DE102019202645A1

DE102019202645A1 - Verfahren zum Steuern eines elektronischen Stabilitätssystems

Info

Publication number: DE102019202645A1
Application number: DE102019202645.1A
Authority: DE
Inventors: Timo Koenig; Philipp Sauer; Michael Frank Schmidt; Simon Weissenmayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CN111619579B; CN111619579A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektronischen Stabilitätssystems (50) eines Kraftfahrzeugs, worin ein Reibwert von Reifen des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von Nässe auf einer Fahrbahn ermittelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektronischen Stabilitätssystems eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Das elektronische Stabilitätssystemprogramm (ESP) eines Kraftfahrzeugs soll dessen Stabilität unter allen äußeren Bedingungen verbessern. Da sich die äußeren Bedingungen je nach Wetterlage und Fahrbahnzustand stark ändern, wird der Reibwert µ der Fahrzeugreifen auf der Fahrbahn im ESP und seinen Unterreglern geschätzt, um angemessen auf die jeweilige Fahrbahnsituation reagieren zu können. Diese Reibwertschätzung basiert auf den abgesetzten Radkräften und kann somit nur unter dynamischen Lastzuständen ermittelt werden. Dies hat zur Folge, dass das ESP dem tatsächlichen Reibwert erst im Laufe einer Regelung in ausreichender Güte schätzt. Diese Schätzung basiert auf Eingangsgrößen und einer gewissen Unschärfe. Als Eingangsgrößen können die geschätzten Radkräfte verwendet werden, welche wiederum durch die vom Motor des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Motormomente, geschätzte Raddrücke sowie gemessene Sensorbeschleunigen in Längs- und Querrichtung verwendet werden. Basierend auf der Schätzung des Reibwertes werden im ESP die Anregelschwelle und somit der Zeitpunkt des Anregelns verändert und auch die Stärke des stabilisierenden Eingriffs angepasst.
Die DE 10 2015 015 022 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln von Nässe auf einer Fahrbahn. Diese sehen vor, dass mehrere Erfassungseinheiten an einem Kraftfahrzeug die Fahrbahn vor und hinter dem Kraftfahrzeug in redundanter Weise untersuchen, um so Informationen über eine nasse Fahrbahn zu gewinnen und Fahrdynamikregelsysteme und Fahrerassistenzsysteme darauf vorzubereiten, dass unter Umständen aufgrund der durch ein anderes vorausfahrendes Kraftfahrzeug aufgewirbelten Gischt, die Sichtweite von Sensoren des Kraftfahrzeugs eingeschränkt sein kann.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zum Steuern eines elektronischen Stabilitätssystems eines Kraftfahrzeugs sieht vor, das der Reibwert von Reifen des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit Radkräften des Kraftfahrzeugs und von Nässe auf einer Fahrbahn ermittelt wird. Auf nasser Fahrbahn sollte das Anregeln durch das elektronische Stabilitätssystem im Idealfall früher erfolgen als auf trockener Fahrbahn, da das Reifenverhalten charakterisiert durch seine µ-Schlupfkurve sich in Abhängigkeit des Reibwertes µ ändert und besonders auf nassem Asphalt eine ausgeprägte Instabilität bei höheren Schlupf- und Schräglaufwinkeln besitzt. Gleichzeitig sollte aber sichergestellt werden, dass eine Robustheit gegenüber Fahrbahnquerneigungen, wie sie auf öffentlichen Straßen vorkommen, gewährleistet bleibt, die ein späteres Anregeln erfordert. Hierbei wird die bekannte Reibwertschätzung unter Verwendung von Radkräften um die zusätzliche Verwendung von Informationen über die Fahrbahnnässe erweitert.
Das Erkennen von Nässe auf der Fahrbahn erfolgt vorzugsweise mittels zumindest einer ersten Erfassungseinheit und einer zweiten Erfassungseinheit. Die erste Erfassungseinheit ist eingerichtet, um einen hinter dem Fahrzeug befindlichen ersten Bereich der Fahrbahn zu erfassen. Die zweite Erfassungseinheit ist eingerichtet, um einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich der Fahrbahn zu erfassen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass der zweite Bereich sich vor dem Kraftfahrzeug befindet. Diese Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht es in einfacher Weise, die Nässe mittels Messdaten des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, wobei die redundante Messung in den unterschiedlichen Bereichen, insbesondere auch eine Einhaltung eines Automotive Safety Integrity Level (ASIL) gewährleistet.
Die erste Erfassungseinheit und die zweite Erfassungseinheit weisen vorzugsweise jeweils zumindest einen Radarsensor, eine Kamera, einen Laserscanner und/oder einen Ultraschallsensor auf.
Der Reibwert wird vorzugsweise Unterreglern des elektronischen Stabilitätssystems zur Verfügung gestellt, wobei diese Unterregler besonders bevorzugt den Unterregler ABS (Antiblockiersystem), den Unterregler TCS (Traction Control System) und den Unterregler VDC (Vehicle Dynamics Control) umfassen. Im ABS wird dabei insbesondere bei erkannter Nässe eine niedrige Anregelschwelle mit geringem Robustheits-Offset gewählt und ein Schlupf-Offset und die Abbauten und Aufbauten von Bremsdruck auf die Nässe abgestimmt. Im TCS wird bei erkannter Nässe insbesondere eine niedrige Anregelschwelle mit geringem Robustheits-Offset gewählt und es erfolgt eine momentenbasierte Vorsteuerung in seinem Arbeitspunkt, im Falle eines PID-Reglers im I-Anteil (Integralanteil eines PID-Reglers). Weiterhin erfolgt bei erkannter Nässe im VDC-Unterregler vorzugsweise eine Anwendung einer niedrigen Anregelschwelle mit geringem Robustheits-Offset und die Eingriffsstärke wird auf die Nässe abgestimmt.
Es kann in einer Ausführungsform des Verfahrens weiterhin vorgesehen sein, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs den von ihm vermuteten Reibwert manuell vorgeben kann. Dies kann beispielsweise mittels eines Schalters geschehen. Der vorgegebene Reibwert ersetzt dann die ermittelte Nässe und wird zusammen mit den Radkräften verwendet, um einen im ESP eingesetzten Reibwert zu ermitteln. Der eingesetzte Reibwert wird als nicht hart auf den eingestellten Wert gesetzt. Es ist hierbei bevorzugt, dass beim Beginn und/oder Ende einer Fahrt des Kraftfahrzeugs das Verfahren zu einer automatischen Ermittlung des Reibwertes zurückkehrt, so dass ein Ersetzen der automatischen Nässeermittlung durch eine manuelle Vorgabe nur durch eine aktive Handlung des Fahrers erfolgen kann und nicht versehentlich dadurch, dass zu Beginn einer neuen Fahrt vergessen wird, den Schalter in eine andere Position zu drehen.
Weiterhin kann in einer Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sein, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs einen Maximalwert des Reibwerts bei einer automatischen Ermittlung des Reibwertes manuell vorgeben kann. Dies kann ebenfalls mittels eines Schalters geschehen. Der Maximalwert begrenzt dabei den Reibwert, der mittels der automatischen Ermittlung berechnet werden kann, nach oben und verhindert so eine unerwünscht sportliche Fahrweise des Kraftfahrzeugs.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder auf einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um mittels des Verfahrens ein elektronisches Stabilitätssystem eines Kraftfahrzeugs zu steuern.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Fahrzeug, dessen elektronisches Stabilitätssystem mittels eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gesteuert werden kann.
2 zeigt schematisch einen Schalter in einem Bedienfeld des Kraftfahrzeugs gemäß 1 in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt schematisch zwei Schalter in einem Bedienfeld des Kraftfahrzeugs gemäß 1 in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, dass auf einer Fahrbahn 20 fährt. Es weist eine Vorrichtung 11 zur Ermittlung von Nässe auf einer Fahrbahn auf. Diese wird detailliert in der DE 10 2015 015 022 A1 beschrieben. Sie weist eine erste Erfassungseinheit 12 am Heck des Kraftfahrzeugs 10 und eine zweite Erfassungseinheit 13 an der Front des Kraftfahrzeugs 10 auf. Beide Erfassungseinheiten 12, 13 sind vorliegend als Ultraschallsensoren ausgeführt. Die erste Erfassungseinheit 12 erfasst dabei einen ersten Bereich 21, der sich hinter dem Kraftfahrzeug 10 auf der Fahrbahn 20 befindet. Die zweite Erfassungseinheit 13 erfasst einen zweiten Bereich 22, der sich vor dem Kraftfahrzeug 10 auf der Fahrbahn 20 befindet. Die Messsignale der beiden Erfassungseinheiten 12, 13 werden an eine Auswerteeinheit 14 weitergeleitet, die auf das Vorliegen oder auf die Abwesenheit von Nässe auf der Fahrbahn 20 schließt. Diese Information wird an ein elektronisches Steuergerät 15 des Kraftfahrzeugs 10 weitergegeben.
In einem ersten Ausführungsbespiel der Erfindung befindet sich in einem Bedienfeld 30 des Kraftfahrzeugs 10 ein Drehschalter 31. Dies ist in 2 dargestellt. In einer ersten Position 32 stellt dieser einen vermuteten Reibwert µ der Fahrbahn 20 von 0,1 ein. Dies entspricht einer vereisten Fahrbahn. In einer zweiten Position 33 ist eine automatische Erkennung des Reibwertes µ eingestellt. In einer dritten Position 34 wird ein vermuteter Reibwert µ von 0,8 eingestellt, was einer nassen Fahrbahn entspricht. In einer vierten Position 35 wird ein vermuteter Reibwert µ von 1,2 eingestellt, was einer trockenen Fahrbahn entspricht.
Wie in 3 dargestellt ist, wird nach einem Start 40 des Kraftfahrzeugs 10 der Drehschalter 31 automatisch in seine zweite Position 32 gedreht 41.
Anschließend erfolgt eine Abfrage 42 der Position des Drehschalters 31. Wenn dieser vom Fahrer in der zweiten Position 33 belassen wurde, so erfolgt eine Abfrage 43 des Reibwertes µ aus der Auswerteeinheit 14. Hat der Fahrer den Drehknopf 31 hingegen in seine erste Position 32 oder in seine dritte Position 34 gedreht, so erfolgt ein Auslesen 44 des der jeweiligen Position 32, 34, 35 zugeordneten Reibwertes µ aus der Stellung des Drehknopfes 31. Dieser vorläufige Reibwert µ wird an ein ESP-System 50 des Kraftfahrzeugs 10 übergeben. Dort wird aus diesem vorläufigen Reibwert und aus Radkräften ein endgültiger Reibwert µ berechnet, der an die drei Unterregler ABS 51, TCS 52 und VDC 53 weitergegeben wird. Die Anregelschwelle jedes der drei Unterregler 51, 52, 53 wird in Abhängigkeit vom Reibwert µ gesetzt. Außerdem werden das Schlupf-Offset und die Bremsdruckabbauten und Bremsdruckaufbauten des ABS 51 auf den Reibwert µ abgestimmt. Es erfolgt eine momentenbasierte Vorsteuerung des TCS 52 in Abhängigkeit vom Reibwert µ, sowie eine reibwertabhängige Parametrierung der Momentenregelung. Schließlich wird die Eingriffsstärke des VDC 53 auf den Reibwert µ abgestimmt. Dabei verwendet jeder der Unterregler 51, 52, 53 nicht sofort den an das ESP 50 übergebenen Reibwert µ, sondern passt stattdessen einen im ESP 50 geschätzten Reibwert µ situativ an den übergebenen Reibwert µ an.
Wenn im Folgenden eine Prüfung 45 ergibt, dass das Kraftfahrzeug 10 abgeschaltet wurde, so erfolgt ein Beenden 46 des Verfahrens. Anderenfalls wird kontinuierlich darauf geprüft, ob die Position des Drehknopfes 31 verändert wurde, und solange sich dieser in seiner zweiten Position befindet, werden in der Auswerteeinheit 14 berechnete Änderungen des Reibwertes µ kontinuierlich an das ESP 50 weitergegeben und von diesem seinen Unterreglern 51, 52, 53 zur Verfügung gestellt.
In einem zweiten Ausführungsbespiel der Erfindung weist der Drehschalter 31 nur die erste Position 32, die dritte Position 34 und die vierte Position 35 auf. Dies ist in 4 dargestellt. Dafür ist zusätzlich ein Druckknopf 36 im Bedienfeld 30 vorgesehen. Dieser weist einen AUTOMATIK Zustand und einen MANUELL Zustand auf.
Wie in 5 dargestellt ist, wird nach einem Start 60 des Kraftfahrzeugs 10 der Druckknopf 36 automatisch in seinen AUTOMATIK Zustand gebracht 61. Anschließend erfolgt eine Abfrage 62 des Zustandes des Druckknopfs 36. Wenn dieser vom Fahrer im AUTOMATIK Zustand belassen wurde, so erfolgt eine Abfrage 63 des Reibwertes µ aus der Auswerteeinheit 14 als vorläufiger Reibwert. Anschließend erfolgt ein Auslesen 64 des der jeweiligen Position 32, 34, 35 zugeordneten Reibwertes µ aus der Stellung des Drehknopfes 31 als maximaler Reibwert. Hat der Fahrer den Druckknopf 36 hingegen durch Drücken in seinen MANUELL Zustand gebracht, so erfolgt nur ein Auslesen 44 des der jeweiligen Position 32, 34, 35 zugeordneten Reibwertes µ aus der Stellung des Drehknopfes 31 als vorläufiger Reibwert. Die Reibwerte werden an das ESP-System 50 des Kraftfahrzeugs 10 übergeben. Dort wird aus dem vorläufigen Reibwert und aus Radkräften ein endgültiger Reibwert µ berechnet, der an die drei Unterregler ABS 51, TCS 52 und VDC 53 weitergegeben wird. Dabei wird der endgültige Reibwert allerdings auf einen eventuell vorgegebenen maximalen Reibwert begrenzt. Anschließend erfolgen das Setzen der Anregelschwelle jedes der drei Unterregler 51, 52, 53, das Abstimmen des Schlupf-Offsets und der Bremsdruckabbauten und Bremsdruckaufbauten des ABS 51, die momentenbasierte Vorsteuerung des TCS 52, die Parametrierung der Momentenregelung und die Abstimmung der Eingriffsstärke des VDC 53 in derselben Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Wenn im Folgenden eine Prüfung 65 ergibt, dass das Kraftfahrzeug 10 abgeschaltet wurde, so erfolgt ein Beenden 66 des Verfahrens. Anderenfalls wird kontinuierlich darauf geprüft, ob der Zustand des Druckknopfes 36 verändert wurde, und solange sich dieser in seinem AUTOMATIK Zustand befindet, werden in der Auswerteeinheit 14 berechnete Änderungen des Reibwertes µ kontinuierlich an das ESP 50 weitergegeben und von diesem seinen Unterreglern 51, 52, 53 zur Verfügung gestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015015022 A1 [0003, 0013]

Claims

Verfahren zum Steuern eines elektronischen Stabilitätssystems (50) eines Kraftfahrzeugs (10), worin ein Reibwert von Reifen des Kraftfahrzeugs (10) in Abhängigkeit von Radkräften des Kraftfahrzeugs und von Nässe auf einer Fahrbahn (20) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nässe mittels zumindest einer ersten Erfassungseinheit (12) und einer zweiten Erfassungseinheit (13) erkannt wird, wobei die erste Erfassungseinheit (12) eingerichtet ist, um einen hinter dem Fahrzeug (10) befindlichen ersten Bereich (21) der Fahrbahn (20) zu erfassen ist und die zweite Erfassungseinheit (13) eingerichtet ist, um einen von dem ersten Bereich (21) verschiedenen zweiten Bereich (22) der Fahrbahn (20) zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (22) sich vor dem Kraftfahrzeug (10) befindet.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Erfassungseinheit (12) und die zweite Erfassungseinheit (13) jeweils zumindest einen Radarsensor, eine Kamera, einen Laserscanner und/oder einen Ultraschallsensor aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibwert Unterreglern (51, 52, 53) des elektronischen Stabilitätssystems (50) zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterregler (51, 52, 53) zumindest ABS (51), TCS (52) und VDC (53) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs (10) den Reibwert manuell vorgeben kann, wobei beim Beginn und/oder Ende einer Fahrt des Kraftfahrzeugs (10) das Verfahren zu einer automatischen Ermittlung des Reibwertes zurückkehrt (41).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs (10) einen Maximalwert des Reibwerts bei einer automatischen Ermittlung des Reibwertes manuell vorgeben kann.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (15), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ein elektronisches Stabilitätssystems (50) eines Kraftfahrzeugs (10) zu steuern.