DE10222199A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, bei dem DOLLAR A - wenigstens eine die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibende Größe ermittelt wird, DOLLAR A - wenigstens eine geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke ermittelt wird, DOLLAR A - abhängig von der die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Größe und der ermittelten geometrischen Eigenschaft an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs ein Brems- oder Beschleunigungseingriff durchgeführt wird, DOLLAR A dadurch gekennzeichnet, DOLLAR A dass in die Durchführung des Brems- oder Beschleunigungseingriffs zusätzlich wenigstens eine mit einer Reifeneigenschaft wenigstens eines Rades zusammenhängende Größe eingeht.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche.
  • Aus der DE 196 02 772 A1 ist ein Warnsystem für ein Fahrzeug bekannt. Dieses Warnsystem schätzt die Möglichkeit der Außerkursfahrt eines Fahrzeuges bei Kurvenfahrt ab, bevor das Fahrzeug in die Kurve einfährt und gibt dem Fahrer eine korrekte Warnung. Das Warnsystem umfasst
    • - eine Bilderkennungsvorrichtung zum Erhalten dreidimensionaler Bilddaten betreffend die Straße und die Verkehrsbedingungen vor dem Fahrzeug durch Erkennen der Straßenverkehrsbedingungen,
    • - eine Kurvendetektiervorrichtung zum Detektieren einer Kurve basierend auf den Bilddaten, bevor das Fahrzeug in die Kurve einfährt,
    • - eine Referenzgeschwindigkeitsberechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Referenzkurvengeschwindigkeit, mit welcher Durchschnittsfahrer das Fahrzeug durch die Kurve fahren würden, und zwar basierend auf dem Krümmungsradius der Kurve und der Fahrspurbreite aufgrund der Bilddaten,
    • - eine Detektiervorrichtung für die relative Kurvenschärfe zum Entscheiden, ob oder ob nicht die relative Kurvenschärfe kritisch ist, indem die Referenzkurvengeschwindigkeit mit der aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges verglichen wird,
    • - sowie eine Abschätzvorrichtung für Außerkursfahrt zum Feststellen, wenn die Detektiervorrichtung die relative Kurvenschärfe der Kurve als kritisch beurteilt hat, ob oder ob nicht der Fahrer gefahrenvermeidende Maßnahmen ausgehend von Signalen eingeleitet hat, welche Verzögerungsoperationen bezeichnen, und im Falle, dass keine gefahrenvermeidenden Maßnahmen eingeleitet worden sind, zum Entscheiden, dass Außerkursfahrt möglich ist und zum Abgeben einer Warnung.
  • Aus der DE 42 05 979 A1 ist eine Navigationseinrichtung für Landfahrzeuge bekannt. Diese enthält einen Speicher für geographische Daten, Sensoren zum Erfassen aktueller Fahrdaten, eine Vergleichseinrichtung und eine Informationsausgabeeinrichtung. Die Navigationseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in einer Berechnungseinheit aus den geographischen Daten zum Verlauf der Fahrstrecke die für das Durchfahren der Strecke sichere Grenzgeschwindigkeit bestimmt wird und mit der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs verglichen wird. Bei Unter- oder Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit wird eine Informationsausgabeeinrichtung, gegebenenfalls auch eine Umsetzungseinrichtung aktiviert, die auf Stellorgane, beispielsweise Bremse oder Motorsteuerung des Fahrzeugs einwirkt.
  • Die Ermittlung des Reifendrucks kann beispielsweise mit dem in der DE 38 25 653 A1 beschriebenen Reifendrucksensor erfolgen. In dieser Schrift wird ein Reifendrucksensor mit einem am Umfang der Radfelge zu befestigenden Druckschalter vorgeschlagen, der zur Überwachung der erforderlichen Gasmenge im Reifen dient. Der Reifendrucksensor liegt in einem Stromkreis, der von einer fahrzeugabhängigen Auswerteschaltung überwacht wird. Der Druckschalter hat eine Referenzdruckkammer, die zum Reifeninneren hin durch eine elektrisch leitende Membran abgeschlossen ist und deren mittlerer Kontaktbereich bei ausreichendem Luftdruck im Reifen an einem in der Referenzdruckkammer fest angeordneten Schaltkontakt anliegt.
  • Aus der DE 196 30 015 A1 ist eine Vorrichtung zur berührungsfreien elektrischen Messung des Reifendruckes an einem umlaufenden Reifen bekannt. Dabei weist der Reifen einen mit dem Luftdruck des Reifens beaufschlagten Signalgeber auf, welcher durch die Raddrehung an einem feststehenden Signalaufnehmer vorbeibewegbar ist und beim Vorbeilauf mit diesem in magnetischer Wechselwirkung steht. Dabei wird ein Druckgeber mit einer Messmembran vorgeschlagen, die eine durch eine weichmagnetische, magnetoelastische Metallschicht gebildete Mess-Schicht aufweist, deren druckabhängig veränderliche Permeabilität beim Vorbeilauf von dem Signalaufnehmer erfassbar und zur Ermittlung des Reifendrucks auswertbar ist.
  • Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche gehen aus der DE 42 05 979 A1 hervor.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs,
    • - bei dem wenigstens eine die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibende Größe ermittelt wird,
    • - wenigstens eine geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke ermittelt wird und
    • - abhängig von der die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs beschreibenden Größe und der ermittelten geometrischen Eigenschaft an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs ein Brems- oder Beschleunigungseingriff durchgeführt wird.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass
    • - wenigstens eine mit einer Reifeneigenschaft wenigstens eines Rades zusammenhängende Größe ermittelt wird und
    • - dass diese Größe in die Durchführung des Brems- oder Beschleunigungseingriffs eingeht.
  • Dieser Vorteil ist deshalb besonders wichtig, weil mit Reifeneigenschaften zusammenhängende Größen sehr wesentlich für das sichere Fahrverhalten eines Fahrzeuges sind.
  • Dabei ist in erster Linie an Größen wie beispielsweise den Reifenluftdruck, den Abnutzungsgrad eines Reifens oder den Betrieb eines Reifens in der Notlaufeigenschaft (Run Flat Tyre) gedacht. Deshalb ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mit einer Reifeneigenschaft zusammenhängenden Größe um den Luftdruck des Reifens handelt.
  • Das sichere Fahrverhalten eines Fahrzeugs ist insbesondere bei einer Kurvenfahrt besonders wichtig. Deshalb ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der geometrischen Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke um den Krümmungsradius einer Kurve handelt. Eine Kurve mit kleinem Krümmungsradius kann nur mit einer kleinen Geschwindigkeit durchfahren werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
    • - dass aus der wenigstens einen geometrischen Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke und der wenigstens einen mit einer Reifeneigenschaft zusammenhängenden Größe ein oberer Grenzwert für die Fahrzeugquerbeschleunigung berechnet wird und
    • - dass der Brems- und/oder Beschleunigungseingriff an wenigstens einem Rad abhängig vom oberen Grenzwert für die Fahrzeugquerbeschleunigung durchgeführt wird.
  • Dies hängt damit zusammen, dass ein Reifen mit vermindertem Luftdruck lediglich eine kleinere Seitenführungskraft übertragen kann. Deshalb besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin,
    • - dass es sich bei der wenigstens einen mit einer Reifeneigenschaft zusammenhängenden Größe um die maximal mögliche Seitenführungskraft des Reifens handelt und
    • - dass die maximal mögliche Seitenführungskraft des Reifens wenigstens aus dem Luftdruck des Reifens ermittelt wird.
  • Der Luftdruck des Reifens kann über Sensormittel erfasst werden, die Bestimmung der maximal möglichen Seitenführungskraft des Reifens abhängig vom Luftdruck kann dann beispielsweise einer in einem Steuergerät abgelegten Tabelle entnommen werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke über ein GPS-System oder über ein Videosystem oder über ein Radarsystem erfasst wird. Diese Systeme haben inzwischen einen hohen Zuverlässigkeitsgrad erlangt und eignen sich für die Erfassung von Eigenschaften der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass der Brems- oder Beschleunigungseingriff an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs über die Motorsteuerung, über die Getriebesteuerung oder über ein Radschlupfregelungssystem bzw. Radverzögerungsregelungssystem erfolgt. Hier bietet es sich an, auf bereits im Fahrzeug bestehende Systeme zurückzugreifen, beispielsweise kann hier an ein Fahrdynamikregelungssystem gedacht werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs weist
    • - erste Ermittlungsmittel zur Ermittlung wenigstens einer die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Größe,
    • - zweite Ermittlungsmittel zur Ermittlung wenigstens einer geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke und
    • - Aktormittel zur Durchführung eines Brems- oder Beschleunigungseingriffs an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs abhängig von der die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs beschreibenden Größe und der ermittelten geometrischen Eigenschaft
    auf. Der Kern der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in Reifeneigenschaftsermittlungsmitteln wenigstens eine mit einer Reifeneigenschaft wenigstens eines Rades zusammenhängende Größe ermittelt wird, welche in die Durchführung des Brems- oder Beschleunigungseingriffs eingeht. Zeichnung
  • Die Zeichnung besteht aus den Fig. 1 und 2.
  • Fig. 1 zeigt in Form eines Flußdiagramms den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Fig. 2 zeigt in Form eines Blockdiagramms den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
    • Ausführungsbeispiele
  • Bei Fahrzeugen mit Reifendruckkontrolle wird dem Fahrer ein Druckverlust angezeigt. Run-Flat-Tires (Reifen mit Notlaufeigenschaften) können noch eine begrenzte Strecke im Plattrollfall gefahren werden. Die maximal übertragbaren Querkräfte reduzieren sich jedoch am platten Reifen um bis zu 50%. Durch Zusatzinformationen wird die maximal auftretende Querkraft berechnet. Durch Eingriffe in die Fahrfunktion wird dann die auftretende Querkraft reduziert. Dadurch werden dann kritische Fahrzustände vermieden. Es bietet sich an, Reifendruckkontrollsysteme mit anderen Fahrzeugsystemen wie ESP (= "Electronic Stability Program"), Getriebesteuerung oder GPS (= "Global Positioning System") zu vernetzen. Durch die Einbeziehung des Streckenprofils werden im Plattrollfall durch aktive Eingriffe in die Fahrfunktion zu hohe Querkräfte vermieden. Damit werden kritische Fahrzustände verhindert. Das Reifendruckkontrollsystem erkennt Druckverlust in einem Reifen und steuert dann beispielsweise eine Fahrerinformation (Warnlampe, Summer) an. In diesem Fall werden zusätzliche Informationen ausgewertet, um durch automatisches, vorausschauendes Fahren zu hohe Querkräfte zu vermeiden. Im Plattrollfall wird zunächst der Ist-Zustand der Fahrzeugbewegung aus verschiedenen Eingangsgrößen berechnet. Diese Eingangsgrößen sind z. B. auftretende Längs- und Querkräfte, Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Gierwinkelgeschwindigkeit oder die Querbeschleunigung. Weiterhin wird die unmittelbar vor dem Fahrzeug liegende Strecke über GPS oder über einen Radarsensor oder über Video erfasst. Sobald eine kommende Kurve erfasst wird, wird aus den aktuellen Fahrzeugdaten die dort auftretende Querbeschleunigung ay berechnet. Wenn der erwartete Wert von ay größer ist als der maximal zulässige Wert aymax der Querbeschleunigung im Plattrollfall, dann wird über die Fahrfunktion (bzw. den Fahrzustand) beeinflussende Systeme wie ESP, Motorsteuerung oder Getriebesteuerung die Geschwindigkeit vor der Kurve so reduziert, dass der maximal zulässige Querbeschleunigungswert aymax nicht überschritten wird.
  • In Fig. 1 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dazu wird in Block 101 zuerst der aktuelle Luftdruck p des Reifens ermittelt. In Block 101 kann auch festgestellt werden, ob ein Reifen mit Notlaufeigenschaft vorliegt ("Run Flat Tire") und ob sich dieser im Notlaufbetrieb befindet.
  • Das Ausgangssignal von Block 101 wird nach Block 103 weitergegeben. In Block 103 wird der fahrdynamische Ist-Zustand ermittelt. Dazu gehören Größen wie beispielsweise die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vx.
  • Das Ausgangssignal von Block 103 wird an Block 105 weitergegeben. In Block 105 wird wenigstens eine geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke ermittelt. Die geometrische Eigenschaft kann beispielsweise der Krümmungsradius rho einer vor dem Fahrzeug liegenden Kurve sein.
  • Das Ausgangssignal von 105 wird an Block 107 weitergegeben. In Block 107 wird festgestellt, ob ein fahrdynamisch gefährlicher Zustand vorliegt oder künftig vorliegen wird. In die Ermittlung dieses fahrdynamisch gefährlichen Zustandes geht auch die Information über den Reifendruck ein. Ein Reifen mit geringem Luftdruck bzw. im Notlaufbetrieb kann bzgl. der Seitenführungskraft nicht so stark wie ein intakter Reifen mit vollem Luftdruck belastet werden. Beispielsweise kann aus einer in einem Fahrzeugsteuerungsgerät abgelegten Tabelle die maximal mögliche Seitenführungskraft als Funktion des Luftdrucks entnommen werden. Aus dieser maximalen Seitenführungskraft kann dann die maximal erlaubte Querbeschleunigung ermittelt werden. Danach wird untersucht, welche Querbeschleunigung zu erwarten ist, wenn das Fahrzeug mit unveränderter Geschwindigkeit in die Kurve einfährt. Ist die dann zu erwartende Querbeschleunigung zu groß, dann liegt ein fahrdynamisch gefährlicher Zustand vor.
  • Ist die Abfrage in Block 107 nicht erfüllt, dann wird zu Block 101 zurückverzweigt. Ist die Abfrage jedoch erfüllt, dann werden anschließend an Block 107 in Block 109 Bremseingriffe an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs durchgeführt. Diese Bremseingriffe erfolgen durch Aktormittel. Anstelle eines Bremseingriffs kann auch ein Eingriff des Motorsteuergeräts zur Verringerung der abgegebenen Motorleistung erfolgen.
  • Der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei enthält Block 121 erste Ermittlungsmittel. In den ersten Ermittlungsmitteln wird wenigstens eine die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibende Größe ermittelt.
  • Block 123 enthält zweite Ermittlungsmittel. In diesen wird wenigstens eine geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke (z. B. der Krümmungsradius einer kommenden Kurve) ermittelt.
  • Block 125 enthält Reifeneigenschaftsermittlungsmittel, in diesen wird wenigstens eine mit einer Reifeneigenschaft eines Rades zusammenhängende Größe ermittelt, es kann sich beispielsweise um den Luftdruck im Reifen oder das Vorliegen eines Notlaufbetriebs handeln.
  • Die Ausgangssignale der Blöcke 121, 123 und 125 werden an Block 127 weitergereicht. Block 127 enthält Steuerungsmittel. In diesen Steuerungsmitteln wird festgestellt, ob ein fahrdynamisch gefährlicher Zustand vorliegt oder vorliegen wird.
  • Das Ausgangssignal von Block 127 wird an Block 129 weitergereicht. Abhängig vom Ergebnis der Ermittlung in Block 127 werden dann in Block 129 die Aktormittel zur Beschleunigung oder Verzögerung wenigstens eines Fahrzeugrades aktiviert.

Claims (9)

1. Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, bei dem
wenigstens eine die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibende Größe (vx) ermittelt wird,
wenigstens eine geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke (rho) ermittelt wird,
abhängig von der die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Größe (vx) und der ermittelten geometrischen Eigenschaft (rho) an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs ein Brems- oder Beschleunigungseingriff durchgeführt wird
dadurch gekennzeichnet,
wenigstens eine mit einer Reifeneigenschaft wenigstens eines Rades zusammenhängende Größe (p) ermittelt wird und
dass diese Größe in die Durchführung des Brems- oder Beschleunigungseingriffs eingeht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mit einer Reifeneigenschaft zusammenhängenden Größe um den Luftdruck des Reifens handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, durch gekennzeichnet, dass es sich bei der geometrischen Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke um den Krümmungsradius einer Kurve (rho) handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
aus der wenigstens einen geometrischen Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke (rho) und der wenigstens einen mit einer Reifeneigenschaft zusammenhängenden Größe (p) ein oberer Grenzwert (aymax) für die Fahrzeugquerbeschleunigung berechnet wird, und
dass der Brems- oder Beschleunigungseingriff an wenigstens einem Rad abhängig vom oberen Grenzwert (aymax) für die Fahrzeugquerbeschleunigung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der wenigstens einen mit einer Reifeneigenschaft zusammenhängenden Größe um die maximal mögliche Seitenführungskraft des Reifens handelt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die maximal mögliche Seitenführungskraft des Reifens wenigstens aus dem Luftdruck (p) des Reifens ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke (rho)
über ein GPS-System oder
über ein Videosystem oder
über ein Radarsystem
erfasst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems- oder Beschleunigungseingriff an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs über die Motorsteuerung, die Getriebesteuerung oder ein Radschlupfregelungssystem bzw. Radverzögerungsregelungssystem erfolgt.
9. Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, welche
erste Ermittlungsmittel zur Ermittlung wenigstens einer die Fahrdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Größe (vx),
zweite Ermittlungsmittel zur Ermittlung wenigstens einer geometrische Eigenschaft der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrtstrecke (rho),
Aktormittel zur Durchführung eines Brems- oder Beschleunigungseingriffs) an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs abhängig von der die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs beschreibenden Größe (vx) und der ermittelten geometrischen Eigenschaft (rho)
enthält, dadurch gekennzeichnet,
dass in Reifeneigenschaftsermittlungsmitteln wenigstens eine mit einer Reifeneigenschaft wenigstens eines Rades zusammenhängende Größe (p)ermittelt wird, welche in die Durchführung des Brems- oder Beschleunigungseingriffs eingeht.
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