DE102022203076A1 - Method and device for controlling a steering device of a vehicle whose wheels at least one axle move on areas of a road with different coefficients of friction - Google Patents
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Abstract
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Verfahren (700) zum Ansteuern einer Lenkvorrichtung (127) eines Fahrzeugs (100), dessen Räder (117) zumindest einer Achse (129, 130) sich auf Bereichen (110, 115) einer Fahrbahn (105) mit je einem unterschiedlichen Reibwert bewegen. Das Verfahren (700) umfasst einen Schritt des Einlesens (710) eines Fahrzeuggierwertes (147), der ein Gierverhalten des Fahrzeugs (100) um eine Hochachse repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren (700) einen Schritt des Bestimmens (720) eines Kompensationslenkwinkels (150), um eine Minimierung und/oder eine Verringerung des Gierverhaltens des Fahrzeugs (100) zu bewirken. Schließlich umfasst das Verfahren (700) einen Schritt des Ansteuerns (730) einer Auslenkung der Räder (117) der zumindest einen Achse (129, 130) des Fahrzeugs (100) durch die Lenkvorrichtung (137) mittels des Kompensationslenkwinkel (150).The approach presented here creates a method (700) for controlling a steering device (127) of a vehicle (100), the wheels (117) of which are located on at least one axle (129, 130) on areas (110, 115) of a roadway (105). each move with a different coefficient of friction. The method (700) includes a step of reading in (710) a vehicle yaw value (147), which represents yaw behavior of the vehicle (100) about a vertical axis. The method (700) further comprises a step of determining (720) a compensation steering angle (150) in order to minimize and/or reduce the yaw behavior of the vehicle (100). Finally, the method (700) comprises a step of controlling (730) a deflection of the wheels (117) of the at least one axle (129, 130) of the vehicle (100) by the steering device (137) by means of the compensation steering angle (150).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs, dessen Räder sich zumindest einer Achse auf Bereichen einer Fahrbahn mit je einem unterschiedlichen Reibwert bewegen, gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.The present invention relates to a method and a device for controlling a steering device of a vehicle, the wheels of which move at least one axle on areas of a road, each with a different coefficient of friction, according to the preamble of the independent claims.
Für den Fall, dass ein Fahrzeug auf Fahrbahnbereichen fährt, bei denen die Räder der unterschiedlichen Fahrzeugseiten sich auf Bereichen mit unterschiedlichen Reibwerten bewegen, sollten Vorkehrungen gegen kritische Fahrzustände getroffen werden. Diese resultieren daraus, dass beispielsweise bei einer Beschleunigung oder einer Bremsung die Räder auf den unterschiedlichen Fahrzeugseiten eine unterschiedliche Traktion zur Fahrbahn haben, was zu einem starken Gieren und somit zu sicherheitskritischen Fahrzuständen bei der Fahrt des Fahrzeugs führen kann. Beim Eingriff mit Bremsregelsystemen wird das Beschleunigen des Fahrzeugs signifikant verlangsamt. Ein Eingriff an der Vorderachse ist im Allgemeinen nicht vorgesehen, da dies zu einem Verstellen des Lenkrades führt.In the event that a vehicle drives on areas of the road where the wheels on different sides of the vehicle move in areas with different coefficients of friction, precautions should be taken against critical driving conditions. These result from the fact that, for example when accelerating or braking, the wheels on the different sides of the vehicle have different traction on the road, which can lead to strong yaw and thus to safety-critical driving conditions when the vehicle is moving. When brake control systems are used, vehicle acceleration is significantly slowed down. Intervention on the front axle is generally not intended as this would result in the steering wheel being adjusted.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Ansteuern einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs, dessen Räder sich zumindest einer Achse auf Bereichen einer Fahrbahn mit je einem unterschiedlichen Reibwert bewegen, gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention creates an improved method and an improved device for controlling a steering device of a vehicle, the wheels of which move at least one axle on areas of a road, each with a different coefficient of friction, according to the main claims. Advantageous refinements result from the subclaims and the following description.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Verfahren zum Ansteuern einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs, dessen Räder zumindest einer Achse sich auf Bereichen einer Fahrbahn mit unterschiedlichen Reibwerten bewegen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- - Einlesen eines Fahrzeuggierwertes, der eine Gierbewegung des Fahrzeugs um eine Hochachse repräsentiert;
- - Bestimmen eines Kompensationslenkwinkels, um eine Minimierung und/oder eine Verringerung der Gierbewegung des Fahrzeugs zu bewirken; und
- - Ansteuern einer Auslenkung der Räder der zumindest einen Achse des Fahrzeugs durch die Lenkvorrichtung mittels des Kompensationslenkwinkels.
- - Reading in a vehicle yaw value, which represents a yaw movement of the vehicle about a vertical axis;
- - determining a compensation steering angle to minimize and/or reduce the yaw motion of the vehicle; and
- - Controlling a deflection of the wheels of the at least one axle of the vehicle by the steering device using the compensation steering angle.
Die Lenkvorrichtung ist bevorzugt eine Steer-by-wire-Lenkung, welche vorzugsweise zumindest an der Hinterachse des Fahrzeugs als von der Vorderachslenkung unabhängige zusätzliche Hinterachslenkung zum Einsatz kommt. Eine Steer-by-wire-Lenkung ist eine von einer mechanischen Lenkhandhabe, z.B. einem Lenkrad entkoppelte, zumeist elektromechanische Einheit. Aufgrund von Lenksignalen und einem oder mehreren Parametern wie z.B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkradwinkel, aktuell vorliegenden Lenkwinkeln an Vorder- und/oder Hinterachse, einer Gierbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs etc., werden in einem Steuergerät Lenksignale generiert. Die Lenkbewegung erfolgt mittels zumindest eines Aktuators der Steer-by-wire-Lenkung, welcher vom Steuergerät Lenksignale erhält. Bspw. kann in dem Aktuator mittels eines Spindeltriebs eine Spindel oder Lenkstange linear verlagert werden, welche unmittelbar oder mittelbar mit Radträgern gelenkig gekoppelt ist. Durch die Verlagerung der Spindel können die Radträger um ihre Hochachse geschwenkt werden, so dass die drehbar an den Radträgern gelagerten Räder mit einer Änderung der Radlenkwinkel des jeweiligen Radträgers beaufschlagt werden können. Der Kompensationslenkwinkel kann als Signal ausgehend von einem Steuergerät der Steer-by-wire-Lenkung zugeleitet werden, welche die Änderung der Radlenkwinkel mittels Auslenkung der Räder der zumindest einen Achse des Fahrzeugs durchführt.The steering device is preferably a steer-by-wire steering system, which is preferably used at least on the rear axle of the vehicle as additional rear axle steering that is independent of the front axle steering. Steer-by-wire steering is a mostly electromechanical unit that is decoupled from a mechanical steering handle, e.g. a steering wheel. Steering signals are generated in a control unit based on steering signals and one or more parameters such as vehicle speed, steering wheel angle, current steering angles on the front and/or rear axle, yaw acceleration and/or lateral acceleration of the vehicle, etc. The steering movement is carried out by means of at least one actuator of the steer-by-wire steering, which receives steering signals from the control unit. For example, a spindle or handlebar can be linearly displaced in the actuator by means of a spindle drive, which is directly or indirectly articulated to wheel carriers. By moving the spindle, the wheel carriers can be pivoted about their vertical axis, so that the wheels rotatably mounted on the wheel carriers can be subjected to a change in the wheel steering angle of the respective wheel carrier. The compensation steering angle can be sent as a signal from a control device to the steer-by-wire steering, which changes the wheel steering angle by deflecting the wheels of at least one axle of the vehicle.
Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens ein eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierender Geschwindigkeitswert, ein Lenkwinkel, mit welchem die Lenkvorrichtung das Fahrzeug bezüglich einer Geradeausfahrt steuert und eine Reibwertgröße eingelesen werden, die die unterschiedlichen Reibwerte in den Bereichen der Fahrbahn repräsentieren oder abbilden, wobei der Fahrzeuggierwert unter Verwendung des Geschwindigkeitswertes, des Lenkwinkels und der Reibwertgröße bestimmt wird.According to a particularly favorable embodiment, in the step of reading in, a speed value representing a vehicle speed, a steering angle with which the steering device controls the vehicle with respect to straight-ahead travel and a coefficient of friction variable can be read in, which represent or map the different coefficients of friction in the areas of the road Vehicle yaw value is determined using the speed value, the steering angle and the coefficient of friction.
Unter einem Fahrzeug kann vorliegend beispielsweise ein Kraftfahrzeug, wie z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Omnibus oder dergleichen verstanden werden. Hierbei sollte das Fahrzeug zumindest zweispurig sein, wobei die Räder einer Achse sich auf unterschiedlichen Bereichen der Fahrbahn bewegen können sollten, die unterschiedliche Reibwerte aufweist. Unter einer Reibwertgröße kann allgemein ein Parameter verstanden werden, der unterschiedliche Reibwerte in den Bereichen der Fahrbahn repräsentiert, auf dem die Räder auf einer Achse sich bewegen. Beispielsweise kann die Reibwertgröße ein zweidimensionaler Parameter sein, der die einzelnen Reibwerte in den jeweiligen Bereichen der Fahrbahn repräsentiert. Alternativ oder zusätzlich kann die Reibwertgröße jedoch auch eine Differenz zwischen den beiden betreffenden Reibwerten darstellen oder als Parameter bezüglich einer Drehzahl des Rades/der Räder und/oder als Parameter über einen Bremsdruck einer Bremse - in Kombination beispielsweise mit der Drehzahl oder Beschleunigung des betreffenden Rades - an dem oder den Rädern einen indirekten Hinweis darauf geben, welcher Reibwert an dem betreffenden Rad bezüglich der Fahrbahn gerade anliegt. Unter einem Fahrzeuggierwert kann ein Parameter verstanden werden, der eine Information über ein Gierverhalten und/oder eine aktuelle Gierbewegung des Fahrzeugs repräsentiert.In the present case, a vehicle can be understood to mean, for example, a motor vehicle, such as a passenger car, a truck, an omnibus or the like. The vehicle should have at least two lanes, with the wheels on one axle being able to move on different areas of the road that have different coefficients of friction. A coefficient of friction variable can generally be understood as a parameter that represents different coefficients of friction in the areas of the road on which the wheels move on an axle. For example, the coefficient of friction can be a two-dimensional parameter that represents the individual coefficients of friction in the respective areas of the road. Alternatively or additionally, however, the coefficient of friction can also represent a difference between the two relevant coefficients of friction or as a parameter relating to a speed of the wheel(s) and/or as a parameter about a brake pressure of a brake - in combination, for example, with the speed or acceleration of the wheel in question - on the wheel or wheels gives an indirect indication of what coefficient of friction is currently present on the wheel in question with respect to the road. A vehicle yaw value can be understood as a parameter that represents information about yaw behavior and/or a current yaw movement of the vehicle.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass es durch eine Ansteuerung der Auslenkung der Räder zumindest einer Achse des Fahrzeugs beispielsweise unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkwinkels und den Reibwerten der Fahrbahnbereiche, auf denen die Räder der Achse sich bewegen, sehr effizient und einfach möglich ist, eine Erhöhung der Fahrtsicherheit des Fahrzeugs zu bewirken. Hierbei wird ausgenutzt, das meist bereits aktive Lenkvorrichtungen oder Fahrerassistenzsysteme im Fahrzeug vorhanden sind, welche einerseits bereits eine Vielzahl von Fahrzeug- und/oder Fahrtparametern erheben und/oder verarbeiten können und andererseits auch physische Eingriffe in Fahrzeugkomponenten, z.B. eine Lenkbewegung, vornehmen können, die die Fahrt des Fahrzeugs beeinflussen. Auf diese Weise lässt sich mit den oftmals bereits vorhandenen Sensoren bzw. Aktoren durch die hier vorgeschlagene neue Verknüpfung von Parametern ein Zusatznutzen der meist vorhandenen Fahrzeugkomponenten mit technisch einfachen Mitteln erreichen.The approach presented here is based on the knowledge that it is very efficient and simple by controlling the deflection of the wheels of at least one axle of the vehicle, for example taking into account the vehicle speed, the steering angle and the coefficients of friction of the road areas on which the wheels of the axle move possible to increase the driving safety of the vehicle. This takes advantage of the fact that active steering devices or driver assistance systems are usually already present in the vehicle, which, on the one hand, can already collect and/or process a large number of vehicle and/or driving parameters and, on the other hand, can also carry out physical interventions in vehicle components, for example a steering movement affect the movement of the vehicle. In this way, the sensors or actuators that are often already present can be used to achieve additional benefits for the vehicle components that are often present using the new linking of parameters proposed here, using technically simple means.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens, bei der im Schritt des Ansteuerns eine Auslenkung der Räder einer Hinterachse des Fahrzeugs durch die Lenkvorrichtung angesteuert wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass speziell die Ansteuerung der Auslenkung der Räder einer Hinterachse des Fahrzeugs sehr schnell und effizient auf die Fahrzeugbewegung wirkt, so dass sicherheitskritische Fahrzustände möglichst schnell beendet werden können. Zugleich kann eine Rückwirkung der Lenkung auf eine auf die Räder der Vorderachse wirkende manuelle Lenkeingabe vermieden werden, die beispielsweise zu Irritationen des Fahrers führen könnte.An embodiment of the method proposed here is particularly advantageous in which, in the control step, a deflection of the wheels of a rear axle of the vehicle is controlled by the steering device. Such an embodiment offers the advantage that the control of the deflection of the wheels of a rear axle of the vehicle in particular acts on the vehicle movement very quickly and efficiently, so that safety-critical driving states can be ended as quickly as possible. At the same time, a reaction of the steering to a manual steering input acting on the wheels of the front axle, which could, for example, lead to irritation for the driver, can be avoided.
Sehr effizient lässt sich eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes realisieren, bei der im Schritt des Einlesens als Reibwertgröße je ein Reibwert derjenigen Bereiche der Fahrbahn eingelesen wird, auf denen die Räder des Fahrzeugs sich bewegen und/oder wobei als Reibwertgröße eine Differenz zwischen zwei Reibwerten derjenigen Bereiche der Fahrbahn eingelesen werden, auf denen die Räder des Fahrzeugs sich bewegen. Alternativ oder zusätzlich kann auch als Reibwertgröße zumindest eine Drehzahlinformation über eine Drehzahl zumindest eines der Räder des Fahrzeugs und/oder zumindest ein Bremsdruck einer Bremseinheit an einem der Räder eingelesen werden, um aus der Drehzahlinformation und/oder dem Bremsdruck den Reibwert zu bestimmen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, mit meist bereits im Fahrzeug erfassten Parametern den hier vorgeschlagenen Ansatz umsetzen zu können. Zusätzlich können auch diese Parameter technisch sehr einfach erfasst oder verarbeitet werden.An embodiment of the approach proposed here can be implemented very efficiently, in which, in the reading step, a coefficient of friction is read in as the coefficient of friction of those areas of the road on which the wheels of the vehicle move and/or where the coefficient of friction is a difference between two coefficients of friction Areas of the road on which the vehicle's wheels move are read. Alternatively or additionally, at least one speed information about a speed of at least one of the wheels of the vehicle and / or at least a brake pressure of a brake unit on one of the wheels can also be read in as a coefficient of friction in order to determine the coefficient of friction from the speed information and / or the brake pressure. Such an embodiment offers the advantage of being able to implement the approach proposed here with parameters that are usually already recorded in the vehicle. In addition, these parameters can also be recorded or processed very easily from a technical point of view.
Besonders effizient und vorteilhaft lässt sich das hier vorgeschlagene Verfahren anwenden, wenn im Schritt des Ansteuerns die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs dann angesteuert wird, wenn das Fahrzeug beschleunigt und/oder eine Steigung hinauffährt, insbesondere wobei im Schritt des Ansteuerns die Lenkvorrichtung des Fahrzeugs dann nicht angesteuert wird, wenn das Fahrzeug abbremst und/oder auf einer Fahrbahn mit einem Gefälle fährt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass gerade bei Fahrzeugaktionen, in denen die Fahrt auf Fahrbahnbereichen mit unterschiedlichen Reibwerten besonders problematisch für die Fahrzeugsicherheit ist, eine effiziente Kompensation dieser Fahrbahnungleichheiten erfolgen kann. The method proposed here can be used particularly efficiently and advantageously if, in the actuation step, the steering device of the vehicle is actuated when the vehicle is accelerating and/or driving up an incline, in particular where in the actuation step the steering device of the vehicle is then not actuated when the vehicle brakes and/or travels on a downhill road. Such an embodiment offers the advantage that these roadway inequalities can be efficiently compensated for, especially in vehicle actions in which driving on road areas with different coefficients of friction is particularly problematic for vehicle safety.
Beispielsweise kann dann in anderen Bereichen, in denen bei unterschiedlichen Fahrbahneigenschaften keine besondere sicherheitskritische Relevanz auftritt, ein entsprechender numerischer und/oder schaltungstechnischer Aufwand vermieden werden.For example, in other areas in which no particular safety-critical relevance occurs given different road characteristics, a corresponding numerical and/or circuitry effort can be avoided.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes kann im Schritt des Ansteuerns eine Ausgabe eines größeren Drehmoments auf die Räder an dasjenige Rad der Räder angesteuert werden, welches sich auf einem Bereich der Fahrbahn befindet, der einen höheren Reibwert der Reibwerte aufweist. Alternativ oder zusätzlich können im Schritt des Ansteuerns die Räder in Richtung desjenigen Bereichs der Fahrbahn ausgelenkt werden, der einen niedrigeren Reibwert der Reibwerte aufweist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, das Fahrzeug besonders schnell in einen sehr sicheren Fahrzustand bringen zu können.According to a further embodiment of the approach presented here, in the control step, an output of a larger torque on the wheels can be controlled to that wheel of the wheels which is located on an area of the road that has a higher coefficient of friction. Alternatively or additionally, in the control step, the wheels can be deflected in the direction of that area of the road that has a lower coefficient of friction. Such an embodiment offers the advantage of being able to bring the vehicle into a very safe driving state particularly quickly.
Um einen möglichst effizienten Algorithmus umzusetzen und einen unnötigen Aufwand zu vermeiden, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes im Schritt des Bestimmens der Fahrzeuggierwert und/oder im Schritt des Ansteuerns das Lenksignal dann nicht ausgegeben werden, wenn erkannt wird, dass die Räder des Fahrzeugs sich je in einem Bereich der Fahrbahn bewegen, deren Reibwerte innerhalb eines Toleranzbereichs gleich sind.In order to implement the most efficient algorithm possible and to avoid unnecessary effort, according to a further embodiment of the approach proposed here, the steering signal can not be output in the step of determining the vehicle yaw value and/or in the step of driving if it is recognized that the wheels of the Vehicles each move in an area of the road whose coefficients of friction are the same within a tolerance range.
Denkbar ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei dem im Schritt des Ansteuerns der Kompensationslenkwinkel ausgegeben wird, wenn der Fahrzeuggierwert größer als ein vorgegebener Gierschwellwert ist und/oder wenn der Geschwindigkeitswert eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, die größer als ein Geschwindigskeitsschwellwert ist und/oder wenn der Kompensationslenkwinkel größer als ein Kompensationswinkelschwellwert ist. Insbesondere kann beispielsweise auch im Schritt des Ansteuerns das Lenksignal nicht ausgegeben werden, wenn der Fahrzeuggierwert nicht größer als ein vorgegebener Gierschwellwert ist und/oder wenn der Geschwindigkeitswert eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, die nicht größer als ein Geschwindigskeitsschwellwert ist und/oder wenn der Kompensationslenkwinkel nicht größer als ein Kompensationswinkelschwellwert ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, geringfügige Abweichungen der Fahrzeuggierrate, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eines entsprechenden Kompensationslenkwinkels zu tolerieren, ohne dass beispielsweise ein aktiver Eingriff durch eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes erforderlich ist. Auf diese Weise kann die zur Verfügung stehende numerische oder schaltungstechnische Kapazität effizient genutzt werden, ohne dass eventuell nur sehr geringfügige Vorteile mit einem hohen Aufwand erreicht würden.An embodiment of the approach proposed here is also conceivable, in which the compensation steering angle is output in the actuation step if the vehicle yaw value is greater than a predetermined yaw threshold value and/or if the speed value represents a vehicle speed that is greater than a speed threshold value and/or if the compensation steering angle is greater than a compensation angle threshold value. In particular, for example, the steering signal cannot be output in the actuation step if the vehicle yaw value is not greater than a predetermined yaw threshold value and/or if the speed value represents a vehicle speed that is not greater than a speed threshold value and/or if the compensation steering angle is not greater than is a compensation angle threshold value. Such an embodiment offers the advantage of tolerating minor deviations in the vehicle yaw rate, the vehicle speed and/or a corresponding compensation steering angle, without, for example, requiring active intervention through an embodiment of the approach proposed here. In this way, the available numerical or circuit capacity can be used efficiently without possibly only achieving very minor advantages at great expense.
Um möglichst starke Eingriffe einer Assistenzfunktion in das Fahrverhalten abzufedern, die möglicherweise ein Schreckverhalten von Fahrzeuginsassen auslöst oder den Komfort der Fahrzeuginsassen deutlich reduziert, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes im Schritt des Einlesens ein über mehrere Zeitintervalle gemittelte Fahrzeuggeschwindigkeiten repräsentierender Geschwindigkeitswert, ein über mehrere Zeitintervalle gemittelter Lenkwinkel, mit welchem die Lenkvorrichtung das Fahrzeug bezüglich einer Geradeausfahrt steuert und/oder eine über mehrere Zeitintervalle gemittelte Reibwertgröße, die die unterschiedlichen Reibwerte in den Bereichen der Fahrbahn repräsentieren, eingelesen werden. Alternativ oder zusätzlich kann im Schritt des Bestimmens der Kompensationslenkwinkel unter Verwendung einer Regelungseinheit, insbesondere unter Verwendung von P-, I- und/oder D-Reglereinheiten bestimmt werden.In order to cushion the strongest possible interventions of an assistance function in the driving behavior, which may trigger a frightening behavior of vehicle occupants or significantly reduce the comfort of the vehicle occupants, according to a further embodiment of the approach proposed here, in the reading step, a speed value representing vehicle speeds averaged over several time intervals, a via several time intervals averaged steering angle, with which the steering device controls the vehicle with respect to straight-ahead travel and / or a coefficient of friction averaged over several time intervals, which represent the different coefficients of friction in the areas of the road, are read. Alternatively or additionally, in the step of determining the compensation steering angle can be determined using a control unit, in particular using P, I and/or D control units.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a device that is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. This embodiment variant of the invention in the form of a device can also solve the problem on which the invention is based quickly and efficiently.
Eine solche Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Eine solche Vorrichtung kann als ein Steuergerät ausgebildet sein. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.Such a device can be an electrical device that processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals depending on them. Such a device can be designed as a control device. The device can have one or more suitable interfaces, which can be designed in hardware and/or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented. The interfaces can also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of software training, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product with program code, which can be stored on a machine-readable medium such as a semiconductor memory, a hard drive memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is on a computer or a device is performed.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei das Fahrzeug auf einer Fahrbahn fährt; -
2 eine Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 eine Blockdarstellung zur Erläuterung eines Teils der hier vorgeschlagenen Vorgehensweise zur Ermittlung des Kompensationslenkwinkels unter Verwendung von Raddrehzahlen als Richtgrößen für die Reibwertgröße; -
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Vorgehensweise zur Ermittlung des Kompensationslenkwinkels; -
5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer Vorgehensweise zur Bestimmung der Aktivierung einer Überlagerung des Kompensationswinkelsignals über den Lenkwinkel; -
6 eine Darstellung zur Erläuterung einer Vorgehensweise, wie ein Steuersignal zur Ansteuerung des Steuereingangs des Schalters bestimmt werden kann; und -
7 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ansteuern einer Lenkvorrichtung eines Fahrzeugs.
-
1 a schematic representation of a vehicle with a device according to an exemplary embodiment, the vehicle traveling on a road; -
2 a block diagram of an exemplary embodiment of a device according to an exemplary embodiment; -
3 a block diagram to explain part of the procedure proposed here for determining the compensation steering angle using wheel speeds as guidelines for the coefficient of friction; -
4 a schematic representation to explain a procedure for determining the compensation steering angle; -
5 a block diagram to explain a procedure for determining the activation of a superposition of the compensation angle signal on the steering angle; -
6 a representation to explain a procedure for determining how a control signal can be determined to control the control input of the switch; and -
7 a flowchart of an exemplary embodiment of a method for controlling a steering device of a vehicle.
Beim Beschleunigen eines Fahrzeugs mit einem in Bezug zu einer linken und rechten Seite des Fahrzeugs abweichenden Fahrbahnreibwert, genannt µ-Split-Situation entsteht ein Fahrzeuggiermoment, welches durch den Fahrer kompensiert werden sollte, um ein Verlassen der Fahrspur oder einen sicherheitskritischen Fahrzustand zu vermeiden. Dies beeinträchtigt die Sicherheit. Ebenso wird meist über ein aktives Traktionskontrollsystem das Antriebsmoment auf einer Hochreibwertseite reduziert. Hierdurch kommt es zu einer verzögerten bzw. verlangsamten Beschleunigung. Dieses tritt unter anderem auch verstärkt beim Anfahren am Hang auf. Hier ist gegebenenfalls das Anfahren nicht ohne weiteres möglich.When a vehicle accelerates with a road friction coefficient that deviates from the left and right sides of the vehicle, called a µ-split situation, a vehicle yaw moment arises, which should be compensated for by the driver in order to avoid leaving the lane or a safety-critical driving condition. This compromises security. Likewise, the drive torque on a high-friction side is usually reduced via an active traction control system. This results in delayed or slowed acceleration. This also occurs more frequently when driving off on a slope. It may not be possible to drive off easily here.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred exemplary embodiments of the present invention, the same or similar reference numbers are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, with a repeated description of these elements being omitted.
Würde das Fahrzeug 100 auf der Fahrbahn 105 in der Kurve 119 fahren und keine Kompensation der unterschiedlichen Reibwerte in den Bereichen 110 bzw. 115 der Fahrbahn 105 vorgesehen sein, könnte dies dazu führen, dass es durch das unterschiedliche Haftverhalten der Räder 117 in den Bereichen 110 bzw. 115 dazu führt, dass das Fahrzeug 100 in eine unkontrollierte Gierbewegung gerät und ggfs. ins Schleudern gerät. Um dies zu vermeiden, wird nun der nachfolgende Ansatz vorgestellt, der einerseits bereits bekannte Fahrzeugparameter verwendet und der zugleich auch meist in modernen Fahrzeugen 100 bereits implementierte Aktoren verwendet und somit einen zusätzlichen Nutzen dieser Komponenten ermöglicht.If the
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes wird nämlich eine Vorrichtung 125 zum Ansteuern einer Lenkvorrichtung 127 des Fahrzeugs 100 vorgeschlagen, dessen Räder 117 zumindest einer Achse, beispielsweise der Vorderachse 129 und/oder der Hinterachse 130, sich auf Bereichen 110 bzw. 115 der Fahrbahn 105 mit unterschiedlichen Reibwerten bewegen, z.B. rollen. Die Vorrichtung 125 umfasst eine Einleseschnittstelle 132, eine Bestimmungseinheit 135 und eine Ansteuereinheit 137. Die Lenkvorrichtungen 126, 127 sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich vereinfacht als Lenkvorrichtungen zur Auslenkung der Räder 117 der Vorderachse 129 und der Hinterachse 130 dargestellt; ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann diese Lenkvorrichtung 127 jedoch auch als Einheit verstanden werden, welche alternativ oder zusätzlich die Räder 117 der Vorderachse 129 in die gewünschte Richtung lenken kann.According to an exemplary embodiment of the approach presented here, a
In der Einleseschnittstelle 132 wird beispielsweise ein eine Fahrzeuggeschwindigkeit v repräsentierender Geschwindigkeitswert 140, der beispielsweise mittels eines Lenkradsensors 142 erfasste Lenkwinkel 120 und eine Reibwertgröße 145 eingelesen. Die Reibwertgröße kann beispielsweise in mehrere Teilgrößen wie beispielsweise die erste Reibwertteilgröße 145a und die zweite Reibwertteilgröße 145b unterteilt sein, wobei beispielsweise die erste Reibwertteilgröße 145a eine Drehzahl, einen Bremsdruck an einer Bremse, einen Strom eines Motors der Lenkung und/oder einen anderen Parameter der Räder 117 repräsentiert, die sich im Bereich 110 der Fahrbahn 105 mit dem höheren Reibwert bewegen. Analog hierzu kann beispielsweise die zweite Reibwertteilgröße 145b eine Drehzahl, einen Bremsdruck an einer Bremse, einen Strom eines Motors der Lenkung und/oder einen anderen Parameter der Räder 117 repräsentieren, die sich im Bereich 115 der Fahrbahn 105 mit dem niedrigeren Reibwert bewegen. Denkbar ist ferner auch, dass in der Einleseschnittstelle 132 aus der ersten Reibwertteilgröße 145 a und der zweiten Reibwertteilgröße 145 b eine Differenz gebildet wird, aus der der Unterschied zwischen den beiden Reibwerten in den Bereichen 110 bzw. 115 zu entnehmen ist, was für die nachfolgende Bestimmung des Kompensationslenkwinkels ebenfalls vorteilhaft verwendbar ist.For example, a
In der Einleseschnittstelle 132 wird nun beispielsweise unter Verwendung des Geschwindigkeitswertes 140, des Lenkwinkels 120 und der Reibwertgröße ein Fahrzeuggierwert 147 bestimmt, der ein Gierverhalten oder eine Gierbewegung des Fahrzeugs 100 um eine Hochachse beschreibt. Denkbar ist jedoch auch, dass der Fahrzeuggierwert 147 direkt von einer anderen, hier nicht näher beschriebenen Fahrzeugeinheit bestimmt oder eingelesen wird.In the read-in
Schließlich wird in der Bestimmungseinheit 135 auf der Basis bzw. unter Verwendung des Fahrzeuggierwertes 147 ein Kompensationslenkwinkel 150 bestimmt, um eine Verringerung der Gierbewegung des Fahrzeugs 100 zu bewirken. Dies bedeutet, dass das Bestimmen in der Bestimmungseinheit 135 derart ausgeführt wird, dass bei einer Ansteuerung einer Auslenkung von Rädern 117 entsprechend einem Gesamtlenkwinkel, der aus einer Überlagerung bzw. Addition des Kompensationslenkwinkels 150 mit dem Lenkwinkel 120 erhalten wird, eine Reduktion des Gierens des Fahrzeugs 100 bewirkt wird. In der Ansteuereinheit 137 wird dann die Auslenkung der Räder 117 der zumindest einen Achse 129, 130 des Fahrzeugs 100 durch die Lenkvorrichtung 127 unter Verwendung des Kompensationslenkwinkels 150 durchgeführt bzw. angesteuert.Finally, in the
Durch den Eingriff der Lenkung der Räder 117 zumindest einer Achse 129, 130, mittels der Lenkvorrichtung 127 (s.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele für zwei alternative Algorithmen zur Erkennung einer Fahrsituation mit Beschleunigung auf µ-Split, d. h. auf einem Fahrbahnbereich mit unterschiedlichen Reibwerten µ, z.B. je Rad 117 einer Achse, sowie zwei Algorithmen zur Berechnung eines Überlagerungslenkwinkels als dem Kompensationslenkwinkel 150 näher beschrieben, der das eingebrachte Giermoment kompensiert. Die hier vorgestellte Lösung ist derart gestaltet, dass der aus der µ-Split-Kompensation berechnete Winkel nur dann dem allgemeinen Hinterachs-Lenkwinkel, d. h. dem Winkel, der für die Fahrzeugführung beispielsweise von einer autonomen Fahrzeugsteuerungseinheit vorgegeben wird, überlagert wird, wenn die µ-Split-Detektion eine entsprechende Fahrsituation erkennt, die ein automatisches Eingreifen zur Sicherstellung der Fahrsicherheit erfordert.Below are exemplary embodiments of two alternative algorithms for recognizing a driving situation with acceleration on µ-split, i.e. H. on a road area with different coefficients of friction μ, e.g. per
Denkbar ist noch eine Reglerfunktion, bei der für die Reglereinheit 345 eine Skalierungseinheit 350 verwendet wird, um die Verstärkung der Regelung mit dem mittleren Reibwert der Straßenoberfläche zu skalieren. Bei niedrigem Reibwert ist allgemein eine höhere Verstärkung wünschenswert.A control function is also conceivable in which a
Der in der
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The exemplary embodiments described and shown in the figures are only chosen as examples. Different exemplary embodiments can be combined with one another completely or with regard to individual features. An exemplary embodiment can also be supplemented by features of a further exemplary embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, method steps according to the invention can be repeated and carried out in an order other than that described.
BezugszeichenReference symbols
- 100100
- Fahrzeugvehicle
- 105105
- Fahrbahnroadway
- 110110
- Bereich der Fahrbahn mit hohem ReibwertArea of the road with a high coefficient of friction
- 115115
- Bereich der Fahrbahn mit niedrigem ReibwertArea of the road with a low coefficient of friction
- 117117
- RäderWheels
- 119119
- KurveCurve
- 120120
- LenkwinkelSteering angle
- 125125
- Vorrichtungcontraption
- 126126
- LenkvorrichtungSteering device
- 127127
- LenkvorrichtungSteering device
- 129129
- VorderachseFront axle
- 130130
- Hinterachserear axle
- 132132
- EinleseschnittstelleReading interface
- 135135
- BestimmungseinheitDetermination unit
- 137137
- AnsteuereinheitControl unit
- 140140
- GeschwindigkeitswertSpeed value
- 142142
- LenkradsensorSteering wheel sensor
- 145145
- ReibwertgrößeFriction value
- 145a, 145b145a, 145b
- ReibwertteilgrößeFriction value part size
- 147147
- FahrzeuggierwertVehicle greed value
- 150150
- Kompensationslenkwinkel Compensating steering angle
- 200200
- EinheitUnit
- 210210
- SchalterSwitch
- S1S1
-
Steuereingang des Schalters 210Control input of
switch 210 - 220220
- BegrenzungseinheitLimiting unit
- 230230
- GesamtlenkwinkelTotal steering angle
- 232232
- FahrerassistenzsystemDriver assistance system
- 235235
- Summierer Summerizer
- 300300
- Differenzdrehzahl-BestimmungseinheitDifferential speed determination unit
- 310310
- Signalsignal
- 320320
- Modell-EinheitModel unit
- 325325
- Signalsignal
- 330330
- VergleichereinheitComparator unit
- 335335
- RaddrehzahldifferenzsignalWheel speed difference signal
- 335'335'
- geglättetes Raddrehzahldifferenzsignalsmoothed wheel speed difference signal
- 340340
- gleitender Mittelwert-Filtermoving average filter
- 345345
- ReglereinheitRegulator unit
- 350350
- Skalierungseinheit Scaling unit
- 400400
- DifferenzbildungseinheitDifference formation unit
- 410410
- Signalsignal
- 410'410'
- geglättetes Signal smoothed signal
- 500500
- GeschwindigkeitsmodellVelocity model
- 505505
- erwartete Gierrateexpected yaw rate
- 510510
- gemessene Gierratemeasured yaw rate
- 515515
- SchwellwerteinheitThreshold unit
- 520520
- weitere Schwellwerteinheitanother threshold unit
- 525525
- Signalsignal
- 530530
- PedalsignalPedal signal
- 535535
- weitere Schwellwerteinheitanother threshold unit
- 540540
- IntegratorIntegrator
- 545545
- weitere Schwellwerteinheitanother threshold unit
- 550550
- weitere Schwellwerteinheitanother threshold unit
- 555555
- Signalsignal
- 560560
- AktivierungseinheitActivation unit
- 565565
- Aktivierungssignal Activation signal
- 600600
- Traktionskontrolle-Flag-SignalTraction control flag signal
- 610610
- Schwellwerteinheit Threshold unit
- 700700
- Verfahren zum Ansteuern einer Lenkvorrichtung eines FahrzeugsMethod for controlling a steering device of a vehicle
- 710710
- Schritt des EinlesensReading step
- 720720
- Schritt des BestimmensStep of determining
- 730730
- Schritt des Ansteuerns Control step
- vv
- Geschwindigkeitspeed
- µµ
- ReibwertFriction coefficient
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022203076.1A DE102022203076A1 (en) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | Method and device for controlling a steering device of a vehicle whose wheels at least one axle move on areas of a road with different coefficients of friction |
PCT/EP2023/056743 WO2023186560A1 (en) | 2022-03-29 | 2023-03-16 | Method and device for controlling a steering device of a vehicle, the wheels of which on at least one axle move on regions of a roadway having different coefficients of friction |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102022203076.1A DE102022203076A1 (en) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | Method and device for controlling a steering device of a vehicle whose wheels at least one axle move on areas of a road with different coefficients of friction |
Publications (1)
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DE102022203076A1 true DE102022203076A1 (en) | 2023-10-05 |
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ID=85704725
Family Applications (1)
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DE102022203076.1A Pending DE102022203076A1 (en) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | Method and device for controlling a steering device of a vehicle whose wheels at least one axle move on areas of a road with different coefficients of friction |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2005087562A1 (en) | 2004-03-16 | 2005-09-22 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Method for increasing the driving stability of a motor vehicle |
JP2005349914A (en) | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Honda Motor Co Ltd | Steering gear of vehicle |
DE102008001974A1 (en) | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Robert Bosch Gmbh | A method for stabilizing the driving dynamics behavior during acceleration of a motor vehicle with located on friction coefficient different road wheels and apparatus therefor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007290508A (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | Steering control device of vehicle |
-
2022
- 2022-03-29 DE DE102022203076.1A patent/DE102022203076A1/en active Pending
-
2023
- 2023-03-16 WO PCT/EP2023/056743 patent/WO2023186560A1/en unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023186560A1 (en) | 2023-10-05 |
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Legal Events
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