DE10328685A1 - Device for stabilizing a vehicle while driving along bends, comprises front and rear wheel angle actuators for controlling corresponding front and rear wheel steering angles - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrten. Die Vorrichtung weist neben Sensormitteln, die einen Istwert einer ersten Querdynamikgröße ermitteln, eine Auswerteeinheit auf, die einen Sollwert der ersten Querdynamikgröße und einen Istwert einer zweiten Querdynamikgröße ermittelt. Weiterhin ist eine Antriebsmittelsteuerung zur Beeinflussung von Antriebsmitteln des Fahrzeugs und/oder eine Bremsmittelsteuerung zur Beeinflussung von Bremsmitteln des Fahrzeugs und/oder eine Lenkungssteuerung zur Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs vorhanden. Die Auswerteeinheit erzeugt auf Basis eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert der ersten Querdynamikgröße und dem ermittelten Sollwert der ersten Querdynamikgröße und eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert der zweiten Querdynamikgröße und einem vorgegebenen Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße Ansteuersignale zur Ansteuerung der Antriebsmittelsteuerung und/oder der Bremsmittelsteuerung und/oder der Lenkungssteuerung. Die Erzeugung der Ansteuersignale erfolgt derart, dass infolge der durch die erzeugten Ansteuersignale bewirkten fahrerunabhängigen Beeinflussung der Antriebsmittel und/oder der Bremsmittel und/oder der Lenkung der ermittelte Istwert der ersten Querdynamikgröße den ermittelten Sollwert der ersten Querdynamikgröße einnimmt und der Betrag des ermittelten Istwerts der zweiten Querdynamikgröße den vorgegebenen Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße nicht überschreitet.The The invention relates to an apparatus and a method for stabilization a vehicle when cornering. The device has, in addition to sensor means, determining an actual value of a first transverse dynamic quantity, an evaluation unit on, a setpoint of the first transverse dynamics variable and an actual value of a second transverse dynamic quantity determined. Furthermore, a drive means control for influencing Drive means of the vehicle and / or a brake means control for influencing the braking means of the vehicle and / or a steering control to influence the steering of the vehicle available. The evaluation unit generated on the basis of a comparison between the determined actual value the first transverse dynamics variable and the determined setpoint value of the first transverse dynamics variable and a comparison between the determined actual value of the second transverse dynamics variable and a predetermined threshold value of the second transverse dynamics variable control signals for controlling the drive means control and / or the brake fluid control and / or the steering control. The generation of the drive signals takes place such that as a result caused by the drive signals generated driver-independent Influencing the drive means and / or the braking means and / or the steering of the determined actual value of the first transverse dynamics quantity the determined Setpoint of the first transverse dynamics quantity occupies and the amount the determined actual value of the second transverse dynamic quantity the predetermined threshold value does not exceed the second transverse dynamics quantity.
Die
Druckschrift
Aus
der Druckschrift
Da
die Kraftkomponente letztlich mit dem vorgegebenen Grenzwert des
Schwimmwinkels zunimmt, können
durch Vorgabe eines entsprechend großen Grenzwerts des Schwimmwinkels
Kurvenfahrten mit solch hohen Fahrtgeschwindigkeiten schleuderfrei
durchgeführt
werden, wie sie mit einer herkömmlichen
Fahrdynamikregelung, beispielsweise mit einem Elektronischen Stabilitäts-Programm (ESP),
nicht zu erreichen wären.
Die bekannte Vorrichtung hat insofern den Nachteil, dass das Fahrzeug
aufgrund des nicht zu vernachlässigenden
Istwerts des Schwimmwinkels, den es entsprechend des vorgegebenen
Grenzwerts des Schwimmwinkels einzunehmen gezwungen wird, einen
Fahrschlauch entsprechend großer
Breite benötigt.
Folglich ist die aus der Druckschrift
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zu schaffen, bei der bzw. bei dem die erwähnten Nachteile vermieden werden.It Therefore, the object of the present invention is a device or to provide a method in which or at the mentioned disadvantages be avoided.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 8 gelöst.These Task is performed according to the characteristics of Patent claim 1 or of claim 8 solved.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrten weist neben Sensormitteln, die einen Istwert einer ersten Querdynamikgröße ermitteln, eine Auswerteeinheit auf, die einen Sollwert der ersten Querdynamikgröße und einen Istwert einer zweiten Querdynamikgröße ermittelt. Weiterhin ist eine Antriebsmittelsteuerung zur Beeinflussung von Antriebsmitteln des Fahrzeugs und/oder eine Bremsmittelsteuerung zur Beeinflussung von Bremsmitteln des Fahrzeugs und/oder eine Lenkungssteuerung zur Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs vorhanden. Die Auswerteeinheit erzeugt auf Basis eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert der ersten Querdynamikgröße und dem ermittelten Sollwert der ersten Querdynamikgröße und eines Vergleichs zwischen dem Istwert der zweiten Querdynamikgröße und einem vorgegebenen Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße Ansteuersignale zur Ansteuerung der Antriebsmittelsteuerung und/oder der Bremsmittelsteuerung und/oder der Lenkungssteuerung. Die Erzeugung der Ansteuersignale erfolgt derart, dass infolge der durch die erzeugten Ansteuersignale bewirkten fahrerunabhängigen Beeinflussung der Antriebsmittel und/oder der Bremsmittel und/oder der Lenkung der ermittelte Istwert der ersten Querdynamikgröße den ermittelten Sollwert der ersten Querdynamikgröße einnimmt und der Betrag des ermittelten Istwerts der zweiten Querdynamikgröße den vorgegebenen Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße nicht überschreitet. Der Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße ist hierbei zu im wesentlichen Null vorgegeben. Um den Istwert der ersten Querdynamikgröße und den Istwert der zweiten Querdynamikgröße in der zuvor beschriebenen Weise beeinflussen zu können, steuert die Lenkungssteuerung einen Vorderradlenkwinkelaktuator und einen Hinterradlenkwinkelaktuator an, wobei der Vorderradlenkwinkelaktuator zur Beeinflussung eines an Vorderrädern des Fahrzeugs einstellbaren Vorderradlenkwinkels und der Hinterradlenkwinkelaktuator zur Beeinflussung eines an Hinterrädern des Fahrzeugs einstellbaren Hinterradlenkwinkels vorgesehen ist. Durch geeignete Wahl der ersten Querdynamikgröße und der zweiten Querdynamikgröße lassen sich Kurvenfahrten oder Ausweichmanöver mit zumindest den gleichen hohen Fahrtgeschwindigkeiten schleuderfrei durchführen, wie sie mit der bekannten Vorrichtung zu erreichen sind, ohne dass gleichzeitig ein Fahrschlauch übermäßiger Breite benötigt würde.The inventive device to stabilize a vehicle when cornering points next Sensor means which determine an actual value of a first transverse dynamic quantity, an evaluation unit, which has a desired value of the first transverse dynamics variable and a Actual value of a second transverse dynamics variable determined. Furthermore is a drive means control for influencing drive means of the vehicle and / or a brake means control for influencing brake means of the vehicle and / or a steering control for Influencing the steering of the vehicle exists. The evaluation unit generated on the basis of a comparison between the determined actual value the first transverse dynamics variable and the determined setpoint value of the first transverse dynamics variable and a comparison between the Actual value of the second transverse dynamics quantity and a predetermined threshold value the second transverse dynamics variable drive signals for controlling the drive means control and / or the brake fluid control and / or steering control. The generation of the drive signals takes place in such a way that as a result of the generated by the drive signals caused driver independent Influencing the drive means and / or the braking means and / or the steering of the determined actual value of the first transverse dynamics quantity the determined Setpoint of the first transverse dynamics quantity occupies and the amount the determined actual value of the second transverse dynamic quantity the predetermined Threshold does not exceed the second transverse dynamics quantity. The threshold the second transverse dynamics quantity is here set to substantially zero. To the actual value of the first transverse dynamics variable and the Actual value of the second transverse dynamics variable in the previously described To be able to influence ways the steering controller controls a front wheel steering angle actuator and a rear wheel steering angle actuator, wherein the front wheel steering angle actuator for influencing an adjustable front wheels of the vehicle Front wheel steering angle and the rear wheel steering angle actuator for influencing one on rear wheels the vehicle adjustable rear steering angle is provided. By a suitable choice of the first transverse dynamics variable and the second transverse dynamics variable can be Cornering or evasive maneuvers with at least the same high speeds without spin carry out, as can be achieved with the known device, without at the same time a driving tube of excessive width needed would.
Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.advantageous versions the device according to the invention are apparent from the dependent claims.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der ersten Querdynamikgröße um die Gierwinkelgeschwindigkeit und bei der zweiten Querdynamikgröße um den Schwimmwinkel des Fahrzeugs. Hierbei beschreibt die Gierwinkelgeschwindigkeit die Geschwindigkeit einer Drehung des Fahrzeugs um die Fahrzeughochachse und der Schwimmwinkel den Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Da der Schwellenwert des Schwimmwinkels zu im wesentlichen 0° vorgegeben ist, benötigt das Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt oder einem Ausweichmanöver einen nur unwesentlich breiteren Fahrschlauch als bei einer Geradeausfahrt. Der Schwellenwert des Schwimmwinkels ist hierbei entweder genau zu 0° oder aber zu einem geringfügig von 0° verschiedenen, sehr kleinen Winkelwert vorgegeben, der beispielsweise im Bereich zwischen 1° und 2° liegt.advantageously, the first transverse dynamics quantity is the yaw angular velocity and at the second transverse dynamics quantity about the slip angle of the Vehicle. Here, the yaw rate describes the Speed of rotation of the vehicle about the vehicle vertical axis and the slip angle the angle between the vehicle longitudinal axis and the current direction of travel of the vehicle. Because the threshold the float angle is given to substantially 0 °, that requires Vehicle when cornering or an evasive maneuver one only insignificantly wider route than when driving straight ahead. The threshold value of the slip angle is either accurate to 0 ° or but to a slight extent different from 0 °, given very small angle value, for example, in the area between 1 ° and 2 °.
Die Antriebsmittel treiben vorzugsweise sowohl die Vorderräder als auch die Hinterräder des Fahrzeugs an, sodass Kurvenfahrten oder Ausweichmanöver aufgrund der höheren Antriebskräfte, die sich in diesem Fall auf die Fahrbahn übertragen lassen, mit weitaus höheren Fahrtgeschwindigkeiten schleuderfrei durchgeführt werden können, als wenn ein Antrieb lediglich der Vorderräder oder der Hinterräder erfolgen würde.The Drive means preferably drive both the front wheels as also the rear wheels of the vehicle, so cornering or evasive maneuvers due to the higher one Driving forces which can be transferred in this case on the road, with far higher Cruising speeds can be carried out without spin, than when driving only the front wheels or the rear wheels done would.
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zwischen einem Sonderbetriebsmodus und einem Grundbetriebsmodus umschaltbar, wobei lediglich im Sonderbetriebsmodus der Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße zu im wesentlichen Null vorgegeben ist und eine fahrerunabhängige Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs erfolgt. Im Grundbetriebsmodus hingegen ist der Betrag des Schwellenwerts der zweiten Querdynamikgröße größer vorgegeben als im Sonderbetriebsmodus und eine fahrerunabhängige Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs unterbleibt. Handelt es sich wieder bei der ersten Querdynamikgröße um die Gierwinkelgeschwindigkeit und bei der zweiten Querdynamikgröße um den Schwimmwinkel des Fahrzeugs, so verhält sich die erfindungsgemäße Vorrichtung im Grundbetriebsmodus letztlich wie ein herkömmliches Elektronisches Stabilitäts-Programm (ESP), bei dem ein Schwellenwert des Schwimmwinkels vorgegeben ist, der typischerweise im Bereich zwischen 8° und 15° liegt. Das Fahrverhalten des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt oder eines Ausweichmanövers kann also durch Umschalten zwischen dem Grundbetriebsmodus und dem Sonderbetriebsmodus an die momentane Fahrsituation und/oder an die Bedürfnisse des Fahrers angepasst werden.advantageously, the device is between a special mode of operation and a basic mode of operation switchable, wherein only in the special operating mode, the threshold the second transverse dynamics quantity in the essentially zero and a driver-independent influence the steering of the vehicle takes place. In the basic operating mode, however the amount of the threshold value of the second transverse dynamics variable is greater specified as in the special operating mode and a driver-independent influence on the steering of the vehicle is omitted. Is it back to the first one? Transverse dynamics quantity around the yaw rate and at the second transverse dynamics quantity about the slip angle of the Vehicle, so behaves the device according to the invention in the basic operating mode ultimately like a conventional Electronic Stability Program (ESP), in which a threshold of the slip angle is given, which is typically in the range between 8 ° and 15 °. The driving behavior of the Vehicle during a Turning or an evasive maneuver can thus by switching between the basic operating mode and the special operating mode to the current driving situation and / or adapted to the needs of the driver become.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Auswerteeinheit die momentane Fahrweise des Fahrers erfasst und in Abhängigkeit der momentanen Fahrweise zwischen dem Sonderbetriebsmodus und dem Grundbetriebsmodus umschaltet. Da das Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi selbsttätig erfolgt, wird der Fahrer nicht in unnötiger Weise von der Fahrt abgelenkt. Die Auswerteeinheit schaltet vorzugsweise bei Erkennen einer sportlichen Fahrweise in den Sonderbetriebsmodus um, wozu die Auswerteeinheit charakteristische Größen wie die auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleunigung, die momentane Gierwinkelgeschwindigkeit, den an den Rädern des Fahrzeugs auftretenden Radschlupf oder die fahrerseitige Betätigung eines im Fahrzeug angeordneten Fahrpedals und/oder Bremspedals und/oder Lenkrads auswertet.In addition, it is possible for the evaluation unit to detect the current driving style of the driver and to switch between the special operating mode and the basic operating mode as a function of the current driving style. Since the switching between the two modes of operation is automatic, the driver is not unnecessarily distracted from the ride. The evaluation unit preferably switches on detection of a sporting Driving mode in the special operation mode, for which the evaluation evaluates characteristic variables such as acting on the vehicle lateral acceleration, the current yaw rate, occurring at the wheels of the vehicle wheel slip or the driver side actuation of an arranged in the vehicle accelerator pedal and / or brake pedal and / or steering wheel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The inventive device or the inventive method will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. there demonstrate:
Die
Antriebsmittel
Bei
aktivierter Vorrichtung erzeugt die Auswerteeinheit
Eine
Beeinflussung der Antriebsmittel
Die Vorrichtung ist zwischen einem Sonderbetriebsmodus und einem Grundbetriebsmodus umschaltbar, wobei lediglich im Sonderbetriebsmodus der Schwellenwert der zweiten Querdynamikgröße zu im wesentlichen Null vorgegeben ist und eine fahrerunabhängige Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs erfolgt. Im Grundbetriebsmodus hingegen ist der Betrag des Schwellenwerts der zweiten Querdynamikgröße größer vorgegeben als im Sonderbetriebsmodus und eine fahrerunabhängige Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs unterbleibt.The device can be switched over between a special operating mode and a basic operating mode, wherein the threshold value of the second transverse dynamic quantity is set to substantially zero only in the special operating mode and a driver-independent influencing of the steering of the Vehicle takes place. In the basic operating mode, on the other hand, the magnitude of the threshold value of the second transverse dynamics variable is greater than in the special operating mode and a driver-independent influencing of the steering of the vehicle is omitted.
Die
Aktivierung bzw. Deaktivierung der Vorrichtung erfolgt mittels eines
vom Fahrer zu bedienenden Schalters
Beispielsgemäß handelt es sich bei der ersten Querdynamikgröße um die Gierwinkelgeschwindigkeit und bei der zweiten Querdynamikgröße um den Schwimmwinkel des Fahrzeugs. Die Gierwin kelgeschwindigkeit beschreibt die Geschwindigkeit einer Drehung des Fahrzeugs um die Fahrzeughochachse, der Schwimmwinkel hingegen den Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und der momentanen Fahrtrichtung des Fahrzeugs.For example, act the first transverse dynamics quantity is the yaw angular velocity and at the second transverse dynamics quantity about the slip angle of the Vehicle. The yaw rate describes the speed a rotation of the vehicle about the vehicle vertical axis, the slip angle however, the angle between the vehicle longitudinal axis and the current Driving direction of the vehicle.
Zur
Ermittlung des Istwerts der Gierwinkelgeschwindigkeit sind die Sensormittel
Die
Ermittlung des Sollwerts der Gierwinkelgeschwindigkeit erfolgt auf
Basis der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die sich aus den erfassten Raddrehzahlen
ergibt, und eines Lenkradwinkels α, der
an einem zur fahrerseitigen Beeinflussung der Lenkung des Fahrzeugs
vorgesehenen Lenkrad
Die
Umschaltung zwischen dem Sonderbetriebsmodus und dem Grundbetriebsmodus
erfolgt beispielsweise mittels eines vom Fahrer zu bedienenden Umschalters
Zusätzlich oder
alternativ hierzu ist eine selbsttätige Umschaltung zwischen den
beiden Betriebsmodi vorstellbar, wozu die Auswerteeinheit
Die
Auswerteeinheit
Um
dem Fahrer Auskunft über
den momentan gewählten
Betriebsmodus zu geben, ist eine optische Anzeigeeinheit
Die
Auswerteeinheit
Zusammenfassend
kann also festgehalten werden: Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein
sicheres und gleichzeitig schnellstmögliches Durchfahren von kleinen
Kurvenradien. Um die Kurven schnell durchfahren zu können, wird
ein aus dem Stand der Technik bekanntes Fahrdynamiksystem dergestalt
modifiziert, dass durch gezieltes gleichzeitiges Lenken und Antreiben,
d.h. gezieltes Erzeugen von Antriebsschlupf bzw. Antriebsmoment,
der Räder des
Fahrzeuges die optimale Kurvengeschwindigkeit herbeigeführt wird.
D.h. es wird fahrerunabhängig
an den Rädern
des Fahrzeugs solch ein Radlenkwinkel und solch ein Antriebsschlupf
erzeugt, dass dadurch das Fahrzeug tangential zur Fahrbahn bzw.
zur Soll-Fahrspur ausgerichtet und eine zusätzliche Kraftkomponente erzeugt
wird, die zum Mittelpunkt der zu durchfahrenden Kurve hin gerichtet
ist. Dadurch, dass sämtliche
Räder des
Fahrzeuges gleichzeitig gelenkt und angetrieben werden, wird ein Schrägstellen
des Fahrzeugaufbaus, was sich in einem Schwimmwinkel äußert, vermieden;
für den Fahrer
verbessert sich das Handling des Fahrzeuges. Gegenüber Fahrzeugen,
die nicht mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgestattet sind, lassen sich kleinere Kurvenradien realisieren.
Hierzu werden alle vier Räder
des Fahrzeuges aktiv so gelenkt und mit Antriebsmoment beaufschlagt,
dass eine zusätzliche
Kraftkomponente zum Kurvenmittelpunkt aufgebaut wird. Dadurch wird
der Fahrzeugaufbau tangential zur Kurvenbahn gehalten und das Handling
für den
Fahrer vereinfacht. Gegenüber
der in der
Die
Auswerteeinheit
Da
die Beeinflussung der Antriebsmittel
Liegt
der Sonderbetriebsmodus vor, wird in einem dritten Hauptschritt
Liegt
der Grundbetriebsmodus vor, wird in einem ersten Nebenschritt
Claims (8)
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