Regelkreisaspekte verwirklicht werden. Dieses sind bespielhaft in den Darstellungen der
Eine Alternative zur Berechnung der notwendigen Bremskräfte an der Vorderachse ist die Vorgabe eines Giermomentes an ein Steuergerät
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
Im Bereich dynamischer Fahrsituationen gelten einerseits Übersteuersituationen durch Nichtlinearitäten des Reifenseitenkraftverhaltens als anspruchsvolle Fahraufgaben. Gleichzeitig steigen die Fahrleistungen der entwickelten PKW stetig an. These and other features and characteristics of the present invention will be further elucidated with reference to the following statements:
In the field of dynamic driving situations, on the one hand, oversteer situations due to nonlinearities of the tire side force behavior are regarded as demanding driving tasks. At the same time, the performance of the developed passenger cars is steadily increasing.
Zur Unterstützung der – insbesondere sportlich versierten – Fahrer in fahrphysikalisch kritischen Fahrsituationen bei der Fahrzeugbeherrschung, existieren bereits verschiede Stabilitätsfunktionen, beispielsweise das ESP mit radindividuellen Bremseingriffen und das DSR mit Lenkmomentempfehlungen. To support the - especially athletic - driver in driving physics critical driving situations in the vehicle control, there are already various stability functions, such as the ESP with wheel-specific braking interventions and the DSR with steering torque recommendations.
Herkömmliche Lösungen zur Beherrschung einer Übersteuersituation haben stets das Ziel, dem Übersteuern entgegenzuwirken. Dabei einer Situation des Übersteuerns vor ihrer Ausbildung bereits entgegengewirkt und somit bei ihrer Entstehung verhindert. Conventional solutions for controlling an oversteer situation always have the goal of counteracting oversteer. A situation of oversteer before their training already counteracted and thus prevented in their creation.
Eingriffe durch das ESP reduzieren z.B. dabei das Eindrehen des Fahrzeuges und somit durch die abnehmende Geschwindigkeit die Kritikalität der Fahrsituation. Interventions by the ESP reduce e.g. while driving the vehicle and thus by the decreasing speed of the criticality of the driving situation.
Eingriffe in das Lenkmoment geben dem Fahrer dagegen eine Lenkrichtungsempfehlung, um durch Gegenlenken in Richtung des Schwimmwinkels die Übersteuersituation abzufangen. Interventions in the steering torque, however, give the driver a steering direction recommendation in order to counteract the oversteer situation by countersteering in the direction of the slip angle.
Beide Lösungen helfen dem Fahrer, den Eintritt in eine Übersteuersituation vorab zu vermeiden oder eine bereits bestehende Übersteuersituation zu verlassen. Die bisherigen Maßnahmen lassen folglich keinen stabilen Driftzustand zu, sondern es wird das Erreichen eines Driftzustandes vorab unterbunden. Both solutions help the driver to prevent entry into an oversteer situation in advance or to leave an existing oversteer situation. Consequently, the previous measures do not allow for a stable drift condition, but the achievement of a drift condition is prevented in advance.
Während bei reinen Lenkmomentempfehlungen der Fahrer unter Umständen durch große Lenkwinkel und Lenkwinkelgeschwindigkeiten überfordert wird, wird eine Stabilisierung durch konsequente Geschwindigkeitsreduktion beim ESP als bevormundend empfunden und geht zu Lasten des Fahrspaßes. While in pure steering torque recommendations, the driver may be overwhelmed by large steering angle and steering angle speeds, a stabilization by consistent speed reduction in the ESP is perceived as patronizing and is at the expense of driving pleasure.
Bei Lenkmomentempfehlungen besteht weiterhin die Gefahr, einen Fahrer zu großen Lenkbewegungen zu motivieren. Diese können eine Überreaktion des Fahrzeuges provozieren und eine Gegenpendelbewegung des Fahrzeuges hervorrufen, die meist deutlich sicherheitskritischer ist, als die eigentliche Übersteuersituation. When steering torque recommendations continue to be the risk of motivating a driver to large steering movements. These can provoke an overreaction of the vehicle and cause a Gegenpendelbewegung the vehicle, which is usually much more safety-critical than the actual oversteer situation.
Zur Lösung der aufgeführten Problemstellung unterstützt das erfindungsgemäße Konzept durch Kombination von Lenk- und Bremseingriffen den Fahrer bei der Erhaltung eines quasistabilen Driftzustandes. In order to solve the stated problem, the inventive concept by combining steering and braking interventions assists the driver in maintaining a quasi-stable drift condition.
Unter Annahme einer Driftsituation, bei der ein – insbesondere sportlich versierter – Fahrer eine Gegenlenkbewegung auf oder in Richtung des Schwimmwinkels ausführt, regelt ein Längskrafteingriff an den Rädern der Vorderachse das Kräftegleichgewicht, um die Fahrzeughochachse aus. Assuming a drift situation in which a - in particular sporty - driver performs a counter-steering movement on or in the direction of the slip angle, a longitudinal force intervention on the wheels of the front axle regulates the balance of power to the vehicle's vertical axis.
Zur genaueren Beschreibung der Funktionsweise werden die in den
Im Momentengleichgewicht und ergibt sich folgender Zusammenhang als Bewegungsgleichung des betrachteten Fahrzeugs 1:
Dabei bezeichnen Ψ .. die Gierbeschleunigung, also die zweite zeitliche Ableitung des Gierwinkels Ψ, also des Fahrzeugwinkels um die Fahrzeughochachse z im Fahrzeugschwerpunkt M, die auch als Gierachse bezeichnet wird, J das Trägheitsmoment des Fahrzeugs
Erreichen die Reifenseitenkräfte FyH an den Rädern
Es herrscht dann eine Übersteuersituation wie dies in
Um ein weiteres Eindrehen des Fahrzeuges
Wird dabei aber durch den Vorderradeinschlagwinkel der Schräglaufwinkel an den Rädern
Das verbleibende Kräfte- und Momentengleichgewicht zwischen Giermoment und Einfluss der hinteren Achsseitenkraft ist dann durch die Nichtlinearität des Reifenseitenkraftverhaltens im Gleitreibungsbereich höchst instabil. The remaining balance of forces and moments between yaw moment and rear axle lateral force influence is then highly unstable due to the non-linearity of tire side force behavior in the sliding friction area.
Bis zu einer Grenzgierrate führt die Reifenseitenkraft an den Rädern der Hinterachse zu einer ausdrehenden Gierbewegung. Diese gegenläufige Gierbewegung erfordert eine entsprechende Reaktion des Fahrers, um ein Schleudern des Fahrzeuges in entgegengesetzte Richtung zu verhindern. Up to a limit yaw rate, the tire side force on the wheels of the rear axle results in a yawing yaw. This countervailing yaw motion requires a corresponding driver response to prevent the vehicle from spinning in the opposite direction.
Das erfindungsgemäße Konzept besteht nun unter anderem darin, diese Gegenbewegung durch eine Längskraftregelung an den Rädern der Vorderachse zu dämpfen. Durch den Einfluss von erfindungsgemäß aufgebrachten Kraftkomponente FxV ergibt dann sich ein neues Kräftegleichgewicht um die Hochachse. The concept according to the invention consists, inter alia, of damping this countermovement by means of a longitudinal force control on the wheels of the front axle. Due to the influence of force component F xV applied according to the invention , a new equilibrium of forces then results around the vertical axis.
Dieses Kräfte- und Momentengleichgewicht wird durch die Gleichung
Das Ziel der erfindungsgemäßen Längskraftregelung besteht nun darin, durch Bremskrafteingriffe – beispielsweise durch eine geeignete Funktionalität eines elektrischen Bremskraftverstärkers – die Gierbeschleunigung Ψ .. so zu dämpfen, das mit entsprechender Absicht des Fahrers die Übersteuersituation stabil erhalten bleibt und die bestehende Gierrate stabilisiert ist. The aim of the longitudinal force control according to the invention is to dampen the yaw acceleration Ψ .. by braking force interventions - for example by a suitable functionality of an electric brake booster - which, with the driver's intention, keeps the oversteer situation stable and the existing yaw rate is stabilized.
Dabei ist es wichtig, dass das Verlassen des Driftzustandes ermöglicht wird. Die Stabilisierung bzw. Dämpfung bezieht sich auf die Gegenpendelbewegung, die gedämpft werden soll, um das Schleudern in die andere Richtung zu vermeiden. Nur das Erhalten einer Übersteuersituation allein würde ggf. zum Verlassen des Sollfahrtrajektorie führen. It is important that it is possible to leave the drift state. The stabilization or damping refers to the Gegenpendelbewegung that is to be damped to prevent the spin in the other direction. Only getting an oversteer situation alone would possibly lead to leaving the target travel trajectory.
Im Gegensatz zu den Konzepten bisheriger Stabilitätsprogrammen besteht das Ziel somit nicht darin, eine Reduktion der Fahrzustandskritikalität durch geschwindigkeitsreduzierende Bremseingriffe zu bewirken. In contrast to the concepts of previous stability programs, the goal is thus not to bring about a reduction in driving state criticality through speed-reducing brake interventions.
Vielmehr geht es um einen gezielten Bremseingriff an den Rädern der Vorderachse, der durch den Kraftanteil in Fahrzeugquerrichtung zu einem quasistabilen Driftzustand führt. Die Kraftkomponente in Fahrzeuglängsrichtung führt weiterhin zu einer Geschwindigkeitsreduktion, die jedoch zur Maximierung der Kurvendurchfahrtsgeschwindigkeit minimiert wird. Rather, it is about a targeted braking intervention on the wheels of the front axle, which leads by the force component in the vehicle transverse direction to a quasi-stable drift condition. The force component in the vehicle longitudinal direction also leads to a speed reduction, which is minimized to maximize the curve passing speed.
Diese Maßnahmen erhöhen folglich die Sportlichkeit und den Spaß am Fahren. These measures therefore increase the sportiness and fun of driving.
Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und vorteilhaften Ausführungsformen anhand der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren erläuterten Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von Merkmalen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. Although the aspects and advantageous embodiments of the invention have been described in detail with reference to the embodiments explained in connection with the accompanying drawings, modifications and combinations of features of the illustrated embodiments are possible for the skilled person, without departing from the scope of the present invention, the scope of protection the appended claims are defined.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Fahrzeug vehicle
- 2 2
- Vorderrad front
- 3 3
- Hinterrad rear wheel
- 4 4
- Steuergerät, ESP-Steuergerät Control unit, ESP control unit
- FyV F yV
- Querkraft/Seitenkraft Vorderrad Transverse force / lateral force Front wheel
- FxV F xV
- Längskraft Vorderrad Longitudinal force front wheel
- J J
- Fahrzeugträgheitsmoment um Gierachse Vehicle moment of inertia about yaw axis
- lH l H
- Hebellänge lever length
- lV l V
- Hebellänge lever length
- m m
- Fahrzeugmasse vehicle mass
- M M
- Kurvenmittelpunkt Turning center
- R R
- Kurvenradius in Bezug auf den Fahrzeugschwerpunkt S Curve radius with respect to the vehicle center of gravity S
- S S
- Fahrzeugschwerpunkt Center of gravity
- V V
- Fahrzeuggeschwindigkeit vehicle speed
- αH α H
- Schräglaufwinkel Hinterrad Slip angle rear wheel
- αV α V
- Schräglaufwinkel Vorderrad Slip angle front wheel
- β β
- Schwimmwinkel float angle
- δV δ V
- Lenkwinkel steering angle
- Δα1 Δα 1
- Schwellenwert Schräglaufwinkeldifferenz Threshold skew angle difference
- Δα2 Δα 2
- Schwellenwert Schräglaufwinkeldifferenz Threshold skew angle difference
- Δαc Δα c
- Schräglaufwinkeldifferenz Slip angle difference
- Ψ Ψ
- Gierrate yaw rate
- Ψ 1 Ψ 1
- Schwellenwert Gierrate Threshold yaw rate
- Ψ 2 Ψ 2
- Schwellenwert Gierrate Threshold yaw rate
- Ψ 3 Ψ 3
- Schwellenwert Gierrate Threshold yaw rate
- Ψ 4 4
- Schwellenwert Gierrate Threshold yaw rate
- Ψ Ψ
- Gierbeschleunigung yaw acceleration
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016214564.9A DE102016214564A1 (en) | 2016-08-05 | 2016-08-05 | Method and control system for driving dynamics control of a vehicle and vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016214564.9A DE102016214564A1 (en) | 2016-08-05 | 2016-08-05 | Method and control system for driving dynamics control of a vehicle and vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016214564A1 true DE102016214564A1 (en) | 2018-02-08 |
Family
ID=60996677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016214564.9A Pending DE102016214564A1 (en) | 2016-08-05 | 2016-08-05 | Method and control system for driving dynamics control of a vehicle and vehicle |
Country Status (1)
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DE (1) | DE102016214564A1 (en) |
Cited By (1)
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CN117141460A (en) * | 2023-08-31 | 2023-12-01 | 小米汽车科技有限公司 | Vehicle control method and device, storage medium and vehicle |
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2016
- 2016-08-05 DE DE102016214564.9A patent/DE102016214564A1/en active Pending
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