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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges während einer mue-Split-Bremsung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Steuersystem und ein Fahrzeug.
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Bei einer Bremsung eines Fahrzeuges auf einer Fahrbahn mit seitenweise unterschiedlichen Reibwerten, kann es zu einer Gierbewegung des Fahrzeuges in eine Hochreibwert-Richtung kommen. Dies resultiert daraus, dass an den Rädern der Fahrzeugachsen in dieser Fahrsituation seitenweise unterschiedliche Bremskräfte angreifen. Vom ABS-Regelsystem können über ABS-Steuerventile seitenweise unterschiedliche Bremsdrücke eingestellt werden, um bei diesen seitenweise unterschiedlichen Bremskräften einem Blockieren radindividuell entgegenwirken zu können. Der Bremsdruck wird somit von den ABS-Steuerventilen radindividuell unterschiedlich stark bis zur jeweiligen Schlupfschwelle abgesenkt, um ein Blockieren des jeweiligen Rades zu verhindern.
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Die Gierbewegung des Fahrzeuges bei einer Bremsung auf einer Fahrbahn mit seitenweise unterschiedlichen Reibwerten kann sich durch eine geometrieabhängige Lenkbewegung der lenkbaren Fahrzeugachse, insbesondere der Vorderachse, verstärken, wobei die Lenkbewegung aufgrund der seitenweise unterschiedlichen Bremskräfte automatisch auftritt und ebenfalls in die Hochreibwert-Richtung ausgerichtet ist. Insgesamt giert das Fahrzeug bei einer mue-Split-Bremsung also mit einer gewissen mue-Split-Gierrate, die aufgrund der seitenweise unterschiedlichen Bremskräfte bzw. Bremsdrücke sowie der daraus resultierenden automatischen Lenkbewegung auftritt.
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Um das Fahrzeug in der Spur zu halten und eine folgende Instabilität zu vermeiden, ist der mue-Split-Gierrate mit einem entsprechenden Lenkeingriff durch den Fahrer vollständig entgegenzuwirken, so dass die Ist-Gierrate das Fahrzeuges auf eine vor der mue-Split-Bremsung wirkenden Soll-Gierrate eingestellt wird. Herkömmlicherweise sind Fahrer in derartigen Situationen überfordert, da sie nur selten auftreten. Ein Gegenlenken bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten erfordert nämlich einen sofortigen und ausreichenden Lenkeingriff, um das Fahrzeug in der Spur zu halten. Meist wird allerdings mit einer sehr hohen Reaktionszeit und/oder nicht ausreichend reagiert, so dass ein Verlassen der Spur sehr wahrscheinlich ist. Dadurch werden der umliegende Verkehr und auch das eigene Fahrzeug gefährdet.
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Herkömmliche automatisierte Stabilitätsregelsysteme mit alleinigem Zugriff auf die Betriebsbremse können der mue-Split-Gierrate nicht entgegenwirken, da sie die Lenkbewegung der lenkbaren Fahrzeugachse, die aus den seitenweise unterschiedlichen Reibwerten bei einer mue-Split-Bremsung resultieren, nicht von einem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel unterscheiden können. Das Stabilitätsregelsystem vergleicht somit die Ist-Gierrate bzw. die mue-Split-Gierrate mit der aufgrund des aktuell eingestellten Lenkwinkels zu erwartenden Soll-Gierrate und stellt fest, dass diese zusammenpassen. Dadurch wird kein instabiler Zustand erfasst und nicht automatisiert eingegriffen.
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Um dem entgegenzuwirken, ist in
DE 10 2007 038 575 B4 beschrieben, bei Erkennen eines Untersteuervorganges oder eines Übersteuervorganges oder des Beginns eines Untersteuervorganges oder eines Übersteuervorganges der Lenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugachse vergrößert bzw. verkleinert wird, um der mue-Split-Gierrate durch einen Lenkeingriff entgegenzuwirken.
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In
DE 10 2011 120 667 ist vorgesehen, dass bei einer erkannten Kippneigung eines Fahrzeuges, infolge derer Bremsen seitenindividuell angesteuert werden, zusätzlich auch der Lenkwinkel einer gelenkten Fahrzeugachse vergrößert oder verkleinert wird, um einem aufgrund der seitenindividuellen Bremsansteuerung resultierenden Übersteuern oder Untersteuern entgegenzuwirken.
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Nachteilig bei beiden genannten Lenkeingriffen ist jedoch, dass erst dann eingegriffen wird, wenn bereits ein instabiler Zustand des Fahrzeuges vorliegt. Dies kann je nach Fahrzeuggeschwindigkeit aber bereits zu spät sein, so dass das Fahrzeug seine Spur bereits verlassen hat und eine Instabilität unter Umständen nicht mehr verhindert werden kann, da das Fahrzeug nicht mehr unter Kontrolle gebracht werden kann, ohne den umliegenden Verkehr oder das eigene Fahrzeug zu gefährden.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges anzugeben, mit dem sicherheitskritische Situationen während einer mue-split-Bremsung vermieden werden können. Aufgabe ist weiterhin ein Steuersystem und ein Fahrzeug anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein Steuersystem und ein Fahrzeug nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.
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Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, zum Steuern eines Fahrzeuges während einer mue-Split-Bremsung zunächst festzustellen, ob bei Vorliegen einer Bremsvorgabe im Fahrzeug eine mue-Split-Bremsung vorliegt, und daraufhin eine Hochreibwert-Richtung zu ermitteln, in die das Fahrzeug infolge der festgestellten mue-Split-Bremsung sowie einer daraufhin eingestellten Bremsdruckdifferenz giert. Weiterhin wird eine Lenkwinkel-Anforderung vorgegeben und eingestellt sobald bzw. unmittelbar nachdem eine mue-Split-Bremsung festgestellt wurde, wobei die Lenkwinkel-Anforderung in Abhängigkeit der ermittelten Hochreibwert-Richtung derartig vorgegeben wird, dass eine mue-Split-Gierrate, die sich bei einer mue-Split-Bremsung infolge von seitenweise unterschiedlichen Bremskräften und aufgrund einer dadurch ausgebildeten Bremsdruckdifferenz zwischen den Bremsdrücken an den Radbremsen einer Fahrzeugachse einstellt, nach einem Einstellen der Lenkwinkel-Anforderung an der lenkbaren Fahrzeugachse kompensiert wird.
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Vorteilhafterweise wird somit bereits dann automatisiert eingegriffen, wenn eine mue-Split-Bremsung erkannt wurde, und zwar unmittelbar darauffolgend und unabhängig davon, wie stark die daraus resultierende mue-Split-Gierrate ist und ob ein instabiler Fahrzustand vorliegt. Somit kann bei festgestellter mue-Split-Bremsung zeitgleich mit dem darauffolgenden Ausbilden der Bremsdruckdifferenz gegengelenkt werden, um der mue-Split-Gierrate sofort entgegenzuwirken bzw. diese zu kompensieren. Ein Verlassen der Spur und ein eventuell folgender instabiler Fahrzustand kann also von vornherein verhindert werden, da auch bereits bei kleinen Gierbewegungen des Fahrzeuges infolge der mue-Split-Bremsung auf seitenweise unterschiedlichen Reibwerten lenkend eingegriffen wird, so dass sich ein Spurverlassen und Instabilitäten gar nicht erst entwickeln können. Ein Ausbrechen des Fahrzeuges bzw. ein Verlassen der Spur infolge eines Übersteuerns oder eines Untersteuerns kann somit nicht mehr auftreten, da nicht wie im Stand der Technik erst dann eingegriffen wird, wenn eine Instabilität erkannt wurde und diese demnach bereits vorliegt.
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Zu einer mue-Split-Bremsung kommt es im Rahmen der Erfindung, wenn infolge einer Bremsvorgabe auf einer Fahrbahn mit seitenweise unterschiedlichen Reibwerten seitenweise unterschiedliche Bremskräfte an den Rädern des Fahrzeuges wirken und an den Radbremsen des Fahrzeuges seitenweise unterschiedliche Bremsdrücke eingestellt werden. Aufgrund einer dadurch ausgebildeten Bremsdruckdifferenz zwischen den Bremsdrücken an den Radbremsen einer Fahrzeugachse giert das Fahrzeug mit einer mue-Split-Gierrate in eine Hochreibwert-Richtung. Gleichzeitig verstellt sich durch die ausgebildete Bremsdruckdifferenz auch ein Lenkwinkel einer lenkbaren Fahrzeugachse automatisch in die Hochreibwert-Richtung, wenn an dieser lenkbaren Fahrzeugachse auf unterschiedlichen Reibwerten gebremst wird.
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Die Regelung des Bremsdruckes erfolgt dabei vorzugsweise durch ein ABS-Regelsystem, das das Blockieren der Räder überwacht und über ABS-Steuerventile regelnd eingreift, um den Bremsdruck an diesen Rädern zu halten oder zu reduzieren, wenn eine Blockierneigung vorliegt. Aufgrund dessen stellt sich die Bremsdruckdifferenz bei einer Bremsung auf einer Fahrbahn mit seitenweise unterschiedlichen Reibwerten ein, was zu seitenweise unterschiedliechen Bremskräften und damit zu einem Gieren des Fahrzeuges führt. Zum Einstellen der Bremsdruckdifferenz kann das ABS-Regelsystem beispielsweise eine Select-High-Regelung, eine Individualregelung oder auch eine modifizierte Individualregelung der Bremsdrücke vornehmen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lenkwinkel-Anforderung an der lenkbaren Fahrzeugachse im Rahmen einer Lenkregelung derartig vorgegeben und eingestellt wird, dass sich eine aktuell vorliegende Ist-Gierrate an eine vorgegebene Soll-Gierrate annähert, insbesondere bis die Ist-Gierrate der vorgegebenen Soll-Gierrate entspricht. Somit wird vorteilhafterweise eine derartige Lenkwinkel-Anforderung vorgegeben, durch die das Fahrzeug in der Spur gehalten wird, wobei bei einem Auftreten einer mue-Split-Gierrate und somit einer mue-Split-Bremsung sofort eine entsprechende Lenkwinkel-Anforderung ausgegeben und eingestellt wird, durch die die Ist-Gierrate in Richtung der Soll-Gierrate eingeregelt wird. Das Einregeln kann hierbei nach Art eines PI-Reglers erfolgen, so dass eine schnelle aber auch sprungfreie automatisierte Lenkung erfolgt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist hierbei vorgesehen, dass die Soll-Gierrate aus einer Ist-Gierrate abgeleitet wird, die im Fahrzeug vorliegt, bevor eine mue-Split-Bremsung festgestellt wurde. Somit können Lenkbewegungen, die vor der mue-Split-Bremsung vorliegen, beispielsweise Kurvenfahrten, in einfacher Weise als Ausgangszustand angenommen werden, auf die bei einer mue-Split-Bremsung geregelt wird.
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Im Rahmen der ABS-Regelung ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass bei Vorliegen einer mue-Split-Bremsung an den Radbremsen des Fahrzeuges seitenweise unterschiedliche Bremsdrücke derartig eingestellt werden, dass die Bremsdrücke an Hochreibwert-Rädern des Fahrzeuges zunächst an die Bremsdrücke an Niedrigreibwert-Rädern des Fahrzeuges derselben Fahrzeugachse angepasst werden,
wobei sich die Hochreibwert-Räder auf der Seite der Fahrbahn mit dem höheren der beiden Reibwerte und die Niedrigreibwert-Räder auf der Seite der Fahrbahn mit dem niedrigeren der beiden Reibwerte befinden,
und anschließend ausgehend davon eine Erhöhung der Bremsdrücke an den Hochreibwert-Rädern mit einem Druckaufbaugradient erfolgt, wobei der Druckaufbaugradient an einen Lenkgradient derartig angepasst wird, dass einer mue-Split-Gierrate, die aufgrund einer Erhöhung der Bremsdrücke an den Hochreibwert-Rädern mit dem Druckaufbaugradient resultiert, mit einer daraufhin mit dem Lenkgradienten angepassten Lenkwinkel-Anforderung entgegengewirkt und diese vorzugsweise kompensiert werden kann.
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Damit kann eine modifizierte Individualregelung (MIR) in Kombination mit dem automatisierten Lenkeingriff verbessert werden, da für die modifizierte Individualregelung nicht mehr die Reaktionszeit des Fahrers angenommen wird, aufgrund dessen der Druckaufbaugradient festgelegt wird, sondern die Reaktionszeit des automatisierten Lenksystems, das schneller eingreifen kann als der Fahrer. Somit kann der Bremsweg verkürzt werden, da der Bremsdruck am Hochreibwert-Rad schneller wieder erhöht werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung ist vorgesehen, dass das Feststellen, ob bei Vorliegen einer Bremsvorgabe im Fahrzeug eine mue-Split-Bremsung vorliegt in Abhängigkeit der Bremsdruckdifferenz und/oder in Abhängigkeit einer Raddrehzahldifferenz zwischen Raddrehzahlen an den seitenweise unterschiedlich gebremsten Rädern einer Fahrzeugachse, vorzugsweise der lenkbaren Vorderachse, erfolgt. Somit kann in einfacher Weise und anhand von ohnehin im Fahrzeug erfassten Messgrößen erkannt werden, ob eine mue-Split-Bremsung vorliegt, wobei die Bremsdruckdifferenz und die Raddrehzahldifferenz genaue und aktuelle Indikatoren für das Vorliegen einer mue-Split-Bremsung sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass auch das Ermitteln der Hochreibwert-Richtung in Abhängigkeit der Bremsdruckdifferenz und/oder der Raddrehzahldifferenz erfolgt. Je nach Vorzeichen dieser Differenzen kann in einfacher Weise die Richtung der Gierbewegung des Fahrzeuges infolge der mue-Split-Bremsung erkannt und vorteilhafterweise auch vorausgesagt werden. Denn anhand der Bremsdruckdifferenz, die aufgrund der unterschiedlichen Reibwerte durch das ABS-Regelsystem eingestellt wird, kann unmittelbar erkannt werden, in welche Hochreibwert-Richtung das Fahrzeug beginnen wird zu gieren, wenn nicht lenkend eingegriffen wird. Dadurch kann zeitglich mit dem Aufbau der Bremsdruckdifferenz durch das ABS-Regelsystem gegengelenkt werden, noch bevor sich eine mue-Split Gierrate aufgrund der Bremsdruckdifferenz aufgebaut hat. Somit kann noch schneller reagiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Bremsdruckdifferenz dabei aus ABS-Steuersignalen abgeschätzt wird, wobei die an die Radbremsen ausgesteuerten Bremsdrücke bei Vorliegen einer mue-Split-Bremsung über ABS-Steuerventile in Abhängigkeit der ABS-Steuersignale seitenindividuell angepasst werden zum Ausbilden der Bremsdruckdifferenz, und/oder die Raddrehzahldifferenz aus über Raddrehzahlsensoren an den einzelnen Rädern ermittelten und ausgegebenen Raddrehzahlen ermittelt wird. Somit kann in einfacher Weise auf die Bremsdruckinformation und die Raddrehzahlinformation zurückgegriffen werden, ohne zusätzliche Sensoren einzusetzen. Die Bremsdruckinformation lässt sich hierbei aus einem an die ABS-Steuerventile vorgebebenen Vordruck und Ansteuerzeiten der jeweiligen ABS-Steuerventile, über die ein Druckhalten oder ein Druckreduzieren des Bremsdruckes erfolgt, abschätzen. Liegt demnach ein niedriger Reibwert vor, muss das jeweilige ABS-Steuerventil häufiger eingreifen, um ein Blockieren zu verhindern als ein ABS-Steuerventil an der Seite mit dem hohen Reibwert, woraus auf den Bremsdruck und darüber auf eine Bremsdruckdifferenz zwischen den Rädern einer Fahrzeugachse geschlossen werden kann.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Lenkwinkel-Anforderung über ein elektrisch steuerbares Lenksystem an einer lenkbaren Vorderachse automatisiert umgesetzt wird. Somit kann auf die schnellen Reaktionszeiten einer automatisierten Lenkung zurückgegriffen werden, um das Fahrzeug bei einer mue-Split-Bremsung zu steuern.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenkwinkel-Anforderung in Abhängigkeit einer Bereifung des Fahrzeuges und/oder einer Fahrbahnbeschaffenheit und/oder einer Achslast und/oder einer Spurweite sowie einem Lenkrollhalbmesser der lenkbaren Fahrzeugachse und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben wird. Somit können vorteilhafterweise auch weitere Kriterien berücksichtigt werden, die eine Auswirkung auf das Bremsverhalten auf einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Reibwerten haben und die somit einen Einfluss auf das automatisierte Eingreifen in die Lenkung haben können.
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Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Lenkwinkel der lenkbaren Fahrzeugachse in Abhängigkeit eines über ein Lenkrad eingesteuertes Lenkmoment eingestellt werden kann, wobei infolge des eingesteuerten Lenkmomentes eine Fahrer-Gierrate auf das Fahrzeug wirkt, wobei das eingesteuerte Lenkmoment zugelassen wird, wenn die wirkende Fahrer-Gierrate der mue-Split-Gierrate entgegenwirkt und sonst unterdrückt wird. Damit können auch manuelle Lenkeingriffe über das Lenkrad zugelassen werden, insofern diese kein Spurverlassen oder keine Instabilitäten verursachen und der mue-Split-Bremsung entgegenwirken. Dadurch kann auch ein bremsendes Ausscheren bzw. Überholen ermöglicht werden, falls dies nicht zu einer Verstärkung der mue-Split-Gierrate führt.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Steuersystem zum Steuern eines Fahrzeuges während einer mue-Split-Bremsung vorgesehen, mit dem insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, wobei das Steuersystem ein elektronisch steuerbares Bremssystem aufweist, wobei das elektronisch steuerbare Bremssystem ausgebildet ist, bei einer mue-Split-Bremsung infolge einer Bremsvorgabe auf einer Fahrbahn mit seitenweise unterschiedlichen Reibwerten an den Radbremsen des Fahrzeuges seitenweise unterschiedliche Bremsdrücke einzustellen, vorzugsweise mithilfe eines ABS-Regelsystems, und einem elektronisch steuerbaren Lenksystem zum Einstellen einer Lenkwinkel-Anforderung an einer lenkbaren Fahrzeugachse, wobei das Steuersystem ausgebildet ist,
- - Festzustellen, ob bei Vorliegen einer Bremsvorgabe im Fahrzeug eine mue-Split-Bremsung vorliegt, und die Hochreibwert-Richtung, in die das Fahrzeug infolge der mue-Split-Bremsung sowie infolge eines daraufhin eingestellten Differenz-Bremsdruckes giert, zu ermitteln;
- - eine Lenkwinkel-Anforderung vorzugeben und über das elektronisch steuerbare Lenksystem einzustellen sobald bzw. unmittelbar nachdem eine mue-Split-Bremsung festgestellt wird, wobei die Lenkwinkel-Anforderung in Abhängigkeit der ermittelten Hochreibwert-Richtung derartig vorgegeben werden kann, dass eine mue-Split-Gierrate, die sich bei einer mue-Split-Bremsung aufgrund einer ausgebildeten Bremsdruckdifferenz zwischen den Bremsdrücken an den Radbremsen einer Fahrzeugachse und infolge von seitenweise unterschiedlichen Bremskräften an den Rädern dieser Fahrzeugachse einstellt, nach einem Einstellen der Lenkwinkel-Anforderung an der lenkbaren Fahrzeugachse kompensiert wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeug mit einem elektronisch steuerbaren Bremssystem und einem elektronisch steuerbaren Lenksystem; und
- 2 ein Flussdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einem elektronisch steuerbaren Bremssystem 2 und einem elektronisch steuerbaren Lenksystem 3, die zusammen ein Steuersystem 100 zum Steuern eines Fahrzeuges 1 während einer mue-Split-Bremsung Bmu ausbilden. Das elektronisch steuerbare Bremssystem 2 weist in bekannter Weise eine Bremssteuereinrichtung 2.1 auf, die Radbremsen 4Ar, 4Al, 4Br, 4Bl an den einzelnen Rädern 5Ar, 5AI, 5Br, 5Bl der Fahrzeugachsen 6A, 6B radindividuell ansteuern kann, um das Fahrzeug 1 gemäß einer manuellen oder einer automatisierten Bremsvorgabe BV abzubremsen. Die Abbremsung wird hierbei von einem Stabilitätsregelsystem 7 überwacht, das die Stabilität des Fahrzeuges 1 bewertet und entsprechend eingreift, um eine Instabilität zu vermeiden oder einer solchen entgegenzuwirken.
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Ein Bestandteil des Stabilitätsregelsystems 7 ist dabei insbesondere ein ABS-Regelsystem 7.1, das in Abhängigkeit von ermittelten Raddrehzahlen nAr, nAI, nBr, nBI der einzelnen Räder 5Ar, 5Al, 5Br, 5Bl den Schlupfwert überwacht und bei einem drohendem Blockieren eines oder mehrerer Räder 5Ar, 5Al, 5Br, 5Bl den an die Radbremsen 4Ar, 4AI, 4Br, 4BI ausgesteuerten Bremsdruck pAr, pAl, pBr, pBI über ABS-Steuerventile 8Ar, 8AI, 8Br, 8Bl radindividuell anpasst. Über die ABS-Steuerventile 8Ar, 8AI, 8Br, 8Bl kann der Bremsdruck pAr, pAl, pBr, pBI beispielsweise gehalten oder reduziert werden, um ein Blockieren der Räder 5Ar, 5AI, 5Br, 5BI zu vermeiden. Die ABS-Steuerventile 8Ar, 8AI, 8Br, 8Bl weisen dazu beispielsweise Einlassventil-Auslassventil-Kombinationen auf.
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Die ABS-Steuerventile 8Ar, 8AI, 8Br, 8Bl werden z.B. von der Bremssteuereinrichtung 2.1 in gewissen Regelzyklen über ein ABS-Steuersignal SAr, SAI, SBr, SBI radindividuell angesteuert, um ein Druckhalten oder ein Druckreduzieren an der jeweiligen Radbremse 4a, 4b zu erreichen. Die ABS-Steuerlogik für die jeweiligen Fahrzeugachsen 6A, 6B kann hierbei aber auch in einem elektronisch steuerbaren Achsmodul integriert sein, das die entsprechenden ABS-Steuersignale SAr, SAI, SBr, SBI erzeugt.
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Neben dem Bremssystem 2 ist das elektronisch steuerbare Lenksystem 3 vorgesehen, über das ein Lenkwinkel L der Räder 5Ar, 5Al, 5Br, 5Bl einer lenkbaren Fahrzeugachse 6A, 6B, vorzugsweise der Vorderachse 6A oder einer weiteren Zusatzachse, automatisiert über einen Lenkaktuator 9 verstellt werden kann. Im Folgenden wird dies anhand der lenkbaren Vorderachse 6A beschrieben. Dazu ist eine Lenksteuereinrichtung 3.1 vorgesehen, die dem Lenkaktuator 9 Lenksignale SL vorgeben kann. Weiterhin kann der Lenkwinkel L der Vorderräder 5Ar, 5AI an der Vorderachse 6A aber auch manuell vom Fahrer über ein Lenkrad 10 verstellt werden, indem dieser ein bestimmtes Lenkmoment LM in eine Lenkrichtung LR aufbringt. Die Lenkung der Vorderachse 6A kann in dem Fall z.B. durch eine Überlagerungslenkung erfolgen.
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Bewegt sich das Fahrzeug 1 mit einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit v auf einer Fahrbahn 11 mit seitenweise unterschiedlichen Reibwerten ml, mr und werden insbesondere die Radbremsen 4Ar, 4AI an der Vorderachse 6A über das Bremssystem 2 infolge einer Bremsvorgabe BV betätigt, so wirken an den Vorderrädern 5Ar, 5AI bei der seitenindividuellen ABS-Regelung unterschiedlich starke Bremskräfte. Das ABS-Regelsystem 7.1 sorgt dabei durch unterschiedliche Regelzyklen bzw. durch seitenindividuell unterschiedliche ABS-Steuersignale SAr, SAI dafür, dass unterschiedliche Bremsdrücke pAr, pAI an die Radbremsen 4Ar, 4AI der Vorderräder 5Ar, 5AI ausgesteuert werden, um ein Blockieren der Vorderräder 5Ar, 5AI auf der Fahrbahn 11 mit den seitenindividuell unterschiedlichen Reibwerten ml, mr zu vermeiden. Dies ist auch als mue-Split-Bremsung Bmu (µ-Split-Bremsung) bekannt. Das Vorderrad 5Ar, 5Al, das sich auf der Seite der Fahrbahn 11 mit dem höheren der beiden Reibwerte ml, mR befindet, wird dabei im Folgenden als Hochreibwert-Vorderrad 5HA und das Vorderrad 5Ar, 5Al, das sich auf der Seite der Fahrbahn 11 mit dem niedrigeren der beiden Reibwerte ml, mR befindet im Folgenden als Niedrigreibwert-Vorderrad 5NA bezeichnet.
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Aufgrund der Aussteuerung von unterschiedlichen Bremsdrücken pAr, pAI an die Radbremsen 4Ar, 4AI der Vorderräder 5Ar, 5AI und der dadurch seitenweise unterschiedlich wirkenden Bremskräfte auf das Fahrzeug 1 wird ein gewisses Gieren des Fahrzeuges 1 mit einer mue-Split-Gierrate Gmu bewirkt, die insbesondere abhängig von einer Spurweite SW der Vorderachse 6A ist. Die mue-Split-Gierrate Gmu ist hierbei in eine Hochreibwert-Richtung Rh ausgerichtet, d.h. das Fahrzeug 1 giert in die Richtung des Hochreibwert-Vorderrades 5HA; im Beispiel der 1 also in Fahrtrichtung nach links. Gleichzeitig wird bei einer solchen mue-Split-Bremsung Bmu aufgrund der unterschiedlich eingestellten Bremsdrücke pAr, pAI auch eine Lenkbewegung mit einem bestimmten Lenkwinkel L an der Vorderachse 6A induziert, wenn die Vorderräder 5Ar, 5AI abgebremst werden, wobei die Lenkbewegung ebenfalls in die Hochreibwert-Richtung Rh ausgerichtet ist. Der induzierte Lenkwinkel L ist hierbei insbesondere abhängig von einer Reibwert-Differenz dm = ml - mr, wobei diese wiederum mit einer Bremsdruckdifferenz dp = pAI - pAr bzw. auch einer Raddrehzahldifferenz dn = nAI - nAr abhängig ist.
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Weiterhin ist der Lenkwinkel L abhängig von der Fahrzeuggeometrie, beispielsweise einem Lenkrollhalbmesser (Lenkrollradius).
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In derartigen mue-Split-Bremsungen Bmu, bei denen es zu einer Änderung des Lenkwinkels L kommt, ist es erforderlich, dass der Fahrer schnell und ausreichend über das Lenkrad 10 korrigierend eingreift, um insbesondere die Spur zu halten oder nicht von der Fahrbahn abzukommen, da es sonst zu einer Gefährdung des Fahrzeuges 1 sowie des umliegenden Verkehrs kommen kann. Um den Fahrer zu entlasten, da er auf derartige Situationen normalerweise nicht eingestellt ist und daher zu spät und/oder nicht ausreichend eingreift, ist erfindungsgemäß vorgesehen, über das Lenksystem 3 automatisiert über den Lenkaktuator 9 einzugreifen, sobald eine derartige mue-Split-Bremsung Bmu erkannt wurde.
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Dies erfolgt gemäß 2, indem in einem anfänglichen Schritt St0 geprüft wird, ob eine manuelle oder automatisierte Bremsvorgabe BV vorliegt, und in einem darauffolgenden ersten Schnitt St1 geprüft wird, ob eine mue-Split-Bremsung Bmu vorliegt. Dies kann beispielsweise anhand der Bremsdruckdifferenz dp = pAI - pAr und/oder der Raddrehzahldifferenz dn = nAI - nAr erkannt werden. Da die Bremsdrücke pAl, pAr an der lenkbaren Vorderachse 6A und somit auch die Bremsdruckdifferenz dp herkömmlicherweise nicht unmittelbar gemessen werden, sind diese abzuschätzen, wobei dies in Abhängigkeit der ABS-Steuersignale SAr, Sal erfolgen kann, die zu bestimmten Ansteuerzeiten tAr, tAl bzw. Regelzyklen der ABS-Steuerventile 8Ar, 8AI an der lenkbaren Vorderachse 6A führen. Aus diesen Ansteuerzeiten tAr, tAl kann zusammen mit einem bekannten Vordruck, der den ABS-Steuerventilen 8Ar, 8AI zugeführt wird, eine Bremsdruckdifferenz dp zumindest abgeschätzt werden, wobei zu erwarten ist, dass für das Niedrigreibwert-Vorderrad 5HA eine häufigere Ansteuerung und somit höhere Ansteuerzeiten tAr, tAl des jeweiligen ABS-Steuerventils 8Ar, 8AI vorliegen werden, da an diesem Niedrigreibwert-Vorderrad 5HA häufiger einzugreifen ist, um ein Blockieren zu verhindern als bei dem Hochreibwert-Vorderrad 5NA. Die Raddrehzahlen nAl, nAr bzw. die Raddrehzahldifferenz dn können direkt aus Raddrehzahlsignalen, die von Raddrehzahlsensoren 12Ar, 12AI, 12Br, 12Bl an den einzelnen Rädern 5Ar, 5AI, 5Br, 5BI ausgegeben werden, ermittelt werden.
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Liegt eine bestimmte Raddrehzahldifferenz dn bzw. Bremsdruckdifferenz dp zwischen den beiden Vorderrädern 5Ar, 5AI vor, kann darauf geschlossen werden, dass auf einer Fahrbahn 11 mit unterschiedlichen Reibwerten ml, mr gebremst wird. Diese Ermittlung kann hierbei in der Bremssteuereinrichtung 2.1, insbesondere auch im Stabilitätsregelsystem 7 bzw. im ABS-Regelsystem 7.1, erfolgen.
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In einem zweiten Schritt St2 wird nach dem Feststellen, dass eine mue-Split-Bremsung Bmu vorliegt, ermittelt, in welche Richtung die mue-Split-Gierrate Gmu ausgerichtet ist bzw. in welche Hochreibwert-Richtung Rh das Fahrzeug 1 aufgrund der mue-Split-Bremsung Bmu gieren wird. Dies folgt beispielsweise aus dem Vorzeichen der Raddrehzahldifferenz dn bzw. der Bremsdruckdifferenz dp, da für das Hochreibwert-Vorderrad 5HA zumindest zeitweise ein geringerer aus den ABS-Steuersignalen SAr, Sal abgeleiteter Bremsdruck pAr, pAI bzw. eine geringere Raddrehzahl nAr, nAI zu erwarten ist. Je nachdem ist die Bremsdruckdifferenz dp = pAI - pAr bzw. die Raddrehzahldifferenz dn = nAI - nAr positiv oder negativ. Somit kann anhand der Bremsdruckdifferenz dp bereits vorausgesagt werden, in welche Hochreibwert-Richtung RH das Fahrzeug 1 gieren wird.
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In Abhängigkeit der Ausrichtung bzw. dem Vorzeichen der mue-Split-Gierrate Gmu während der mue-Split-Bremsung Bmu wird anschließend in einem dritten Schritt St3 im Rahmen einer fortlaufenden Lenkregelung LG eine Lenkwinkel-Anforderung LSoll erzeugt und beispielsweise über die Lenksteuereinrichtung 3.1 in dem Lenksignal SL an den Lenkaktuator 9 ausgegeben. Die Lenkwinkel-Anforderung LSoll wird hierbei derartig festgelegt, dass der mue-Split-Gierrate Gmu entgegengewirkt wird. D.h. die Lenkwinkel-Anforderung LSoll führt zu einem Lenkwinkel L an der Vorderachse 6A, der die mue-Split-Gierrate Gmu kompensiert. Somit kann zeitgleich mit dem Aufbau der Bremsdruckdifferenz bei der mue-Split-Bremsung Bmu über die Lenkwinkel-Anforderung LSoll gegengelenkt werden, noch bevor sich eine mue-Split-Gierrate Gmu aufgrund der Bremsdruckdifferenz dp aufbauen wird.
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Zu Beginn einer derartigen Lenkregelung LG kann in einem ersten Teilschritt St3.1 z.B. ein empirisch ermittelter Startwert WL für die Lenkwinkel-Anforderung LSoll angesetzt werden. Ausgehend davon wird anschließend in einem zweiten Teilschritt St3.2 fortlaufend eine Ist-Gierrate Glst des Fahrzeuges 1 überwacht und mit einer Soll-Gierrate GSoll verglichen, um die Reaktion des Fahrzeuges 1 auf die Lenkwinkel-Anforderung LSoll zu ermitteln. Solange eine Abweichung zwischen der Ist-Gierrate Glst und der Soll-Gierrate GSoll besteht, wird die Lenkwinkel-Anforderung LSoll weiter angepasst, bis die Ist-Gierrate Glst und die Soll-Gierrate GSoll innerhalb einer Toleranz übereinstimmen. Die Regelung kann hierbei beispielsweise nach Art eines Pl-Reglers erfolgen, um eine schnelle aber auch „sanfte“ Regelung ohne Sprünge zu erhalten. Die Ist-Gierrate Glst kann hierbei beispielsweise vom Stabilitätsregelsystem 7 bereitgestellt werden, das diese ohnehin für weitere Stabilitätsregelungen ermittelt, so dass keine weiteren Sensoren nötig sind.
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Die Soll-Gierrate GSoll für diese Lenkregelung LG kann dabei derartig festgelegt werden, dass außerhalb einer mue-Split-Bremsung Bmu ständig die Ist-Gierrate Glst des Fahrzeuges 1 ermittelt und z.B. in einer Speichereinrichtung 13 gespeichert wird. Sobald im ersten Schritt St1 auf das Vorliegen einer mue-Split-Bremsung Bmu geschlossen wird, wird der vor dieser Feststellung zuletzt gespeicherte Wert der Ist-Gierrate Glst als Soll-Gierrate GSoll festgelegt und der Lenkregelung LG zugrunde gelegt. Dadurch können auch vom Fahrer ursprünglich vorgegebene Lenkbewegungen berücksichtigt werden, falls sich das Fahrzeug 1 bei einer mue-Split-Bremsung Bmu beispielsweise in einer Kurve oder beim Überholen befindet. Befindet sich das Fahrzeug 1 auf einer Geradeausfahrt, kann eine Soll-Gierrate GSoll von in etwa Null angenommen werden.
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Stimmt die Ist-Gierrate Glst mit der Soll-Gierrate GSoll überein, wird die Lenkanforderung LSoll in einem vierten Schritt St4 beibehalten, da die mue-Split-Gierrate Gmu durch die aktive Lenkung automatisiert ausgeglichen bzw. kompensiert wird und das Fahrzeug 1 damit in der ursprünglichen Spur weiterfährt. Ein Verlassen der Spur oder der Fahrbahn sowie ggf. folgende Instabilitäten und damit eine Gefährdung des eigenen Fahrzeuges 1 sowie des umliegenden Verkehrs können somit durch diese Lenkregelung LG effizient vermieden werden.
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Durch die beschriebene automatisierte Lenkregelung LG wird gewährleistet, dass ein Lenkeingriff über die Lenk-Anforderung LSoll sofort dann stattfindet, wenn eine mue-Split-Bremsung Bmu eingeleitet wird und nicht erst dann, wenn das Fahrzeug 1 dadurch die Spur verlassen hat und ggf. bereits eine Instabilität entstanden ist. Dadurch kann der korrigierende Lenkeingriff geringer ausfallen, da der mue-Split-Gierrate Gmu gleich zu Beginn bei ihrer Entstehung entgegengewirkt wird und nicht erst dann, wenn das Fahrzeug 1 infolge dessen die Spur verlässt oder ausbricht. Die Abweichung von der ursprünglichen Spur kann dadurch deutlich reduziert werden. Die automatisierte Lenkung kann zudem aufgrund der elektronischen Regelung mit einer geringeren Reaktionszeit als bei einer manuellen Lenkung erfolgen, so dass die Gefahr von sicherheitskritischen Auswirkungen auf das eigene Fahrzeug 1 und den umgebenden Verkehr minimiert werden kann.
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In einem dritten Teilschritt 3.3 kann bei der Lenkregelung LG weiterhin berücksichtigt werden, ob der Fahrer nachträglich lenkend eingreift, z.B. in Reaktion auf die mue-Split-Bremsung und/oder durch Einleiten eines gebremsten Spurwechsels. Dazu kann beispielsweise über einen Kraftsensor 14, der mit einem Torsionsstab des Lenksystems 3 zusammenwirkt, ein vom Fahrer über das Lenkrad 10 aufgebrachtes Lenkmoment LM ermittelt werden. Eine Beeinflussung des Lenkwinkels L in Abhängigkeit dieses Lenkmomentes LM kann dann vom Lenksystem 3 zugelassen werden, wenn durch das Lenkmoment LM auf das Fahrzeug 1 eine Fahrer-Gierrate GF wirkt, die der mue-Split-Gierrate entgegengerichtet ist und diese wie auch die automatisierte Lenk-Anforderung LSoll kompensiert. Gibt der Fahrer also eine manuelle Lenkung in eine Lenkrichtung LR vor, die der Lenkrichtung LR des Lenkaktuators 9 entspricht, wird dies zugelassen. Lenkt der Fahrer allerdings in die entgegengesetzte Lenkrichtung LR, d.h. die Fahrer-Gierrate GF verstärkt die mue-Split-Gierrate Gmu, so kann eine Umsetzung durch das Lenksystem 3 verhindert werden, um keine Instabilitäten oder kein Spurverlassen zu riskieren.
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Ergänzend kann in einem vierten Teilschritt St3.4 vorgesehen sein, dass eine Anpassung der ABS-Bremsregelung im ABS-Regelsystem 7.1 erfolgt, wobei dadurch ein Bremsweg des Fahrzeuges 1 während einer derartigen mue-Split-Bremsung Bmu verkürzt werden kann. Die ABS-Bremsregelung kann während einer mue-split-Bremsung Bmu normalerweise gemäß einer modifizierten Individualregelung (MIR) erfolgen. Dazu wird bei Erkennen einer mue-Split-Bremsung Bmu der Bremsdruck pAr, pAI an dem Hochreibwert-Vorderrad 5HA zunächst auf den Bremsdruck pAR, pAI abgesenkt, der an dem Niedrig-Reibwert-Vorderrad 5NA eingestellt ist, so dass eine mue-Split-Gierrate Gmu von Null vorliegt. Um dadurch keine Bremskraft zu verlieren, wird der Bremsdruck pAr, pAI an dem Hochreibwert-Vorderrad 5HA anschließend wieder langsam mit einem Druckaufbaugradienten dpG bis zur Schlupfschwelle erhöht. Der Druckaufbaugradient dpG ist dabei normalerweise derartig festgelegt, dass der Fahrer die Möglichkeit hat, auf die daraus resultierende mue-Split-Gierrate Gmu zu reagieren.
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Da in der erfindungsgemäßen Lenkregelung LG gemäß den Schritten St3, St3.1, St3.2, St3.3 allerdings eine automatisierte Lenkregelung LG über den Lenkaktuator 9 erfolgt, ist davon auszugehen, dass eine sehr schnelle und ausreichende Reaktion auf eine Druckerhöhung am Hochreibwert-Vorderrad 5HA im Rahmen der MIR erfolgen kann. Infolgedessen kann der Druckaufbaugradient dpG entsprechend erhöht werden, da auf die daraus resultierende schnell ansteigende mue-Split-Gierrate Gmu über den Lenkaktuator 9 mit einem darauf abgestimmten Lenkgradienten dLG auch schnell reagiert werden kann. Dadurch kann der Bremsweg gegenüber einer normalen MIR verkürzt werden, da der Bremsdruck pAr, pAI am Hochreibwert-Vorderrad 5HA schneller wieder angehoben werden kann. Gleichzeitig kann das Fahrzeug 1 durch die schnelle und automatisierte Anpassung des Lenkwinkels L mit einem entsprechend hohen Lenkgradienten dLG in der Spur gehalten werden, so dass sich daraus ein kombinatorischer Effekt gegenüber dem Stand der Technik ergibt.
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Außerdem kann im Rahmen der Lenkregelung LG vorgesehen sein, dass die Lenkwinkel-Anforderung LSoll in Abhängigkeit weiterer Kriterien festgelegt wird, wobei beispielsweise die Achslast KL auf der jeweiligen Fahrzeugachse 6A, 6B, die Auswahl der verwendeten Bereifung KB, eine Spurweite SW und ein Lenkrollhalbmesser der Vorderachse 6A, die Fahrzeuggeschwindigkeit v sowie eine Fahrbahnbeschaffenheit KF der Fahrbahn 11 als Kriterien herangezogen werden können.
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Das soeben beschriebene Verfahren zur Steuerung des Fahrzeuges 1 über das Steuersystem 100 kann hierbei in der Bremssteuereinrichtung 2.1 des Bremssystems 2, insbesondere als Teil des Stabilitätsregelsystems 7, durchgeführt werden. Dazu kann das Stabilitätsregelsystem 7 softwareseitig und/oder hardwareseitig entsprechend erweitert werden. Der Bremssteuereinrichtung 2.1 stehen dabei ein Großteil der verwendeten Kenngrößen über einen CAN-Bus im Fahrzeug 1 bereits zur Verfügung und auch eine Verbindung zu einem elektrischen Lenksystem 3 kann bereits vorhanden sein, so dass nur geringe Anpassungen notwendig sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- elektronisch steuerbares Bremssystem
- 2.1
- Bremssteuereinrichtung
- 3
- elektronisch steuerbares Lenksystem
- 3.1
- Lenksteuereinrichtung
- 4Ar, 4AI
- Radbremsen der Vorderachse (rechts, links)
- 4Br, 4Bl
- Radbremsen der Hinterachse (rechts, links)
- 5Ar, 5AI
- Vorderräder (rechts, links)
- 5Br, 5BI
- Hinterräder (rechts, links)
- 5HA
- Hochreibwert-Vorderrad
- 5NA
- Niedrigreibwert-Vorderrad
- 6A
- Vorderachse
- 6B
- Hinterachse
- 7
- Stabilitätsregelsystem
- 7.1
- ABS-Regelsystem
- 8Ar, 8AI
- ABS-Steuerventile an der Vorderachse
- 8Br, 8Bl
- ABS-Steuerventile an der Hinterachse
- 9
- Lenkaktuator
- 10
- Lenkrad
- 11
- Fahrbahn
- 12Ar, 12AI
- Raddrehzahlsensoren an den Vorderrädern
- 12Br, 12BI
- Raddrehzahlsensoren an den Hinterrädern
- 13
- Speichervorrichtung
- 14
- Kraftsensor
- 100
- Steuersystem
- Bmu
- mue-Split-Bremsung
- BV
- Bremsvorgabe
- dLG
- Lenkgradient
- dm
- Reibwert-Differenz
- dn
- Raddrehzahldifferenz
- dp
- Bremsdruckdifferenz
- dpG
- Druckaufbaugradient
- Gmu
- mue-Split-Gierrate
- GF
- Fahrer-Gierrate
- Glst
- Ist-Gierrate
- GSoll
- Soll-Gierrate
- KB
- Bereifung
- KF
- Fahrbahnbeschaffenheit
- KL
- Achslast
- L
- Lenkwinkel
- LG
- Lenkregelung
- LM
- Lenkmoment
- LR
- Lenkrichtung
- LSoll
- Lenkwinkel-Anforderung
- mr, ml
- Fahrbahn-Reibwert (rechts, links)
- nAr, nAI
- Raddrehzahlen der Vorderräder (rechts, links)
- nBr, nBI
- Raddrehzahlen der Hinterräder (rechts, links)
- pAr, pAI
- Bremsdruck an den Vorderrädern (rechts, links)
- pBr, pBI
- Bremsdruck an den Hinterrädern (rechts, links)
- Rh
- Hochreibwert-Richtung
- SAr, SAI
- ABS-Steuersignale an der Vorderachse (rechts, links)
- SBr, SBI
- ABS-Steuersignale an der Hinterachse (rechts, links)
- SL
- Lenksignal
- SW
- Spurweite
- tAr, tAl
- Ansteuerzeiten der ABS-Steuerventile
- v
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- WL
- Startwert für die Lenkwinkel-Anforderung LSoll
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007038575 B4 [0006]
- DE 102011120667 [0007]
