DE102016217463A1 - Verfahren zur Regelung einer Kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Reglerstruktur zur Regelung, insbesondere Querregelung, einer Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei eine Soll-Trajektorie für das Kraftfahrzeug bestimmt wird und radselektive Bremseingriffe durchgeführt werden, um das Kraftfahrzeug auf der Soll-Trajektorie zu führen, wobei eine Regelung eines Kurswinkels durchgeführt wird, bei welcher ein Ist-Kurswinkel einem Soll-Kurswinkel nachgeführt wird. Die Erfindung betrifft auch ein elektronisches Bremsensteuergerät, welches die Reglerstruktur umfasst bzw. in welchem das Verfahren durchgeführt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Kraftfahrzeugbremsanlage, ein elektronisches Bremsensteuergerät sowie eine Reglerstruktur zur Regelung einer Kraftfahrzeugbremsanlage.
• Aus der DE 101 37 292 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer servounterstützten Lenkung zur Spurführung bzw. -haltung bekannt.
• Aus der DE 10 2012 204 391 A1 ist ein Bremsregelsystem in einem Kraftfahrzeug bekannt, welches radselektive Bremseingriffe durchführt, um das Fahrzeug auf einer anhand von Umfeldinformationen bestimmten Soll-Trajektorie zu führen.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine Reglerstruktur zur Regelung einer Kraftfahrzeugbremsanlage bereitzustellen, welches das Kraftfahrzeug auf einer Soll-Trajektorie führt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Reglerstruktur gemäß Anspruch 14 und ein elektronisches Bremsensteuergerät gemäß Anspruch 19 gelöst.
• Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Regelung, insbesondere Querregelung, einer Kraftfahrzeugbremsanlage durchgeführt, wobei eine Soll-Trajektorie für das Kraftfahrzeug bestimmt wird und radselektive Bremseingriffe durchgeführt werden, um das Kraftfahrzeug auf der Soll-Trajektorie zu führen, wobei eine Regelung eines Kurswinkels durchgeführt wird, bei welcher ein Ist-Kurswinkel einem Soll-Kurswinkel nachgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrzeug auf einer möglichst optimalen Trajektorie geführt werden kann, noch bevor sich eine kritische Fahrsituation ergibt.
• Bevorzugt betrifft die Erfindung ein Konzept eines Reglers zur Querregelung eines Fahrzeugs über einseitige Bremseingriffe.
• Das Verfahren wird bevorzugt als Rückfallebene zum Einsatz kommen, wenn eine Servolenkung des Fahrzeugs ausgefallen ist und der Fahrer die Führung des Fahrzeugs noch nicht übernehmen konnte.
• Bevorzugt handelt es sich um eine Regelung zum zumindest zeitweisen automatisierten oder teilautomatisierten Führen eines Fahrzeugs, wobei besonders bevorzugt zumindest ein Sensorsystem zur Erfassung des Fahrzeugumfelds vorgesehen ist.
• Bevorzugt handelt es sich um eine Regelung eines Spurführungsassistenzsystems für ein Kraftfahrzeug mit einem elektronischen Servolenksystem.
• Die Regelung unterstützt den Fahrer des Kraftfahrzeugs bevorzugt beim Fahren entlang einer ermittelten Solltrajektorie, wobei eine Abweichung des Kraftfahrzeugs von der Solltrajektorie durch selbsttätige Korrekturlenkbewegungen und/oder Korrekturbremseingriffe, vorteilhafterweise einseitige Bremseingriffe, korrigiert wird. So wird das Kraftfahrzeug auf der Solltrajektorie gehalten.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zur Querführung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt.
• Der Kurswinkel wird auch als Heading-Winkel bezeichnet.
• Der Heading-Winkel bzw. Kurswinkel (auch Richtungswinkel genannt) ist als der Winkel zwischen Nordrichtung und Zielrichtung definiert. Der Heading-Winkel bzw. Kurswinkel wird bevorzugt ausgehend von der Nordrichtung im Uhrzeigersinn angegeben. Als Kurswinkel wird also der Winkel zwischen den Magnetfeldlinien des Erdmagnetfelds und der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bezeichnet. Das Erdmagnetfeld, dessen Feldlinien zwischen dem magnetischen Nord- und Südpol verlaufen, kann als absolutes Referenzsystem aufgefasst werden, gegenüber dem sich das Fahrzeug bewegt.
• Besonders bevorzugt wird ein Regelverstärkungsfaktor der Kurswinkel-Regelung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit gewählt oder vorgegeben. Die Anpassung an die Geschwindigkeit erlaubt eine für den Fahrer komfortable und gleichzeitig effiziente Regelung.
• Besonders bevorzugt wird eine modellbasierte Kennlinie für den Regelverstärkungsfaktor gewählt oder vorgegeben.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird, insbesondere in einer Vorsteuerung, ein Soll-Giermoment anhand einer Krümmung der Soll-Trajektorie oder anhand einer Soll-Gierrate bestimmt, wobei das Soll-Giermoment in die Bestimmung der radselektiven Bremseingriffe eingeht. Die Vorsteuerung erlaubt eine Anpassung des Eingriffs, noch bevor eine Regelabweichung zustande kommt.
• Besonders bevorzugt wird das Soll-Giermoment anhand eines Modells berechnet.
• Besonders bevorzugt wird der Lenkwinkel berücksichtigt oder kompensiert. Dies geschieht vorteilhafterweise innerhalb der Vorsteuerung, bevorzugt bei der Bestimmung des Soll-Giermoments.
• Der an den Rädern eingestellte Lenkwinkel beeinflusst das Giermoment des Fahrzeugs, weshalb der Lenkwinkel bei der Regelung berücksichtigt werden muss. Entspricht die Richtung des Lenkwinkels der Krümmung der Soll-Trajektorie, so muss kein Eingriff durch die Radbremsen durchgeführt werden. Unterscheidet sich hingegen der Lenkwinkel von der Krümmung der Soll-Trajektorie, so greift die Querregelung mittels der Kraftfahrzeugbremsanlage ein. Gegebenenfalls muss der Lenkwinkel kompensiert werden, wenn er entgegen der Krümmung der Soll-Trajektorie gerichtet ist. Dies ist beispielsweise in Situationen vonnöten, in denen eine Servolenkung während eines Lenkmanövers ausfällt und das Fahrzeug über Betätigung der Bremsanlage das Manöver weiter führt, bis der Fahrer wieder die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen kann.
• Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine, insbesondere modellbasierte, Berechnung eines maximal absetzbaren Giermoments durchgeführt. Die Berechnung des maximal absetzbaren Giermoment erfolgt vorteilhafterweise unter Berücksichtigung eines Fahrbahnreibwertes und den maximalen Seitenführungskräften mittels an sich bekannter Methoden.
• Besonders bevorzugt wird ein Soll-Giermoment aus Kurswinkel-Regelung und Vorsteuerung auf das maximal absetzbare Giermoment begrenzt.
• Besonders bevorzugt wird ein aktueller Wert des Fahrbahnreibwertes bestimmt. Vorteilhafterweise wird der Wert des Fahrbahnreibwertes zur Bestimmung des maximal absetzbaren Giermoments eingesetzt.
• Besonders bevorzugt wird bei der Bestimmung des maximal absetzbaren Giermoments der Lenkwinkel und/oder eine Längsverzögerung des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine dadurch verursachte Verlagerung der Aufstandskräfte, berücksichtigt. Durch Fahrmanöver wie Bremsen/Beschleunigung oder Kurvenfahrt ändern sich die Aufstandskräfte an den Rädern des Fahrzeugs und damit die übertragbaren Seitenführungskräfte und das übertragbare Giermoment. Vorteilhafterweise werden diese Änderungen bei der Bestimmung des absetzbaren Giermoments berücksichtigt.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Verteilung eines Giermoments, insbesondere des begrenzten Soll-Giermoments, auf Vorder- und Hinterachse durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Bremskraftverteilung angepasst werden kann zwecks optimaler Übertragung der Seitenführungskräfte und Verbesserung der Stabilität.
• Besonders bevorzugt wird bei der Bestimmung des achsweise maximal absetzbaren Giermoments der Lenkwinkel und/oder eine Längsverzögerung des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine dadurch verursachte Verlagerung der Aufstandskräfte, berücksichtigt.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zur Führung oder Querführung des Fahrzeugs eine Krümmung der Soll-Trajektorie, eine Seitenabweichung zwischen einer aktuellen Fahrzeugposition und der Soll-Trajektorie und eine Gierwinkelabweichung zwischen der aktuellen Fahrzeugausrichtung und der Soll-Trajektorie berechnet.
• Die Erfindung betrifft auch eine Reglerstruktur zur Regelung, insbesondere Querregelung, einer Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei eine Soll-Trajektorie für das Kraftfahrzeug bestimmt wird und radselektive Bremseingriffe durchgeführt werden, um das Kraftfahrzeug auf der Soll-Trajektorie zu führen.
• Besonders bevorzugt umfasst die Reglerstruktur einen Heading-Winkel-Regler, in welchem eine Regelung eines Kurswinkels durchgeführt wird, wobei der Heading-Winkel-Regler insbesondere als P-Regler (Proportional-Regler) ausgeführt ist.
• Besonders bevorzugt umfasst die Reglerstruktur einen, insbesondere dem Heading-Winkel-Regler vorgeschalteten, Querabweichungsregler, in welchem eine Regelung einer Querabweichung durchgeführt wird, bei welcher die Querabweichung der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie ausgeregelt wird, wobei der Querabweichungsregler insbesondere als PI-Pegler (Proportional/Integral-Regler) ausgeführt ist.
• Besonders bevorzugt umfasst die Reglerstruktur eine Vorsteuerung, in welcher insbesondere ein Soll-Giermoment anhand einer Krümmung der Soll-Trajektorie oder anhand einer Soll-Gierrate bestimmt wird.
• Besonders bevorzugt umfasst die Reglerstruktur eine Giermomentbegrenzung, bei welcher insbesondere eine modellbasierte Berechnung eines maximal absetzbaren Giermoments durchgeführt wird.
• Besonders bevorzugt umfasst die Reglerstruktur eine Giermomentverteilungseinrichtung zur Giermomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterrad, in welcher ein, insbesondere begrenztes, Soll-Giermoment auf Vorder- und Hinterachse verteilt wird.
• Die Erfindung betrifft auch ein elektronisches Bremsensteuergerät, welches mit zumindest einem Fahrzeugsensor, insbesondere Lenkwinkelsensor und/oder Gierratensensor und/oder Raddrehzahlsensoren, und mit zumindest einem Umfeldsensor, verbunden ist, und welches durch eine Ansteuerung von Aktuatoren einen fahrerunabhängigen Aufbau und eine Modulation der Bremskräfte an den einzelnen Rädern des Kraftfahrzeugs bewirken kann, wobei diese Bremsensteuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
• Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
• Es zeigen schematisch:
• 1 eine beispielsgemäße Reglerstruktur zur Durchführung eines beispielsgemäßen Verfahrens,
• 2 einen beispielsgemäßen Heading-Winkel-Regler,
• 3 einen ersten beispielsgemäßen Zusammenhang zwischen Regelverstärkungsfaktor und der Fahrzeuggeschwindigkeit,
• 4 einen zweiten beispielsgemäßen Zusammenhang zwischen Regelverstärkungsfaktor und der Fahrzeuggeschwindigkeit,
• 5 eine beispielsgemäße Struktur zur Vorsteuerung,
• 6 eine beispielsgemäße Limitierung der Giermomentanforderung, und
• 7 eine beispielsgemäße Formel zur Berechnung einer Begrenzung für ein angefordertes Giermoment.
• Die Erfindung beschreibt bevorzugt ein Verfahren, über welches das Bremssystem in einer Weise angesteuert wird, um die vorgegebene Trajektorienkrümmung einzustellen und die Regelabweichungen zu minimieren.
• Durch Umfeldsensoren können andere Verkehrsteilnehmer vor oder neben dem eigenen Fahrzeug detektiert werden. Umfeldsensoren sind ferner dazu in der Lage, Fahrbahnmarkierungen oder sogar Fahrbahnränder zu erkennen. Daraus können ideale Fahrtrajektorien abgeleitet werden, die Kollisionen mit Verkehrsteilnehmern im toten Winkel oder das Verlassen der Fahrspur oder der Fahrbahn verhindern können.
• Zur Querführung des Fahrzeugs werden bevorzugt die Krümmung auf der Soll-Trajektorie sowie die Seitenabweichung und die Gierwinkelabweichung zwischen der aktuellen Fahrzeugposition bzw. der aktuellen Fahrzeugausrichtung und der idealen Trajektorie berechnet.
• Neben einer elektrischen Servolenkung kann das elektronische Bremssystem dazu verwendet werden, Bremsmomente aufzubauen, die das Fahrzeug in die gewünschte Richtung drehen oder die einer Drehung durch einen Lenkwinkel entgegenwirken, um Unfälle zu vermeiden.
• Außerdem kann während automatisierter Fahrt, z.B. einem Stauassistent, das Bremssystem als Rückfallebene bei Ausfall der elektrischen Servolenkung verwendet werden, um eine gewisse Querführung – insbesondere während Kurvenfahrt – aufrechtzuerhalten bis der Fahrer wieder die Führung über das Fahrzeug übernommen hat.
• 1 zeigt eine beispielhafte Reglerstruktur zur Durchführung eines beispielsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren bzw. die Reglerstruktur umfasst eine Vorsteuerung (Feed Forward) in Block 30, einen kaskadierten Regler mit einem Querabweichungsregler (Lateral Deviation Controller) in Block 20 und einem Heading-Winkel-Regler (Heading Angle Controller) in Block 10, einer Giermomentbegrenzung in Block 40 und eine Giermomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterrad in Block 50.
• Der Querabweichungsregler 20 berechnet aus einer Querabweichung TRJ_Delta_Ys eine Anforderung für den Heading Winkel. Dieser wird in einem Addierer 60 mit der Headingwinkelabweichung TRJ_Delta_Psi addiert. Das Ergebnis wird dem Heading-Winkel-Regler 10 als auszuregelnder Heading-Winkel-Fehler übergeben.
• Durch die Vorsteuerung 30 und den Heading-Winkel-Regler 10 werden jeweils Giermomentanforderungen generiert, welche in einem Addierer 70 addiert werden und an den Giermomentbegrenzungsblock 40 übergeben werden.
• Heading-Winkel-Regler (Block 10):
• Der Heading-Winkel-Regler soll die Abweichung Head_Ang_Error zwischen Soll- und Ist-Headingwinkel ausregeln. Er ist vorteilhafterweise als P-Regler (Block 13) ausgelegt.
• Ein beispielsgemäßer Heading-Winkel-Regler ist in 2 dargestellt. Neben der Abweichung Head_Ang_Error wird dem Regler die Fahrzeuggeschwindigkeit Veh_Vel als Eingangsgröße zugeführt. Ausgangsgröße ist ein angefordertes Giermoment Yaw_Trq_Req_HEC.
• Aufgrund der starken Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v (entspricht Fahrzeuggeschwindigkeit Veh_Vel bzw. Vehicle Velocity) erfolgt vorteilhafterweise eine Anpassung des Reglerausgangs an die Geschwindigkeit.
• Es wird beispielsgemäß ein fahrzeuggeschwindigkeitsabhängiger Regelverstärkungsfaktor des Heading-Winkel-Reglers vorgegeben.
• Beispielsgemäß wird der Abhängigkeit durch eine Kennlinie Rechnung getragen.
• Die Abhängigkeit wird bevorzugt modellbasiert mit bekannten Fahrzeugparametern vorgegeben, um sie nicht empirisch für jedes Fahrzeug ermitteln zu müssen.
• Die Kennlinien werden aber vorteilhafterweise nur einmal während der Applikation eingestellt und sind nicht adaptiv.
• Hierzu sind ein Block 11 und eine Multiplikation 12 vorgesehen. Für Block 11 sind zwei verschiedene Ausführungsvarianten von Kennlinien für die Fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigkeit des Regelverstärkungsfaktors des Heading-Winkel-Reglers bevorzugt.
• Variante 1:
• Eine Vorgabe einer Kennlinie erfolgt entsprechend der Querbeschleunigungsänderung des Fahrzeugs bezogen auf das eingebrachte Giermoment.
• Mit der resultierenden Giermomentanforderung bei gleichen Heading-Winkelabweichungen aber unterschiedlichen Geschwindigkeiten sollte die Regelabweichung mit einer vergleichbaren Querbeschleunigung ausgeregelt werden.
• Diese Variante führt zu objektiv und subjektiv guten Ergebnissen in den Geschwindigkeitsbereichen, in denen typischerweise die Assistenz-Systeme mit Lateral-Bewegungen (Querführung) wirken.
• Bei niedrigen Geschwindigkeiten ab ca. 20 km/h kommt es zu hohen Giermomentanforderungen mit unnötigem und unkomfortabel schnellem Ausregeln der Regelabweichung. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist also ein deutlich höheres Giermoment erforderlich, um die gleiche Querbeschleunigung zu erreichen, als bei hohen Geschwindigkeiten.
• Gerade für Assistenzsysteme, deren Abstimmung auch subjektiv und gemäß dem Fahrerempfinden erfolgt, eignet sich eine Auslegung mit Bezug auf die Querbeschleunigung, da diese vom Fahrer gespürt wird. Aufgrund der guten Eignung in den typischen Geschwindigkeitsbereichen von z.B. Spurhalteassistenz wird die Variante bevorzugt.
• Bevorzugt ist die Kennlinie durch folgenden Zusammenhang gegeben:
  Der Verstärkungsfaktor K_HAC wird durch den Kehrwert der Gierratenübertragungsfunktion H_Mz,ay des Fahrzeugs normiert auf 80 km/h angenommen:

  

  mit der Übertragungsfunktion gemäß

  
• 3 zeigt einen beispielsgemäßen Zusammenhang (Kennlinie) zwischen dem Verstärkungsfaktor K_HAC und der Fahrzeuggeschwindigkeit v gemäß Variante 1.
• Zur einfachen Vermeidung einer zu großen exponentiellen Anstiegs bei niedrigen Geschwindigkeiten v kann die Kennlinie auch durch eine Gerade durch zwei Punkte, z.B. bei 50 und 130 km/h erfolgen.
• Variante 2:
• Diese Variante verfolgt den Grundgedanken, eine bestimmte Heading-Winkel-Änderung innerhalb einer Strecke auszuregeln, d.h. mit einer bestimmten Krümmung κ.
• Hierzu wird angenommen: dΨ / ds = dΨ / dt·v = dΨ·dt / dt·ds = κ
• Der Verstärkungsfaktor K_HAC wird durch den Kehrwert der Übertragungsfunktion H_Mz,κ normiert auf 80 km/h angenommen:

  
• Mit der Übertragungsfunktion H_Mz,κ (oder auch kurz H_κ genannt) für die Krümmungsänderung bei Giermomentänderung:

  
• 4 zeigt einen beispielsgemäßen Zusammenhang (Kennlinie) zwischen dem Verstärkungsfaktor K_HAC und der Fahrzeuggeschwindigkeit v gemäß Variante 2.
• Bevorzugt wird eine modellbasierte Einstellung des Heading-Winkel-Reglers durchgeführt.
• Bevorzugt erfolgt die Einstellung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit.
• Vorsteuerung (Block 30):
• Das beispielsgemäße Verfahren umfasst eine Vorsteuerung, die aus der Krümmung der Solltrajektorie (κ_TRJ bzw. TRJ_Kappa_Command) ein Soll-Giermoment über eine statische Übertragungsfunktion berechnet, welches aufzubringen ist, um die vorgegebene Krümmung zu fahren.
• Eine beispielsgemäße Struktur zur Vorsteuerung ist in 5 dargestellt.
• Aus der Krümmung (κ_TRJ bzw. Curvature Req) wird zunächst eine Kreisformel in eine zugehörige Gierrate umgerechnet und die Störgierrate (Yaw Rate, Ψ ._d), die über den Lenkwinkel (Steer Angle, δ) verursacht wird, abgezogen: Ψ ._FF = κ_TRJ· v – Ψ ._d
• Die Störgierrate (Yaw Rate, Ψ ._d) wird beispielsgemäß über folgende Übertragungsfunktion ÜF1 berechnet:

  
• Daraus wird über eine weitere Übertragungsfunktion ÜF2 das vorzusteuernde Giermoment (M_Z,FF bzw. Yaw Torque FF) berechnet:

  
• Diese Art der Vorsteuerung ist vorteilhaft, um nach erkanntem, plötzlichem Ausfall der Servolenkung während einer automatisierten Kurvenfahrt das notwendige Giermoment möglichst schnell über das Bremssystem anzufordern.
• Mit einem reinen Regler – ohne Vorsteuerung – müsste das Fahrzeug zunächst den Kurs verlassen und Regelabweichungen aufbauen, um eine Anforderung in ähnlicher Höhe zu generieren.
• Die Kompensation des Störgiermoments, welches durch den Lenkwinkel verursacht wird, ist insofern hilfreich, um schnell auf die Störung zu reagieren. Das ist zum einen für einen aktiven Toten-Winkel-Assistent sinnvoll. Wenn der Fahrer lenkt, um einen Fahrspurwechsel einzuleiten, und ein Fahrzeug in der Nachbarfahrspur übersieht, dann kann der Lenkwinkel bis zu einem gewissen Maß durch ein Giermoment über die Bremse kompensiert werden, um das Fahrzeug in der Ausgangsfahrspur zu halten.
• Bevorzugt wird eine modellbasierte Berechnung eines Giermoments aus einer Krümmungsanforderung oder einer Gierratenanforderung durchgeführt. Diese wird besonders bevorzugt zur Verwendung in der Vorsteuerung herangezogen.
• Bevorzugt wird durch die Vorsteuerung eine Kompensation und Berücksichtigung des Lenkwinkels durchgeführt.
• Giermomentbegrenzung (Block 40):
• Die Aufgabe der Giermomentbegrenzung ist es, die Giermomentanforderung (Yaw_Trq_Req) aus Regler (Block 10) und Vorsteuerung (Block 30) auf eine Weise zu begrenzen, damit es zu einer maximalen Ausnutzung eines einstellbaren Reibwerts kommen kann.
• Entspricht der tatsächliche Fahrbahnreibwert dem eingestellten Reibwert, dann wird es zu keiner Überbremsung der Räder mit Aktivierung der Radschlupfregelung kommen. Eine anschließende optimale Verteilung des Giermoments zwischen Vorder- und Hinterrad (Block 50) wird zunächst vorausgesetzt. Somit kann ein Überbremsen der Räder auf normalem Fahrbahnreibwert (µ = 1) durch eine einfache Einstellung vermieden werden.
• Bevorzugt wird mit einer Online-Reibwertschätzung das µ angepasst.
• Außerdem wird optional dem Algorithmus ein µ von 0.9 vorgegeben. Somit kann eine Aktivierung des Radschlupfreglers auf dem tatsächlichen Reibwert µ = 1 auch mit möglichen Toleranzen verhindert werden.
• Die Giermomentbegrenzung berücksichtigt bevorzugt den Lenkwinkel (δ, Steer_Angle) und die damit einhergehende Verlagerung der Aufstandskräfte.
• Eine Querbeschleunigung a_y des Fahrzeugs ergibt sich aus der Übertragungsfunktion des Fahrzeugs durch die Eingänge Lenkwinkel (δ, Steer_Angle) und Giermoment (M_Z, Yaw_Trq_Req):

  
• Durch diese Querbeschleunigung kommt es zu einer Änderung der Aufstandskräfte:

  
• Eine Änderung der Aufstandskräfte von der Hinterachse hin zur Vorderachse wird dabei ignoriert, weil die Entlastung und Belastung im gleichen Maß erfolgt.
• Das absetzbare Giermoment ist in diesem Bereich der resultierenden Verzögerungen und Querbeschleunigungen unabhängig von der Verlagerung in Längsrichtung, d.h. ax = 0
• Die maximal absetzbare Längskraft bestimmt sich über die Aufstandskraft und den maximalen Kraftschluss (Reibwert μ) gemäß: Fxfl_max = ì·Fxfl Fxrl_max = ì·Fzrl
• Das maximale Giermoment M_Zmax wird beispielsgemäß berechnet gemäß M_Zmax = (Fxfl + Fxrr)· tw / 2 + M_Z
• Durch Einsetzen und Auflösen nach M_z ergibt sich die Begrenzung für eine Giermomentanforderung in Richtung der linken Fahrzeugseite M_Zlimit,left gemäß der in 7 dargestellten Formel.
• Eine entsprechende Formel für das Limit/Begrenzung ergibt sich für die rechte Fahrzeugseite.
• 6 zeigt eine beispielsgemäße Übersicht (Kennfläche) der Limitierung der Giermomentanforderung M_z zur rechten Fahrzeugseite mit typischen Fahrzeugparametern und Hochreibwert (µ = 1) als Funktion des Lenkwinkels δ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v.
• Bevorzugt wird eine modellbasierte Berechnung des maximal absetzbaren Giermoments durchgeführt.
• Bevorzugt wird die Abhängigkeit des maximalen Reibwerts µ zur einfachen Einstellung bzw. der Möglichkeit zur Online-Anpassung auf einen ermittelten Reibwert verwendet.
• Bevorzugt wird der Lenkwinkel und somit die Verlagerung der Aufstandskräfte zur Berechnung des Limits berücksichtigt.
• Giermomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterrad (Block 50):
• Die Verteilung der Giermomentanforderung hat das Ziel die Bremsmomente so einzustellen, dass es an den Eingriffsrädern zu der gleichen Kraftschlussausnutzung kommt.
• Hier wird vorteilhafterweise die Verlagerung der Aufstandskräfte durch eine Verzögerung berücksichtigt. Die Verzögerung a_x wird durch das Giermoment M_Z resultieren und durch eine Längskraft (FxNbrk) durch Betätigung der Bremsen entweder durch den Fahrer oder ein Längsregelsystem: a_x = FxNbrk / m – 2·|Mz| / m·tw
• Die Formel zur Berechnung der Querbeschleunigung a_y wurde bereits oben (unter der Giermomentbegrenzung) angegeben, ebenso wie die Formeln zur Berechnung die Aufstandskräfte Fzfl, Fzrl.
• Der Anteil zur Verteilung auf die Vorderachse wird beispielsgemäß berechnet gemäß a_dist,front = Fzfl / (Fzfl + Fzrl)
• Der Anteil zur Verteilung auf die Hinterachse gemäß a_dist,rear = 1 – a_dist,front
• Die Verteilung wird bevorzugt auf diese Weise berechnet: a_dist,front = 2·h·|Mz| – FxNbrk·h·tw + g·lr·m·tw / g·m·tw·(lf + lr)
• Bevorzugt wird eine modellbasierte Berechnung der Verteilung des Giermoments auf Vorder- und Hinterachse durchgeführt.
• Bevorzugt werden nach Maßgabe der berechneten Verteilung des Giermoments auf die Achsen Bremsmomentdifferenzen Brk_Trq_Diff_Front und Brk_Trq_Diff_Rear bestimmt, und radselektive Bremseingriffe werden anhand dieser Bremsmomentdifferenzen durchgeführt. Die Bremsmomentdifferenzen werden vorteilhafterweise so gewählt, dass die berechneten Giermomente für Vor- und Hinterachsen auf das Fahrzeug aufgeprägt werden und sich in Summe das berechnete Gesamtgiermoment ergibt.
• Bevorzugt wird hierbei eine Verlagerung der Aufstandskräfte in Längsrichtung berücksichtigt.
• Es bedeuten:

m:

Fahrzeugmasse

t:

Zeit

v:

Fahrzeuggeschwindigkeit

a_y:

Fahrzeugquerbeschleunigung

κ:

Krümmung

cf bzw. c_f:

Schräglaufsteifigkeit Vorderachse

cr bzw. c_r:

Schräglaufsteifigkeit Hinterachse

δ:

Lenkwinkel

Ψ .:

Gierrate

Ψ ..:

Gierbeschleunigung

lf bzw. l_f:

Abstand Schwerpunkt – Vorderachse

lr bzw. l_r:

Abstand Schwerpunkt – Hinterachse

M_Z:

Giermoment

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 10137292 A1 [0002]
• DE 102012204391 A1 [0003]

Claims (19)

1. Verfahren zur Regelung, insbesondere Querregelung, einer Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei eine Soll-Trajektorie für das Kraftfahrzeug bestimmt wird und radselektive Bremseingriffe durchgeführt werden, um das Kraftfahrzeug auf der Soll-Trajektorie zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung eines Kurswinkels durchgeführt wird, bei welcher ein Ist-Kurswinkel einem Soll-Kurswinkel nachgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelverstärkungsfaktor (K_HAC) der Kurswinkel-Regelung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) gewählt oder vorgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine modellbasierte Kennlinie für den Regelverstärkungsfaktor (K_HAC) gewählt oder vorgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in einer Vorsteuerung (30), ein Soll-Giermoment (M_Z,FF) anhand einer Krümmung der Soll-Trajektorie oder anhand einer Soll-Gierrate bestimmt wird und das Soll-Giermoment (M_Z,FF) in die Bestimmung der radselektiven Bremseingriffe eingeht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Giermoment anhand eines Modells berechnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in der Vorsteuerung, insbesondere bei der Bestimmung des Soll-Giermoments, der Lenkwinkel berücksichtigt oder kompensiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine, insbesondere modellbasierte, Berechnung eines maximal absetzbaren Giermoments durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Giermoment aus Kurswinkel-Regelung und Vorsteuerung auf das maximal absetzbare Giermoment begrenzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Wert des Fahrbahnreibwertes bestimmt wird und das maximal absetzbare Giermoment anhand des aktuellen Wertes des Fahrbahnreibwertes bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des maximal absetzbaren Giermoments der Lenkwinkel und/oder eine Längsverzögerung des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine dadurch verursachte Verlagerung der Aufstandskräfte, berücksichtigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verteilung eines Giermoments, insbesondere des begrenzten Soll-Giermoments, auf Vorderund Hinterachse durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des achsweise maximal absetzbaren Giermoments der Lenkwinkel und/oder eine Längsverzögerung des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine dadurch verursachte Verlagerung der Aufstandskräfte, berücksichtigt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung oder Querführung des Fahrzeugs eine Krümmung der Soll-Trajektorie, eine Seitenabweichung zwischen einer aktuellen Fahrzeugposition und der Soll-Trajektorie und eine Gierwinkelabweichung zwischen der aktuellen Fahrzeugausrichtung und der Soll-Trajektorie berechnet werden.
14. Reglerstruktur zur Regelung, insbesondere Querregelung, einer Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei eine Soll-Trajektorie für das Kraftfahrzeug bestimmt wird und radselektive Bremseingriffe durchgeführt werden, um das Kraftfahrzeug auf der Soll-Trajektorie zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Heading-Winkel-Regler (10) umfasst, in welchem eine Regelung eines Kurswinkels durchgeführt wird, wobei der Heading-Winkel-Regler insbesondere als P-Regler ausgeführt ist.
15. Reglerstruktur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen, insbesondere dem Heading-Winkel-Regler (10) vorgeschalteten, Querabweichungsregler (20) umfasst, in welchem eine Regelung einer Querabweichung durchgeführt wird, bei welcher die Querabweichung der Ist-Trajektorie von der Soll-Trajektorie ausgeregelt wird, wobei der Querabweichungsregler insbesondere als PI-Regler ausgeführt ist.
16. Reglerstruktur nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Vorsteuerung (30) umfasst, in welcher insbesondere ein Soll-Giermoment anhand einer Krümmung der Soll-Trajektorie oder anhand einer Soll-Gierrate bestimmt wird.
17. Reglerstruktur nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Giermomentbegrenzung (40) umfasst, bei welcher insbesondere eine modellbasierte Berechnung eines maximal absetzbaren Giermoments durchgeführt wird.
18. Reglerstruktur nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Giermomentverteilungseinrichtung zur Giermomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterrad (50) umfasst, in welcher ein, insbesondere begrenztes, Soll-Giermoment auf Vorder- und Hinterachse verteilt wird.
19. Elektronisches Bremsensteuergerät, welches mit zumindest einem Fahrzeugsensor, insbesondere Lenkwinkelsensor und/oder Gierratensensor und/oder Raddrehzahlsensoren, und mit zumindest einem Umfeldsensor, verbunden ist, und welches durch eine Ansteuerung von Aktuatoren einen fahrerunabhängigen Aufbau und eine Modulation der Bremskräfte an den einzelnen Rädern des Kraftfahrzeugs bewirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Bremsensteuergerät ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchgeführt wird oder dass dieses eine Reglerstruktur nach einem der Ansprüche 14 bis 18 umfasst.

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