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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug.
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Fahrassistenzsysteme von Fahrzeugen weisen heutzutage eine Antiblockierfunktionalität auf. Treten in Kurvenfahrten große Verzögerungen auf, also starke Bremsvorgänge, dann tritt bei derzeitigen Fahrassistenzsystemen aufgrund der Limitierungen der derzeitigen Regelungsverfahren deutliches Untersteuern auf, beispielsweise da alle Räder gleichzeitig abgebremst werden. Das bedeutet, dass das Fahrzeug weniger, als vom Fahrer über die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs vorgegeben, auf dessen Lenkeingabe reagiert. Dadurch bewegt sich das Fahrzeug nicht dorthin, wohin der Fahrer es eigentlich lenkt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik auszuräumen oder zumindest zu verringern. Insbesondere ist es wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs und ein verbessertes Fahrzeug bereitzustellen, die jeweils ein verbessertes Lenkverhalten des Fahrzeugs bei während Kurvenfahrten auftretenden Verzögerungen ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, von denen jeder für sich oder in (Sub-)Kombination Aspekte der Erfindung darstellen kann. Einzelne Aspekte werden im Hinblick auf Verfahren erläutert, andere im Hinblick auf Vorrichtungen. Die Aspekte sind aber jeweils wechselseitig entsprechend zu übertragen.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Fahrzeug weist ein Fahrdynamikregelungssystem, eine Bremssteuervorrichtung und mehrere Räder auf. Die Räder sind individuell abbremsbar. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Durch das Fahrdynamikregelungssystem wird eine gebremste Kurvenfahrt erkannt, bei der zumindest für ein Rad des Fahrzeugs ein Schlupf größer als ein Schlupfschwellwert ist, der einen Eingriff des Fahrdynamikregelungssystems gemäß einer Kurven-Antiblockierfunktionalität auslöst (Schritt A).
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Durch das Fahrdynamikregelungssystem wird eine Winkeldifferenz zwischen einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer durch lenkbare Räder des Fahrzeugs definierten Sollrichtung des Fahrzeugs ermittelt und mit einem ersten Winkeldifferenzschwellwert verglichen (Schritt B).
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Durch das Fahrdynamikregelungssystem wird eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ermittelt oder von einer Fahrzeugsteuervorrichtung empfangen (Schritt C).
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Für zumindest ein Rad des Fahrzeugs wird eine Schlupfdifferenz zwischen einem tatsächlichen Schlupf des Rades und einem Schlupfsollwert des Rades ermittelt. Der Schlupfsollwert basiert zumindest auf der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (Schritt D).
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In Abhängigkeit von dem Vergleich der Winkeldifferenz mit dem ersten Winkeldifferenzschwellwert in Schritt B und abhängig von der Schlupfdifferenz aus Schritt D wird von dem Fahrdynamikregelungssystem (Schritt E):
- zumindest ein erstes Stellsignal an die Bremssteuervorrichtung ausgegeben, sodass für zumindest ein Rad einer Vorderachse des Fahrzeugs die Bremsleistung für dieses Rad verringert wird (Schritt E I), und
- zumindest ein zweites Stellsignal an die Bremssteuervorrichtung ausgegeben, sodass eine Bremsleistung für zumindest ein Rad einer Hinterachse des Fahrzeugs erhöht wird (Schritt EII).
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Ein Eingriff der Kurven-Antiblockierfunktionalität des Fahrdynamikregelungssystems, gemäß dem die Bremsleistung für das zumindest eine Rad der Hinterachse wieder reduziert werden würde, wird unterbunden, bis die Winkeldifferenz zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Sollrichtung des Fahrzeugs einen zweiten Winkeldifferenzschwellwert unterschreitet (Schritt F).
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Da sich das Fahrzeug in einer Kurvenfahrt befindet, führt die Erhöhung der Bremsleistung für zumindest ein Rad der Hinterachse des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Verringerung der Bremsleistung für zumindest ein Rad der Vorderachse des Fahrzeugs dazu, dass sich das Fahrzeug in verbesserter Weise um die Hochachse dreht. Dieser Zustand wird aufrechterhalten, bis sich die tatsächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs wieder an die vorgegebene Sollrichtung angepasst hat, zumindest bis auf den zweiten Winkeldifferenzschwellwert hin. Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen werden also einzelne Räder des Fahrzeugs hinsichtlich der jeweils anliegenden Bremsleistung gezielt manipuliert, um einen Zustand zu erzwingen, der generell als „instabil“ erachtet wird. Dieser Zustand ermöglicht aber die tatsächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs innerhalb einer kürzeren Zeitspanne als bisher an die Sollrichtung anzupassen. Dadurch kann die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs hinsichtlich einer durch den Fahrer vorgegebenen Lenkwinkelvorgabe in kürzerer Zeit gewährleistet werden, sodass eine verbesserte Fahrzeugkontrolle ermöglicht wird.
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Anders ausgedrückt, die Erhöhung der Bremsleistung an der Hinterachse des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Verringerung der Bremsleistung für zumindest ein Rad der Vorderachse des Fahrzeugs führt dazu, dass das Heck des Fahrzeugs bezüglich des Kurvenverlaufs nach Kurvenaußen gedreht wird. Durch die an der Vorderachse des Fahrzeugs verringerte Bremsleistung wird zusätzlich eine bessere Lenkfähigkeit durch die lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs erzielt. Dadurch kann die Fahrzeugausrichtung schneller an den Kurvenverlauf angepasst werden. Insbesondere wird so ermöglicht, die Angleichung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs an die durch eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs vorgegebene Sollrichtung des Fahrzeugs in einem kürzeren Zeitintervall zu erzielen als dies durch bekannte Verfahren erreicht wird. Die Sollrichtung des Fahrzeugs ist dabei durch die Lenkstellung der lenkbaren Vorderräder definiert. Somit kann ein Untersteuern des Fahrzeugs vermieden werden oder zumindest schneller korrigiert werden als dies für bekannte Verfahren, die von bisherigen Fahrdynamikregelungssystemen ausgeführt werden, der Fall ist.
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Unter einer Kurvenfahrt ist vorliegend eine Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs zu verstehen, bei der lenkbare Räder des Fahrzeugs entsprechend einer Vorgabe des Fahrers eine Sollrichtung des Fahrzeugs definieren, die von der Längsachse des Fahrzeugs abweicht. Die Sollrichtung des Fahrzeugs kann beispielsweise durch eine Lenkvorrichtung, wie ein Lenkrad, durch den Fahrer vorgegeben werden. Die Abweichung wird durch die in Schritt B angegebene Winkeldifferenz quantifiziert.
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Beispielsweise kann das Fahrzeug einen oder mehrere Sensoren umfassen, um einerseits die Sollrichtung des Fahrzeugs entsprechend der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers mittels der Lenkvorrichtung und andererseits die tatsächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu erfassen. Die Sensoren können mit dem Fahrdynamikregelungssystem gekoppelt sein, das basierend auf den erhaltenen Messwerten die Winkeldifferenz bestimmen kann und mit dem ersten Winkeldifferenzschwellwert vergleichen kann. Alternativ kann die tatsächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs beispielsweise auch auf für die Räder erfassten Drehzahlen beruhen. Der erste Winkeldifferenzschwellwert stellt insofern ein Maß für das zulässige „Untersteuern“ (oder „Übersteuern“) des Fahrzeugs bei einer gebremsten Kurvenfahrt dar. Bis der erste Winkeldifferenzschwellwert überschritten wird, ist das „Untersteuern“ des Fahrzeugs nicht derart groß, dass ein Eingriff des Fahrdynamikregelungssystems gemäß Schritt E erforderlich ist. Weicht allerdings die tatsächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu stark von der Sollrichtung des Fahrzeugs ab, ist die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs inakzeptabel stark eingeschränkt, wodurch die Eingriffe gemäß Schritt E ausgelöst werden.
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Die Zielsetzung des Regelungsverhaltens des Fahrdynamikregelungssystems hinsichtlich der Kurven-Antiblockierfunktionalität ist die Gewährleistung einer stabilen Fahrzeugkonfiguration und die Gewährleistung einer bedarfsgerechten Lenkfähigkeit des Fahrzeugs. Dazu wird das Heck des Fahrzeugs nach Kurvenaußen geschwenkt, damit die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs möglichst zügig entlang der Sollrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet wird. Dabei tritt durch den Schwenk des Hecks des Fahrzeugs an den Hinterrädern zeitweilig ein hoher Schlupf auf. Gemäß einer klassischen Antiblockierfunktionalität würde die Bremsleistung an den Hinterrädern nicht über ein vorbestimmtes Maß hinaus erhöht werden, um Instabilitäten an der Hinterachse des Fahrzeugs zu vermeiden. Eine solche Instabilität wird gemäß dem vorliegenden Verfahren aber gerade erzwungen. Diese Reduzierung der Bremsleistung, und damit die (Wieder-)Herbeiführung eines stabilen Zustands die Hinterachse betreffend, wird vorliegend gemäß Schritt F vermieden, damit das Heck des Fahrzeugs nach Kurvenaußen schwenkt und damit die Bremsleistung an den Vorderrädern weiterhin reduziert sein kann. Dadurch wird die Längskraft an der Hinterachse des Fahrzeugs über das für eine klassische Antiblockierfunktionalität übliche Maß hinaus erhöht, wodurch das Seitenkraftpotential reduziert wird. Um die Schwenkbewegung des Hecks nach Kurvenaußen zu unterstützen, sollen die Seitenführungskräfte an der Hinterachse reduziert werden. Um diese Reduktion der Seitenführungskräfte zu erzielen, muss die Hinterachse deshalb im Bereich hoher Bremsleistungen gehalten werden und darf nicht in stabile Zustände zurückgeführt werden, wie dies bei einer herkömmlichen Antiblockierfunktionalität der Fall wäre. Durch die Aufrechterhaltung der hohen Bremsleistung an der Hinterachse wird der Schwenk des Hecks des Fahrzeugs unterstützt und so die zuvor aufgetretene Winkeldifferenz zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Sollrichtung des Fahrzeugs möglichst zügig reduziert, und zwar zumindest bis der zweite Winkeldifferenzschwellwert unterschritten wird. Dadurch wird die zügige Angleichung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs an die Sollrichtung des Fahrzeugs und somit die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs gewährleistet.
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Optional wird in Schritt F, zumindest bis die Winkeldifferenz zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Sollrichtung des Fahrzeugs den zweiten Winkeldifferenzschwellwert unterschreitet, auch ein solcher Eingriff der Kurven-Antiblockierfunktionalität des Fahrdynamikregelungssystems unterbunden, gemäß dem die Bremsleistung für das zumindest eine Rad der Vorderachse wieder erhöht werden würde. Dadurch wird das Fahrzeug entsprechend der Maßnahmen aus Schritt E in einem „instabilen“ Zustand gehalten, um vorteilhaft eine möglichst zügige Angleichung der tatsächlichen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs an die Sollrichtung zu gewährleisten, beispielsweise diejenige, die durch den Fahrer vorgegeben ist. So wird die Fahrzeugkontrolle für den Fahrer auch in derartigen „besonderen“ Fahrkonfigurationen verbessert.
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Unter einer gebremsten Fahrt ist vorliegend eine Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs zu verstehen, bei der ein negatives Beschleunigungsmoment durch eine Vorrichtung des Fahrzeugs ausgeübt wird, das der ungestörten Bewegungsrichtung des Fahrzeugs entgegenwirkt. Das negative Beschleunigungsmoment kann beispielsweise durch eine von einer Bremsvorrichtung bewirkten Bremsleistung verursacht sein, die ein positives Bremsmoment verursacht.
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Die in den Schritten EI und EII angegebenen Beeinflussungen der Bremsleistungen durch entsprechende Steuersignale des Fahrdynamikregelungssystems können insbesondere davon abhängen, dass die in Schritt B bestimmte Winkeldifferenz größer als der erste Winkeldifferenzschwellwert ist, und dass gleichzeitig die in Schritt D bestimmte Schlupfdifferenz größer als ein Schlupfdifferenzschwellwert ist.
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Der Schlupfdifferenzschwellwert, der für die Initialisierung der Maßnahmen in Schritt E maßgeblich ist, kann gleich dem in Schritt A angegebenen Schlupfschwellwert sein, kann aber auch davon abweichen. Beispielsweise kann in Schritt A ein erster Schlupfschwellwert berücksichtigt werden, um zu entscheiden, ob ein Eingriff des Fahrdynamikregelungssystems überhaupt erforderlich ist, wohingegen die spezifischen, in Schritt E angegebenen Eingriffe, vom Überschreiten eines abweichenden Schlupfdifferenzschwellwerts abhängen kann.
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Optional umfasst Schritt A das Erfassen oder Bestimmen des Schlupfes für zumindest ein Rad des Fahrzeugs, der mit einem jeweiligen Schlupfsollwert verglichen wird. Der Schlupf eines Rades kann dabei basierend auf einer für das Rad erfassten Drehzahl bestimmt werden, insbesondere durch das Fahrdynamikregelungssystem. Die Drehzahl kann beispielsweise mittels eines Radsensors erfasst werden.
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Zu berücksichtigen ist, dass ein bestimmtes Maß an Schlupf zwischen einem Rad des Fahrzeugs und dem Untergrund immer toleriert wird. Beispielsweise greift das Fahrdynamikregelungssystem hinsichtlich der Fahrzeugdynamik in die Regelung der ausgegebenen Bremsmomente ohnehin nicht ein, solange der Schlupf kleiner als der in Schritt A angegebene Schlupfschwellwert ist. Ferner kann ein Eingriff unterbunden werden, wenn die Winkeldifferenz kleiner als der erste Winkeldifferenzschwellwert ist. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass die tatsächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs hinreichend genau der Sollrichtung des Fahrzeugs entspricht. Überschreitet die Schlupfdifferenz an zumindest einem Rad jedoch einen jeweiligen Schlupfdifferenzschwellwert und überschreitet die Winkeldifferenz den ersten Winkeldifferenzschwellwert, so kann davon ausgegangen werden, dass eine Kurvenfahrt vorliegt, bei der die tatsächliche Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu stark von der Sollrichtung des Fahrzeugs abweicht, sodass ein Eingriff durch das Fahrdynamikregelungssystem notwendig ist. In diesem Fall geht das Fahrdynamikregelungssystem davon aus, dass ein Eingriff in die an die jeweiligen Räder ausgegebenen Bremsmomente notwendig ist, um eine stabile Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs (wieder) herbeizuführen, und zwar in einem möglichst kurzen Zeitintervall.
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Wenn vorliegend davon die Rede ist, dass in Schritt A durch das Überschreiten des Schlupfschwellwerts durch den erkannten Schlupf ein Eingriff des Fahrdynamikregelungssystems ausgelöst wird, so bezieht sich dies ausschließlich auf das Regelungsverhalten hinsichtlich der Kurven-Antiblockierfunktionalität. Also das durch das Fahrdynamikregelungssystem bezüglich des hier erläuterten Verfahrens ausgeübte Regelungsverhalten, beispielsweise entsprechend der Schritte B bis F. Das Überschreiten des Schlupfschwellwerts kann, muss aber nicht zwingend, das auslösende Ereignis dafür sein, dass das Fahrdynamikregelungssystem weitere Funktionalitäten ausübt, wie beispielsweise ein elektronisches Stabilitätsprogramm oder dergleichen.
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Üblicherweise ist das Fahrdynamikregelungssystem in der Regel ohnehin zu jeder Zeit aktiv, zumindest in dem Sinne, dass es den an den Rädern des Fahrzeugs auftretenden Schlupf erkennt oder bestimmt, beispielsweise basierend auf jeweiligen Drehzahlen der Räder. Allerdings sind üblicherweise weitere besondere auslösende Ereignisse notwendig, damit das Fahrdynamikregelungssystem zusätzliche spezielle Funktionen ausübt.
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Unter der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit wird vorliegend die tatsächliche Übergrundgeschwindigkeit des Fahrzeugs verstanden. Die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ist entlang der tatsächlichen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs orientiert. Bei einer Kurvenfahrt kann, muss sie aber nicht zwingend entlang der Sollrichtung des Fahrzeugs orientiert sein. Insbesondere wenn ein (zu hoher) Schlupf an zumindest einem Rad oder mehreren Rädern des Fahrzeugs auftritt, weicht die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs von der Sollrichtung des Fahrzeugs ab. Dann „untersteuert“ oder „übersteuert“ das Fahrzeug. In diesem Fall kann das Fahrdynamikregelungssystem lediglich ein Anteil der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit berücksichtigen, beispielsweise desjenigen Anteils, der entlang der Sollrichtung des Fahrzeugs orientiert ist.
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Bei der Fahrzeugsteuervorrichtung kann es sich vorliegend um eine übergeordnete Steuereinheit des Fahrzeugs handeln. Diese kann mit dem Fahrdynamikregelungssystem gekoppelt sein und diesem die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zur Verfügung stellen.
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Die Bremssteuervorrichtung ist optional mit Bremsvorrichtungen gekoppelt, die den Rädern zugeordnet sind, um die jeweiligen Räder individuell abbremsen zu können. Die von dem Fahrdynamikregelungssystem an die Bremssteuervorrichtung ausgegebenen Steuersignale können daher eine Variation der jeweiligen ausgegebenen Bremsmomente gewährleisten.
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Alternativ kann das Fahrdynamikregelungssystem auch direkt mit den Bremsvorrichtungen gekoppelt sein und diesen jeweils ein entsprechendes Steuersignal übermitteln, um die jeweilige Bremsleistung anzupassen.
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Bevorzugt wird die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend zumindest auf einer erfassten Drehzahl zumindest eines Rades des Fahrzeugs bestimmt. Dadurch kann die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit besonders präzise bestimmt werden.
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Optional können bei der Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit auch die Drehzahlen mehrerer Räder des Fahrzeugs berücksichtigt werden, beispielsweise durch eine Mittelwertbildung.
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Zusätzlich können weitere Faktoren bei der Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit berücksichtigt werden, wie zum Beispiel die Fahrzeugneigung oder Kurvenlage. Eine Kurvenlage führt dazu, dass die kurvenaußenseitigen Räder in der Regel die tatsächliche wahre Fahrzeuggeschwindigkeit besser widerspiegeln, als dies die kurveninnenseitigen Räder tun. Das Fahrdynamikregelungssystem kann eingerichtet sein, um eine entsprechende Auswahl zu treffen, damit die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit möglichst präzise bestimmt wird.
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Besonders bevorzugt berücksichtigt das Fahrdynamikregelungssystem eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit auch bei der Bestimmung des Schlupfes eines Rades.
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Alternativ oder kumulativ wird die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit auch bei der Bestimmung eines Schlupfsollwertes für ein Rad berücksichtigt.
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Bevorzugt beruht die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zumindest auch auf Stellwerten einer Motorsteuerungsvorrichtung und/oder der Bremssteuervorrichtung. Basierend auf Stellwerten der Motorsteuerungsvorrichtung und/oder der Bremssteuervorrichtung kann bestimmbar sein, wie sich die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit eigentlich entwickeln sollte, denn basierend auf den Stellwerten sind die an den jeweiligen Rädern anliegenden Solldrehmomente bestimmt. Insofern können diese Informationen berücksichtigt werden, um die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zu bestimmen oder um die Präzision von deren Bestimmung zu verbessern.
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Bevorzugt wird die Bremsleistung in Schritt E I für ein kurvenaußenseitiges Rad der Vorderachse des Fahrzeugs reduziert. Bei einer Kurvenfahrt weist das kurvenaußenseitige Vorderrad des Fahrzeugs eine hohe Radlast auf. Durch die Reduzierung der Bremsleistung für dieses Rad (auch als Stützeingriff bezeichnet) wird das Seitenkraftpotential des kurvenaußenseitigen Vorderrads erhöht, da die angeforderte Längskraft abnimmt. Als Folge führt das kurvenaußenseitige Vorderrad das Fahrzeug in verbesserter Weise. Das bedeutet, dass das Fahrzeug durch den Stützeingriff am kurvenaußenseitigen Vorderrad der durch eine Lenkvorrichtung durch einen Fahrer vorgegebenen Sollrichtung besser folgt.
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Besonders bevorzugt wird die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit insbesondere abhängig von einer Drehzahl des kurvenaußenseitigen Rades der Vorderachse des Fahrzeugs bestimmt. Insbesondere, wenn für das kurvenaußenseitige Vorderrad des Fahrzeugs ein Stützeingriff erfolgt, führt die Reduzierung der Bremsleistung (Stützeingriff) dazu, dass das kurvenaußenseitige Vorderrad aufgrund der hohen Radlast nach der Reduzierung der Bremsleistung sehr schnell auf die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit beschleunigt. Deshalb kann durch den Stützeingriff die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit durch Ermittlung der Drehzahl des kurvenaußenseitigen Vorderrads des Fahrzeugs besonders präzise und zuverlässig bestimmt werden.
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Optional kann bezüglich des Schlupfschwellwerts und/oder des Schlupfdifferenzschwellwerts und/oder des ersten und/oder zweiten Winkeldifferenzschwellwerts eine Hysterese vorgesehen sein, um eine stabiles Regelungsverhalten des Fahrdynamikregelungssystems zu gewährleisten.
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Bevorzugt können der Schlupfschwellwert und/oder der Schlupfdifferenzschwellwert und/oder der erste Winkeldifferenzschwellwert und/oder der zweite Winkeldifferenzschwellwert auch von der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit abhängen. Dazu kann beispielsweise diejenige Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit genutzt werden, die in einem vorherigen Regelungsintervall des durch das Fahrdynamikregelungssystem ausgeübten Regelungsmechanismus bestimmt wurde.
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Bevorzugt weist das Fahrdynamikregelungssystem zumindest eine Datenverarbeitungsvorrichtung auf. Insofern kann das Verfahren wie zuvor beschrieben insbesondere computerimplementiert ausgeführt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das Befehle aufweist, welche bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung, diese veranlasst, das Verfahren wie zuvor beschrieben auszuführen.
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Ferner wird gemäß einem weiteren Aspekt auch ein Speichermedium bereitgestellt, das das Computerprogrammprodukt wie zuvor beschrieben aufweist, so dass es bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung, diese veranlasst, das Verfahren wie zuvor beschrieben auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst eine Bremssteuervorrichtung, mehrere Räder, die individuell abbremsbar sind, einen Sensor, der eingerichtet ist, um eine Winkeldifferenz zwischen einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer durch lenkbare Räder des Fahrzeugs definierten Sollrichtung des Fahrzeugs zu erfassen, und ein Fahrdynamikregelungssystem mit einer Kurven-Antiblockierfunktionalität. Das Fahrdynamikregelungssystem ist eingerichtet,
um eine gebremste Kurvenfahrt zu erkennen, bei der zumindest für ein Rad des Fahrzeugs ein Schlupf größer als ein Schlupfschwellwert ist, der einen Eingriff des Fahrdynamikregelungssystems gemäß der Kurven-Antiblockierfunktionalität auslöst,
um eine Winkeldifferenz zwischen einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und einer durch lenkbare Räder des Fahrzeugs definierten Sollrichtung des Fahrzeugs zu ermitteln und mit einem ersten Winkeldifferenzschwellwert zu vergleichen,
um eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zu ermitteln oder von einer Fahrzeugsteuervorrichtung zu empfangen,
um für zumindest ein Rad des Fahrzeugs eine Schlupfdifferenz zwischen einem tatsächlichen Schlupf des Rades und einem Schlupfsollwert des Rades zu ermitteln, wobei der Schlupfsollwert zumindest auf der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit basiert,
um in Abhängigkeit von dem Vergleich der Winkeldifferenz mit dem ersten Winkeldifferenzschwellwert und abhängig von der Schlupfdifferenz:
- zumindest ein erstes Stellsignal an die Bremssteuervorrichtung auszugeben, sodass für zumindest ein Rad der Vorderachse des Fahrzeugs die Bremsleistung für dieses Rad verringert wird, und
- ein zweites Stellsignal an die Bremssteuervorrichtung auszugeben, sodass eine Bremsleistung für zumindest ein Rad einer Hinterachse des Fahrzeugs erhöht wird, und
um einen Eingriff der Kurven-Antiblockierfunktionalität des Fahrdynamikregelungssystems, gemäß dem die Bremsleistung für das zumindest eine Rad der Hinterachse wieder reduziert werden würde, zu unterbinden, bis die Winkeldifferenz zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Sollrichtung des Fahrzeugs einen zweiten Winkeldifferenzschwellwert unterschreitet.
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Das Fahrzeug wird somit basierend auf dem Fahrdynamikregelungssystem in die Lage versetzt, um bei einer gebremsten Kurvenfahrt eine verbesserte Lenkfähigkeit zu gewährleisten, indem das Heck des Fahrzeugs nach Kurvenaußen schwenkt und die Ausrichtung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs entsprechend der Sollrichtung des Fahrzeugs zügiger als bisher gewährleistet wird. Die für das zuvor beschriebene Verfahren geltend gemachten Vorteile werden in entsprechender Weise für das bereitgestellte Fahrzeug erzielt.
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Optional ist das Fahrdynamikregelungssystem ferner eingerichtet, um einen Eingriff der Kurven-Antiblockierfunktionalität des Fahrdynamikregelungssystems, gemäß dem die Bremsleistung für das zumindest eine Rad der Vorderachse wieder erhöht werden würde, zu unterbinden, bis die Winkeldifferenz zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Sollrichtung des Fahrzeugs den zweiten Winkeldifferenzschwellwert unterschreitet. Wie oben erläutert, wird dadurch das Schwenken des Hecks des Fahrzeugs nach Kurvenaußen unterstützt, wodurch die Ausrichtung des Fahrzeugs entlang der Sollrichtung zügiger erreicht werden kann.
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Der Sensor kann von dem Fahrdynamikregelungssystem bevorzugt ferner auch genutzt werden, um die Winkeldifferenz zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs und der Sollrichtung zu bestimmen und basierend auf einem ersten Winkeldifferenzschwellwert zu entscheiden, ob ein Eingriff in die Bremsleistung für zumindest ein Rad der Hinterachse überhaupt notwendig ist. Die Überschreitung des ersten Winkeldifferenzschwellwerts kann zusammen mit der Schlupfdifferenz für zumindest ein Rad, die größer als ein Schlupfdifferenzschwellwert sein muss, erforderlich sein, damit die Bremsleistungsvariationen ausgelöst werden.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung können zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge insbesondere Landfahrzeuge mit einer elektrischen Maschine umfassen, nämlich unter anderem Dreiräder, Trikes, Quads, Gelände- und Straßenfahrzeuge wie Personenkraftwagen, Busse, Lastkraftwagen, Traktoren und andere Nutzfahrzeuge, Schienenfahrzeuge (Bahnen), welche zumindest einen dem Vortrieb des Fahrzeugs dienenden Elektromotor aufweisen. Fahrzeuge können bemannt oder unbemannt sein. Neben reinen Elektrofahrzeugen (BEV) können auch Plug-In-Hybride (PHEV) und Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) umfasst sein.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
- - 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem Fahrdynamikregelungssystem, und
- - 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
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Alle nachstehend in Bezug auf die Ausführungsbeispiele und/oder die begleitenden Figuren offengelegten Merkmale können allein oder in einer beliebigen Unterkombination mit Merkmalen der Aspekte der vorliegenden Offenbarung, einschließlich Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen, kombiniert werden, vorausgesetzt, die sich ergebende Merkmalskombination ist für einen Fachmann auf dem Gebiet der Technik sinnvoll.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 mit einem Fahrdynamikregelungssystem 12.
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Das Fahrzeug 10 weist mehrere Räder 14 auf. Die Räder 14A, 14B sind an der Vorderachse 16 des Fahrzeugs 10 angeordnet und lenkbar. Die Räder 14C, 14D sind an der Hinterachse 18 des Fahrzeugs 10 angeordnet.
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Jedem Rad 14 ist eine Bremsvorrichtung 20 und ein Radsensor 22 zugeordnet. Die Bremsvorrichtungen 20 sind mit einer Bremssteuervorrichtung 24 gekoppelt. Die Räder 14, denen die jeweiligen Bremsvorrichtungen 20 zugeordnet sind, sind durch die Bremsvorrichtungen 20 unabhängig voneinander abbremsbar.
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Ferner weist das Fahrzeug 10 eine Motorsteuervorrichtung 26 auf.
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Das Fahrdynamikregelungssystem 12 ist mit der Bremssteuervorrichtung 24 und den Radsensoren 22 gekoppelt. Zusätzlich kann das Fahrdynamikregelungssystem 12 optional auch mit der Motorsteuervorrichtung 26 gekoppelt sein.
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Das Fahrdynamikregelungssystem 12 umfasst eine Datenverarbeitungseinheit 28, mittels der das hierin beschriebene Verfahren ausführbar ist.
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In einer Kurvenfahrt bewegt sich das Fahrzeug 10 entsprechend einer tatsächlichen Bewegungsrichtung 30. Davon abweichend definieren die lenkbaren Vorderräder 14A, 14B eine Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10.
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Das Hilfsdiagramm 34 veranschaulicht die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 und die Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10 relativ zur Fahrzeuglängsachse 36 und der Fahrzeugquerachse 38. Zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung 30 und der Sollrichtung 32 tritt eine Winkeldifferenz 40 auf. Stimmt die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 nicht mit der Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10 überein, so tritt entsprechend der Winkeldifferenz 40 ein „Untersteuern“ oder „Übersteuern“ des Fahrzeugs auf. Die Abweichung zwischen der Sollrichtung 32 und der tatsächlichen Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 resultiert aus einem zu großen Schlupf an zumindest einem Rad 14 des Fahrzeugs 10. Dadurch ist die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs 10 beeinträchtigt. Das Fahrzeug 10 lenkt nicht dorthin, wohin der Fahrer es mittels seiner Lenkeingabe eigentlich steuert.
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Alternativ zur Kopplung zwischen dem Fahrdynamikregelungssystem 12 und der Bremssteuervorrichtung 24 kann das Fahrdynamikregelungssystem 12 auch direkt mit den Bremsvorrichtungen 20 gekoppelt sein. Dann kann das Fahrdynamikregelungssystem 12 eine von den Bremsvorrichtungen 20 für das jeweilige Rad 14 ausgegebene Bremsleistung unmittelbar beeinflussen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 42 zum Betreiben des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10. Optionale Schritte sind gestrichelt dargestellt.
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Im Schritt 44 wird durch das Fahrdynamikregelungssystem 12 eine gebremste Kurvenfahrt erkannt, bei der zumindest für ein Rad 14 des Fahrzeugs 10 ein Schlupf größer als ein Schlupfschwellwert ist, der einen Eingriff des Fahrdynamikregelungssystems 12 gemäß einer Kurven-Antiblockierfunktionalität auslöst.
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Optional kann der Schlupf eines Rades 14 durch das Fahrdynamikregelungssystem 12 anhand einer erfassten Drehzahl bestimmt werden, die durch den dem Rad 14 zugeordneten Radsensor 22 erfasst wird.
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Im Schritt 46 wird eine Winkeldifferenz 40 zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 und der Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10 ermittelt und mit einem ersten Winkeldifferenzschwellwert verglichen. Dazu kann das Fahrdynamikregelungssystem 40 mit zumindest einem Sensor gekoppelt sein, der eingerichtet ist, um die Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Optional kann der Sensor auch eingerichtet sein, um die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Alternativ kann die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 basierend auf erfassten Raddrehzahlen der Räder 14 bestimmt werden.
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Im nachfolgenden Schritt 48 wird durch das Fahrdynamikregelungssystem 12 eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ermittelt oder von einer Fahrzeugsteuervorrichtung empfangen. Die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit kann beispielsweise durch eine Mittelwertbildung bestimmt werden, bei der erfasste Drehzahlen von unterschiedlichen Rädern 14 des Fahrzeugs 10 berücksichtigt werden. Die Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit kann auch unter Berücksichtigung von Stellwerten der Bremssteuervorrichtung 24 und/oder der Motorsteuervorrichtung 26 erfolgen, da aus diesen Stellwerten ermittelbar ist, wie sich die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit eigentlich entwickeln sollte. Dadurch kann die Präzision der Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit verbessert werden.
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Die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit kann optional auch bei der Bestimmung des Schlupfes eines Rades 14 berücksichtigt werden.
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Im anschließenden Schritt 50 wird für zumindest ein Rad 14 des Fahrzeugs 10 eine Schlupfdifferenz zwischen einem tatsächlichen Schlupf des Rades 14 und einem Schlupfsollwert des Rades 14 ermittelt, wobei der Schlupfsollwert zumindest auf der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit basiert. Der Schlupfsollwert basiert dabei zumindest auf der durch das Fahrdynamikregelungssystem 12 bestimmten Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs 10 entsprechend der erkannten gebremsten Kurvenfahrt. Der Schlupfsollwert stellt das Maß des zulässigen Schlupfes für ein Rad 14 des Fahrzeugs 10 entsprechend der gebremsten Kurvenfahrt dar. Optional kann der Schlupfsollwert auch zusätzlich auf der in Schritt 46 bestimmten Winkeldifferenz 40 beruhen.
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In Abhängigkeit von dem Vergleich der Winkeldifferenz 40 mit dem ersten Winkeldifferenzschwellwert aus Schritt 46 und abhängig von der Schlupfdifferenz in Schritt 50 wird von dem Fahrdynamikregelungssystem 12 in Schritt 52 zumindest ein erstes Stellsignal an die Bremssteuervorrichtung 24 ausgegeben, sodass eine Bremsleistung für zumindest ein Rad 14 der Vorderachse 16 des Fahrzeugs 10 reduziert wird, und zumindest ein zweites Stellsignal an die Bremssteuervorrichtung 24, sodass eine Bremsleistung für zumindest ein Rad 14 der Hinterachse 18 des Fahrzeugs 10 erhöht wird. Somit wird die Bremsleistung an der Hinterachse 18 des Fahrzeugs 10 erhöht, insbesondere gegenüber der Bremsleistung an der Vorderachse 16 des Fahrzeugs 10. Das führt dazu, dass das Heck des Fahrzeugs 10 nach Kurvenaußen schwenkt, wodurch die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 an die Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10 angeglichen werden kann.
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Bevorzugt hängt Schritt 52 davon ab, dass die Winkeldifferenz 40 den ersten Winkeldifferenzschwellwert in Schritt 46 überschreitet und dass gleichzeitig die Schlupfdifferenz einen Schlupfdifferenzschwellwert in Schritt 50 überschreitet. In diesem Fall ist von einem zu starken „Untersteuern“ oder „Übersteuern“ des Fahrzeugs 10 auszugehen. Durch den Eingriff des Fahrdynamikregelungssystems 12 soll die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs 10 auch in dieser Fahrsituation möglichst schnell wieder gewährleistet werden. Die Schwellwerte können jeweils von der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit abhängen. Zudem kann bezüglich der Schwellwerte eine Hysterese berücksichtigt werden.
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In Schritt 54 wird eine Reduzierung der an zumindest ein Rad 14 der Hinterachse 18 ausgegebenen Bremsleistung, wie sie durch eine herkömmliche Antiblockierfunktion erfolgen würde, unterbunden. Herkömmlicherweise würde durch die Reduzierung der Bremsleistung die Drehzahl der Räder 14 der Hinterachse an die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit angepasst werden, um ein „Überbremsen“ des Fahrzeugs 10 zu vermeiden. Durch ein „Überbremsen“ kann die ermittelte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit unter Umständen nach unten verfälscht werden, also als zu niedrig angenommen werden, während die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit dann höher liegt.
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Der Zusammenhang zwischen dem Radschlupf und der übertragbaren Längs- und Seitenkraft ist feststehend. Dies wird von dem Fahrdynamikregelungssystem 12 des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 10 im Gegensatz zu bisherigen Antiblockierfunktionalitäten ausgenutzt. Durch eine geringe Erhöhung der Längskraft wird das Seitenkraftpotential reduziert, wodurch das Heck in verbesserter Weise nach Kurvenaußen schwenkt. Die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 kann daher innerhalb einer kürzeren Zeitspanne an die Sollrichtung 32 angepasst werden. Klassische Antiblockierfunktionalitäten vermeiden die Erhöhung der Bremsleistung an der Hinterachse 18 des Fahrzeugs 10 über ein vorbestimmtes Maß hinaus, um an der H gemäß dem erfindungsgemäßen Fahrzeug 10 führt gerade diesen instabilen Zustand herbei, in anderen Worten erzwingt ihn, um das beschleunigte Schwenken des Hecks des Fahrzeugs 10 um die Fahrzeughochachse zu ermöglichen.
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Vorliegend wird die (Wieder-)Herbeiführung eines stabilen Zustands an der Hinterachse 18 des Fahrzeugs 10 unterbunden, und zwar insbesondere so lange, bis die Winkeldifferenz 40 zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 und der Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10 einen zweiten Winkeldifferenzschwellwert unterschreitet. In anderen Worten wird die Reduzierung der Bremsleistung für das Rad 14 der Hinterachse 18 solange unterbunden, bis sich die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 der Sollrichtung 32 ausreichend angeglichen hat, also das Heck des Fahrzeugs 10 genügend um die Kurve geschwenkt ist.
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Optional kann in Schritt 56 die Erhöhung der Bremsleistung an dem zumindest einen Rad der Vorderachse 16 des Fahrzeugs 10 durch das Fahrdynamikregelungssystem 12 unterbunden werden, und zwar so lange, bis die Winkeldifferenz 40 zwischen der tatsächlichen Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 und der Sollrichtung 32 des Fahrzeugs 10 einen zweiten Winkeldifferenzschwellwert unterschreitet. Das Fahrzeug 10 wird also in den „instabilen“ Zustand gezwungen, um das Heck schnellstmöglich herumzuschwenken.
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In Schritt 52 kann die Bremsleistung insbesondere für das kurvenaußenseitige Rad 14 der Vorderachse 16 reduziert werden. Da die Radlast für das kurvenaußenseitige Rad 14 der Vorderachse 16 sehr hoch ist, beschleunigt dieses Rad 14 sehr schnell auf die tatsächliche Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit.
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Insofern kann insbesondere die für das kurvenaußenseitige Rad 14 der Vorderachse 16 erfasste Drehzahl herangezogen werden, um die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zu ermitteln. Zudem führt die Reduzierung der Bremsleistung für das kurvenaußenseitige Rad 14 der Vorderachse 16 dazu, dass das Seitenkraftpotenzial für dieses Rad 14 erhöht wird, da die angeforderte Längskraft abnimmt. Daraus resultiert, dass das Fahrzeug 10 durch den Stützeingriff am kurvenaußenseitigen Rad 14 der Vorderachse 16 der Sollrichtung 32 besser folgt. In anderen Worten, gleicht sich die tatsächliche Bewegungsrichtung 30 des Fahrzeugs 10 schneller an die Sollrichtung 32 an. Somit wird die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs 10 besonders zügig gewährleistet.
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In der vorliegenden Anmeldung kann auf Mengen und Zahlen Bezug genommen werden. Sofern nicht ausdrücklich angegeben, sind solche Mengen und Zahlen nicht als einschränkend zu betrachten, sondern als Beispiele für die möglichen Mengen oder Zahlen im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung. In diesem Zusammenhang kann in der vorliegenden Anmeldung auch der Begriff „Mehrzahl“ verwendet werden, um auf eine Menge oder Zahl zu verweisen. In diesem Zusammenhang ist mit dem Begriff „Mehrzahl“ jede Zahl gemeint, die größer als eins ist, z. B. zwei, drei, vier, fünf, usw. Die Begriffe „etwa“, „ungefähr“, „nahe“ usw. bedeuten plus oder minus 5 % des angegebenen Wertes.
