DE10329279A1

DE10329279A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10329279A1
Application number: DE2003129279
Authority: DE
Inventors: Frierdrich Dipl.-Ing. Boettiger
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung und ein Fahrzeug (10) mit einer derartigen Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs (10) oder eines das Fahrzeug repräsentierenden Fahrzeugsimulators, mit Referenzmodellmitteln (45) zur Bereitstellung eines Sollwertsignals (55) anhand von einem ersten Referenzmodell (46) oder mindestens einem zweiten Referenzmodell (47, 48) des Fahrzeugs (10), zwischen denen umgeschaltet werden kann. Es wird vorgeschlagen, dass die Referenzmodellmittel (45) zur Ermittlung und Ausgabe von Zwischen-Sollwerten in dem Sollwertsignal (55) bei einer Umschaltung zwischen dem ersten Referenzmodell (46) und dem mindestens einen zweiten Referenzmodell (47, 48) während einer vorbestimmten Wechselzeitdauer ausgestaltet sind, wobei die Zwischen-Sollwerte zeitlich kontinuierlich zwischen ersten, anhand des ersten Referenzmodells (46) während der Wechselzeitdauer gebildeten Sollwerten und zweiten, anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) während der Wechselzeitdauer gebildeten Sollwerten verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs oder eines das Fahrzeug repräsentierenden Fahrzeugsimulators, mit Referenzmodellmitteln zur Bereitstellung eines Sollwertsignals anhand von einem ersten oder mindestens einem zweiten Referenzmodell des Fahrzeugs, zwischen denen umgeschaltet werden kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung. Die Erfindung betrifft auch eine derartiges Verfahren, bei dem Sollwerte anhand von einem ersten oder mindestens einem zweiten Referenzmodell des Fahrzeugs bereitgestellt werden, zwischen denen umgeschaltet werden kann.
Beispielsweise können anhand eines Referenzmodells Sollwerte für die Gierwinkelgeschwindigkeit oder den Schwimmwinkel des Fahrzeugs ermittelt werden. Ein derartiges Referenzmodell kann beispielsweise das sogenannte Einspurmodell sein, bei dem ein Fahrzeug modellhaft auf ein Fahrzeug mit lediglich einem Vorderrad und einem Hinterrad rechnerisch reduziert wird. Ein Referenzmodell kann beispielsweise auch ein besonders sportliches oder besonders komfortables Fahrzeug repräsentieren. Beim Umschalten zwischen derartigen Referenzmodellen treten unter Umständen Sprünge bei den Sollwertsignalen auf, die bei den jeweiligen Referenzmodellen unterschiedliche Verläufe haben.

Im Zusammenhang mit einer Fahrstabilitätsregelschaltung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 15 055 A1 eine kontinuierliche Umschaltung zwischen einem Kreisfahrtmodell, das eine stationäre Kreisfahrt eines Fahrzeugs repräsentiert und einem Einspurmodell bekannt. Beim Übergang vom Kreisfahrtmodell zum Einspurmodell wird die Kontinuität dadurch erzielt, dass die durch das Kreisfahrtmodell berechneten Sollwerte für die Gierwinkelgeschwindigkeit und den Schwimmwinkel Startwerte für das Einspurmodell bilden. Bei der umgekehrten Umschaltung zwischen dem Referenzmodell wird mit Korrekturfaktoren gearbeitet, deren Einfluss über die Zeit exponentiell abnimmt.

Die bekannte Umschaltung zwischen Referenzmodellen ist auf den Anwendungsfall für eine Fahrstabilitäts-Regelschaltung optimiert, die bei Grenzsituationen eingreift, beispielsweise wenn das Fahrzeug in einer Kurve auszubrechen droht. Sofern ein derartiger Eingriff nicht stattfindet, das Fahrzeug also fahrstabil ist, merkt der Fahrer des Fahrzeuges von der Umschaltung nichts.

Eine andere Situation ergibt sich im Zusammenhang mit einer Fahrdynamikregelung, die beispielsweise die Lenkung, die Federung und/oder die Bremsen des Fahrzeugs beeinflusst. Eine solche Fahrdynamikregelung beeinflusst auf der Basis unterschiedlicher Referenzmodelle, beispielsweise sportlich, komfortabel, geländegängig oder dergleichen, aktiv das Fahrverhalten des Fahrzeugs. Sprünge oder drastische, beispielsweise exponentielle Änderungen, beim Sollwertsignal, zum Beispiel bei der Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit, sind dabei nicht ak zeptabel. Der Fahrer des Fahrzeugs kann auf derartige drastische Veränderungen im Fahrverhalten des Fahrzeugs nicht oder zumindest nur verzögert reagieren, so dass gefährliche Fahrsituationen entstehen können. Ähnliches gilt für einen Fahrzeugsimulator, der das Fahrzeug repräsentiert und beispielsweise zu Übungs- und Trainingszwecken genutzt wird. Auch bei einem Fahrzeugsimulator wird der Fahrer durch drastische Sollwertveränderungen überfordert.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine optimierte Umschaltung zwischen Referenzmodellen, insbesondere im Zusammenhang mit einer Fahrdynamik-Regelungsvorrichtung, bereitzustellen.

Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs oder eines das Fahrzeug repräsentierenden Fahrzeugsimulators der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Referenzmodellmittel zur Ermittlung und Ausgabe von Zwischen-Sollwerten in dem Sollwertsignal bei einer Umschaltung zwischen dem ersten Referenzmodell und dem mindestens einen zweiten Referenzmodell während einer vorbestimmten Wechselzeitdauer ausgestaltet sind, wobei die Zwischen-Sollwerte zeitlich kontinuierlich zwischen ersten, anhand des ersten Referenzmodells während der Wechselzeitdauer gebildeten Sollwerten und zweiten, anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells während der Wechselzeitdauer gebildeten Sollwerten verlaufen.

Zur Lösung sind ferner ein Verfahren gemäß der technische Lehre eines weiteren unabhängigen Anspruches und ein Fahrzeug oder Fahrsimulator mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen.

Bei einem Umschalten zwischen den Referenzmodellen findet ein kontinuierlicher, sozusagen gleitender Übergang statt. Die Referenzmodellmittel überblenden sozusagen von den ersten Sollwerten, die dem ersten Referenzmodell zugeordnet sind, zu den zweiten Sollwerten, die dem zweiten Referenzmodell zugeordnet sind. Während der Wechselzeitdauer werden Sollwerte beider Referenzmodelle, also des Ausgangs- und des Zielmodells, gebildet und anhand dieser Sollwerte Zwischen-Sollwerte erzeugt, die zeitlich kontinuierlich von den Ausgangs- zu den Ziel-Sollwerten verlaufen. Die Zwischen-Sollwerte starten sozusagen mit den ersten Sollwerten und enden mit den zweiten Sollwerten. Dabei wird beispielsweise ein linearer Verlauf gemäß der nachfolgenden Formel.

gewählt. Das Sollwertsignal enthält Sollwerte y, die aus ersten, Ausgangs-Sollwerten Ya eines ersten Referenzmodells, beispielsweise eines sportlichen Fahrzeugmodells, und zweiten Ziel-Sollwerten yz eines Ziel-Referenzmodells, beispielsweise eines komfortablen Referenzmodells gebildet sind. Die Relation zwischen den Ausgangs-Sollwerten ya und den Ziel-Sollwerten yz verändert sich linear, indem zu den Ausgangs-Sollwerten ein Gewichtungsfaktor s(t) und zu den Ziel-Sollwerten yz ein Gewichtungsfaktor 1-s(t)addiert wird, wobei s(t) linear von 1 nach 0 während einer Wechselzeitdauer T verläuft. Vorzugsweise wird ein Umschaltvorgang zu Ende gebracht, bevor ein neuer Umschaltvorgang beginnt, beispielsweise wenn an den obengenannten Umschaltvorgang anschließend vom zweiten auf das erste oder ein sonstiges Referenzmodell umgeschaltet wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprühen sowie der Beschreibung.

Zweckmäßigerweise verlaufen die Zwischen-Sollwerte zumindest abschnittsweise linear zwischen den ersten und zweiten Sollwerten. Auch ein gestufter Verlauf ist möglich, bei dem die Zwischen-Sollwerte in gestuften Abschnitten gebildet werden, zwischen denen im wesentlichen konstante Abschnitte verlaufen. Während der konstanten Abschnitte werden die Zwischen-Sollwerte nach einer im wesentlichen konstanten Formel aus den ersten und den zweiten Sollwerten gebildet.

Wie schon erwähnt, kann man das erste Referenzmodell als Start-Referenzmodell und das zweite Referenzmodell als Ziel-Referenzmodell bezeichnen. Bei einem nachfolgenden Umschaltvorgang bildet das zweite Referenzmodell beispielsweise das Start-Referenzmodell und das erste Referenzmodell das Ziel-Referenzmodell. Zur Bildung der Zwischen-Sollwerte werden die ersten, mit dem Start-Referenzmodell gebildeten Sollwerte beispielsweise mit einem ersten Gewichtungsfaktor und die zweiten Sollwerte mit einem zweiten Gewichtungsfaktor beaufschlagt. Die Relation zwischen den Gewichtungsfaktoren wird kontinuierlich verändert, wobei zunächst der erste Gewichtungsfaktor "1" und der zweite Gewichtungsfaktor "0" ist und am Ende der Wechselzeitdauer der erste Gewichtungsfaktor "0" und der zweite Gewichtungsfaktor "1" ist. Die Summe der beiden Gewichtungsfaktoren ist während der Wechselzeitdauer "1".

Zweckmäßigerweise findet der erfindungsgemäße Wechsel zwischen den Sollwerten in Abhängigkeit von einer Lenkaktivität an einer Lenkhandhabe des Fahrzeugs, beispielsweise an einem Lenkrad oder an einem Side-Stick, statt. Sofern nicht gelenkt wird, die Lenkaktivität also z.B. "0" ist, findet kein Wech sel zwischen den Referenzmodellen statt, damit der Fahrer nicht durch eine von ihm unbemerkte Referenzmodell-Umschaltung bzw. einen Sollwert-Wechsel zwischen zwei Lenkvorgängen, also durch ein schlagartig verändertes Fahrverhalten des Fahrzeuges überrascht wird.

Für die Lenkaktivität ist zweckmäßigerweise ein Schwellenwert definiert, das heißt, dass beispielsweise bei einer geringen Lenkaktivität keine erfindungsgemäßen Sollwertwechsel stattfinden, wohingegen bei Überschreitung des Lenkaktivitäts-Schwellenwerts der Wechsel erfolgt. Der Lenkaktivitäts-Schwellenwert ist zweckmäßigerweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig, wobei vorteilhafterweise eine Hysterese bei dem Lenkaktivitäts-Schwellenwert oder Lenkaktivitäts-Schwellenwertverlauf vorgesehen ist.

Zweckmäßigerweise wird während und/oder nach einer Lenkaktivitätsphase zwischen den anhand der unterschiedlichen Referenzmodelle gebildeten Sollwerten gewechselt. Dabei kann während einer einzigen Lenkaktivitätsphase vollständig gewechselt werden oder im Zusammenhang mit mehreren Lenkaktivitätsphasen. Zwischen Lenkaktivitätsphasen wird zweckmäßigerweise die Relation zwischen den ersten und den zweiten Sollwerten beibehalten. Zwischen zwei Lenkvorgängen bleibt das Fahrverhalten des Fahrzeugs damit im wesentlichen gleichbleibend, so dass sich der Fahrer schrittweise bei jeder Lenkaktivität an das Ziel-Referenzmodell gewöhnen kann.

Zwar kann der Sollwertwechsel prinzipiell bei jedem Lenkvorgang, also beim Einlenken und beim Auslenken aus einer Kurve stattfinden. Zweckmäßigerzweise wird zwischen den anhand des ersten Referenzmodells gebildeten ersten Sollwerten und den anhand des zweiten Referenzmodells gebildeten Sollwerten zu mindest im Wesentlichen nur bei einem Auslenken aus einer Kurve gewechselt. Der Fahrer des Fahrzeugs steuert die Kurve sozusagen auf der Basis des Ausgangs-Referenzmodells an und korrigiert seinen Lenkeingriff beim Auslenken aus der Kurve, um seine Fahr-Bedienhandlungen schrittweise an das zweite, das Ziel-Referenzmodell anzupassen.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass bei einem Übergang von einem sozusagen komfortableren ersten Referenzmodell, bei dem intensivere Lenkeingriffe des Fahrers erforderlich sind, zu einem zweiten Referenzmodell, das sozusagen sportlich ist und geringere Lenkeingriffe verlangt, von den anhand des ersten Referenzmodells gebildeten ersten Sollwerten zu den anhand des zweiten Referenzmodells gebildeten zweiten Sollwerten sowohl beim Einlenken als auch beim Auslenken gewechselt wird. Beim Umschalten vom zweiten auf das erste Referenzmodell, also vom direkten zum indirekten Referenzmodell, wird zweckmäßigerweise nur bei einem Auslenken aus einer Kurve zwischen den zweiten und den ersten Sollwerten gewechselt.

Wie bereits erläutert kann der Wechsel zwischen den Sollwerten sozusagen in einem Zug geschehen und/oder in Zusammenhang mit mehreren Lenkaktivitätsphasen.

Die Referenzmodelle sind zweckmäßigerweise durch einen Fahrer es Fahrzeugs wählbar. Sie können auch durch einen Zustandsparameter des Fahrzeugs, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder durch ein externes, aus der Umgebung des Fahrzeugs oder des Fahrzeugsimulators empfangbares Steuerungssignal beeinflussbar sein. Beispielsweise kann das Steuerungssignal durch ein Verkehrsleitsystem versendet werden. Die Wechselzeitdauer, in der zwischen den Sollwerten der Re ferenzmodelle gewechselt wird, kann einstellbar sein. Auch ein Zusammenhang mit dem jeweiligen Referenzmodell ist möglich. Die Wechselzeitdauer kann auch durch einen Zustandsparameter des Fahrzeugs, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen beeinflusst werden.

Zweckmäßigerweise enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung das Sollwertsignal auswertende Regelungsmittel zur Fahrdynamikregelung und/oder zur Stabilisierung des Fahrzeugs. Die Regelungsmittel sind vorzugsweise zur Bildung von Ausgabesignalen an eine Aktuatoranordnung des Fahrzeugs ausgestaltet. Die Aktuatoranordnung kann beispielsweise die Bremsen, die Lenkung, aktive Federungselemente oder dergleichen des Fahrzeugs beeinflussen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält zweckmäßigerweise eine Eingangsschnittstelle für Messsignale, beispielsweise für die Fahrzeuggeschwindigkeit, den aktuellen Gierwinkel des Fahrzeugs, Bremsmomente oder dergleichen.

Das Sollwertsignal enthält beispielsweise einen oder mehrere der nachfolgend genannten Sollwerte. Giergeschwindigkeitssollwert, Schwimmwinkelsollwert, Wankwinkelsollwert, Lenkradmomentsollwert (Rückwirkung auf das Lenkrad), Schwimmwinkel-Geschwindigkeitssollwert, Wankwinkelgeschwindigkeitssollwert oder dergleichen. Beispielsweise bildet ein Giergeschwindigkeitssollwert ein Eingangssignal für ein Steer-by-Wire-System, ein Schwimmwinkelsollwert einen Eingangswert für eine Hinterachslenkung, ein Wankwinkelsollwert einen Eingangswert für ein aktives Federungssystem (Active Body Control).

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wahlweise in Hardware und/oder Software realisiert sein. Sie enthält zweckmäßigerweise Programmcode, der durch ein Steuermittel, z.B. ein Prozessor, ausgeführt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrich tung kann beispielsweise ein Fahrdynamiksystem eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeugsimulators bilden, das die Lenkung und/oder die Bremsen und/oder die Federung/Dämpfung des Fahrzeugs beeinflusst.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 einen ersten und
3 einen zweiten Verlauf eines durch die Vorrichtung gemäß 1 gebildeten Sollwertsignals, und
4 den Verlauf von Lenkaktivitätsgrenzwerten, die durch die Vorrichtung gemäß 1 gebildet und ausgewertet werden.
In 1 ist ein Fahrzeug 10 mit einer Vorderachse 11 und einer Hinterachse 12 dargestellt. Räder 13, 14 der Vorderachse 11 sind lenkbar, die hinteren Räder 15, 16 der Hinterachse 12 sind nicht lenkbar. Mittels Bremsen 17 bis 20 sind die Räder 13 bis 16 abbremsbar. Drehzahlsensoren 21 bis 24 erfassen die jeweilige Drehzahl der Räder 13 bis 16. Anhand der Drehzahl kann beispielsweise eine Fahrzeuglängsgeschwindigkeit v_x ermittelt werden.
Das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 wird durch eine erfindungsgemäße Fahrdynamikvorrichtung 25 beeinflusst. Beispielsweise steuert die Fahrdynamikvorrichtung 25 mittels Bremseingriffsignalen 26 bis 29 die Bremsen 17 bis 20 an und bildet z.B. ein sogenanntes Brake-by-Wire-System oder ein konventionelles hydraulisches oder pneumatisches Bremssystem. Von den Drehzahlsensoren 21 bis 24 erhält die Fahrdynamikvorrichtung 25 Drehzahlsignale 30 bis 34, die die jeweilige Drehzahl des Rades 13 bis 16 repräsentieren.
Mittels eines Motorsteuersignals 41 kann die Fahrdynamikvorrichtung 25 einen Motor 42 oder eine nicht dargestellte Motorsteuerung des Motors 42 ansteuern.
Die Fahrdynamikvorrichtung 25 könnte auch ein Active-Body-Control-System bilden, also eine aktive Federung des Fahrzeugs 10. Die Fahrdynamikvorrichtung 25 würde dann beispielsweise den Rädern 13 bis 16 zugeordnete Dämpferelemente mittels entsprechender Steuersignale beeinflussen. Dies ist jedoch in der Figur aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt.
Dargestellt ist jedoch, dass die Fahrdynamikvorrichtung 25 die Lenkung des Fahrzeugs 10 beeinflusst und z.B. ein Steer-by-Wire-System bildet. Ein Fahrer 36 des Fahrzeugs 10 gibt an einem Lenkrad 35 oder einer sonstigen Lenkhandhabe des Fahrzeugs 10 einen Lenkwinkel δ_H vor. Der Vorgabe-Lenkwinkel δ_H wird durch einen Lenkwinkelsensor 37 erfasst und als Vorgabe-Lenkwinkelsignal 38 der Fahrdynamikvorrichtung 25 übermittelt. Die Fahrdynamikvorrichtung 25 generiert in einer nachfolgend noch näher erläuterten Weise ein Lenkeingriffssignal 39 und steuert mit diesem Lenkeingriffssignal 39 eine Lenkaktoranordnung 40 an, die die Räder 13, 14 lenkt.
Die Fahrdynamikvorrichtung 25 ist vorliegend in Hardware und Software realisiert, wobei ein Prozessor 43 Programmcode ausführt, der in einem Speicher 44 gespeichert ist. Der Programmcode repräsentiert nachfolgend näher erläuterte Mittel, beispielsweise Referenzmodellmittel 45.
Die Referenzmodellmittel 45 bilden anhand von Referenzmodellen 46, 47, 48 aus dem Vorgabe-Lenkwinkelsignal 38 und/oder anhand eines nicht dargestellten Vorgabe-Geschwindigkeitssignals, das der Fahrer 36 beispielsweise durch Betätigung von Bremse oder Gaspedal des Fahrzeugs 10 beeinflusst, Sollwertsignale 49 bis 51. Die Sollwertsignale 49 bis 51 enthalten beispielsweise eine Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs 10, einen Soll-Schwimmwinkel des Fahrzeugs 10, einen Soll-Wankwinkel des Fahrzeugs 10 und dergleichen. Der Schwimmwinkel ist der Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und dem Vektor der Fahrzeuggeschwindigkeit vx des Fahrzeugs 10. Der Wankwinkel beschreibt die Drehbewegung bzw. Kippbewegung des Fahrzeugs 10 um dessen Längsachse. Der Gierwinkel beschreibt die Drehbewegung des Fahrzeugs 10 um seine Hochachse.
Zwischen den Referenzmodellen 46, 47, 48 kann der Fahrer 36 mittels einem Betätigungselements 52, das beispielsweise an einer graphischen Bedienoberfläche dargestellt ist oder aber als konventionelles Schaltermittel ausgebildet ist, umschalten. Das Betätigungselement 52 sendet ein Umschaltsignal 53, das beispielsweise eine Umschaltung vom Referenzmodell 46 auf das Referenzmodell 47 oder 48 bewirkt.
Generierungsmittel 54, die das Umschaltsignal 53 empfangen, generieren in Abhängigkeit von dem Umschaltsignal 53 anhand der Eingangs-Sollwertsignale 49, 50, 51 ein Ausgabe-Sollwertsignal 55, das beispielsweise die Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 enthält. Die Soll-Giergeschwindigkeit hängt somit vom jeweils gewählten Fahrzeug-Referenzmodell 46, 47, 48 ab, wobei beispielsweise das Referenzmodell 46 ein sehr sportliches, "direktes" Fahrzeug und das Referenzmodell 48 ein sehr bequemes, "indirektes" Fahrzeug repräsentiert.
Vom Ausgabe-Sollwertsignal 55 werden Istwerte von Istwertsignalen 56, 57 abgezogen um ein Abweichungs-Signal 58 zu generieren. Das Abweichungssignal 58 bildet das Eingangssignal für Regelungsmittel 59. Die Regelungsmittel 59 bilden beispielsweise das Lenkeingriffssignal 39 zur Ansteuerung der Lenkaktorenanordnung 40, ein Lenkrückwirkungssignal 60 zur Ansteuerung eines Lenkrückwirkungsaktors 61 sowie die Bremseingriffssignale 26 bis 29.
Der Lenkrückwirkungsaktor 61 stellt ein Lenkrückwirkungsmoment am Lenkrad 35 ein.
Die Bremseingriffssignale 26 bis 29 werden beispielsweise durch Ein-/Ausgabemittel 62, 63 ausgegeben. Die Ein-/Ausgabemittel 62, 63, die eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle der Fahrdynamikvorrichtung 25 bilden, können prinzipiell auch das Lenkeingriffssignal 39 sowie das Lenkrückwirkungssignal 60 ausgeben. Ferner dienen die Ein-/Ausgabemittel 62, 63 zur Erfassung von Eingangssignalen, beispielsweise der Drehzahlsignale 30 bis 34 sowie eines Gierwinkelgeschwindigkeitssignals 64, das ein Giersensor 65 übermittelt.
Die Generierungsmittel 54 wechseln zwischen den Sollwertsignalen 49, 50, 51 vorliegend in Abhängigkeit von der Lenkaktivität am Lenkrad 35. Hierzu werten Lenkaktivitätsmittel 66 das Vorgabe-Lenkwinkelsignal 38 aus. Die Lenkaktivitätsmittel 66 werten ferner, was in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit vx des Fahrzeugs 10 aus. Der erfindungsgemäße kontinuierliche Wechsel zwischen dem Sollwertsignal 49, 50 und 51 wird nachfolgend anhand der 2 bis 4 näher erläutert.
In den 2 und 3 ist die Soll-Giergeschwindigkeit ψ .soll des Fahrzeugs 10, die im Ausgangs-Sollwertsignal 55 enthalten ist, dargestellt.
Bei der Darstellung in 2 wird das Fahrzeug 10 während einer Zeit "0" bis t1 mit dem Referenzmodell 47 betrieben. Zum Zeitpunkt t1 wird auf das Referenzmodell 46, zum Zeitpunkt t3 auf das Referenzmodell 48 umgeschaltet. Bei einem zur Veranschaulichung als konstant angenommenen Vorgabe-Lenkwinkelsignal 38 bilden die Generierungsmittel 54 einen Soll-Giergeschwindigkeitsverlauf gemäß 2. In der Praxis jedoch schwankt das Vorgabe-Lenkwinkelsignal 38 unter Umständen erheblich, wenn der Fahrer 36 durch entsprechende Lenkeingriffe am Lenkrad 35 das Fahrzeug 10 entlang einer gewünschten Bewegungsbahn steuert.
Das Referenzmodell 47 entspricht einem "normalen" Fahrverhalten des Fahrzeugs 10, das einen Kompromiss zwischen einem sportlichen Fahrverhalten (= Referenzmodell 46) und einem komfortablen Fahrverhalten bildet, das dem Referenzmodell 48 entspricht.
Bei dem Referenzmodell 47 sind stärkere Lenkeingriffe am Lenkrad 35 notwendig als beim sportlichen Referenzmodell 46. Andererseits sind beim komfortableren Referenzmodell 48 stärkere Lenkradeingriffe notwendig als beim Referenzmodell 47. Würde nun in bekannter Weise zwischen den Referenzmodellen umgeschaltet werden, würde das Ausgabe-Sollwertsignal 55 beispielsweise in Bezug auf die Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit ψ .soll bei t1 und t3 springen. Dies führt jedoch zu gefährli chen Fahrsituationen und wird von den Generierungsmitteln 54 folgendermaßen verhindert.
Die Generierungsmittel 54 wechseln linear und kontinuierlich zwischen den Sollwerten 67, die dem Referenzmodell 47 zugeordnet sind und Sollwerten 68, die dem Referenzmodell 46 zugeordnet sind während einer Wechselzeitdauer T, so dass die Ziel-Sollwerte 68 zu einem Zeitpunkt t2 ereicht sind. Dabei bilden die Generierungsmittel Zwischen-Sollwerte 69 aus den Sollwerten 67 und 68, beispielsweise gemäß der Formel (1). Wenn zum Zeitpunkt t3 auf das Referenzmodell 48 umgeschaltet wird, bei dem Sollwerte 70 gebildet werden, bilden die Generierungsmittel 54 während der Wechselzeitdauer T Zwischen-Sollwerte 71, bis zu einem Zeitpunkt t4 die Sollwerte 70 erreicht sind. Die Zwischen-Sollwerte 71 verlaufen ebenfalls linear zwischen den Sollwerten 68 und 70.
Es versteht sich, dass die Wechselzeitdauer abhängig von dem Umschalten zwischen den Referenzmodellen unterschiedlich groß sein können. Beispielsweise könnte die Wechselzeitdauer zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 kleiner sein als die Wechselzeitdauer zwischen den Zeitpunkten t3 und t4. Hierzu kann unter anderem auch die Fahrzeuggeschwindigkeit vx des Fahrzeugs 10 ausgewertet werden.
3 zeigt einen gestuften Verlauf des Ausgangs-Sollwertsignals 55 in Bezug auf die Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit ψ .soll des Fahrzeugs 10.
Dabei wird vom Fahrzeugmodell 48 auf das Fahrzeugmodell 46 zu einem Zeitpunkt t5 umgeschaltet. Zum Zeitpunkt t5 allerdings findet am Lenkrad 35 keine Lenkaktivität statt. Dabei hat das Lenkaktivitätssignal 72, das die Lenkaktivitätsmittel 66 an die Generierungsmittel 54 senden, beispielsweise den Wert "0". Die Generierungsmittel 54 behalten bei fehlender Lenkaktivität das Ausgabe-Sollwertsignal 55 konstant bei.
Zu einem Zeitpunkt t6 jedoch lenkt der Fahrer 36 am Lenkrad 35. Das Lenkaktivitätssignal 72 nimmt dann beispielsweise den Wert "1" an, so dass während einer Wechselzeitdauer T10 von Sollwerten 73, die dem Referenzmodell 48 zugeordnet sind, zu Sollwerten 74 gewechselt wird, wobei während der Wechselzeitdauer T10 bis zu einem Zeitpunkt t7 Zwischen-Sollwerte 75 gebildet werden. Die Zwischen-Sollwerte 75 verlaufen linear zwischen den Sollwerten 73 und 74.
Vom Zeitpunkt t7 bis zu einem Zeitpunkt t8 findet keine Lenkaktivität am Lenkrad 35 statt. Dementsprechend werden die Sollwerte 74 beibehalten. Erst zum Zeitpunkt t8 nimmt das Lenkaktivitätssignal 72 wieder den Wert "1" an, so dass die Generierungsmittel von den Sollwerten 74 zu Sollwerten 76 während einer Wechselzeitdauer T20 wechseln. Während der Wechselzeitdauer T20 werden Zwischen-Sollwerte 77 gebildet, die linear zwischen den Sollwerten 74 und 76 verlaufen.
Die Summe der Wechselzeitdauern T10 und T20 ist beispielsweise die Wechselzeitdauer T. Mit anderen Worten, eine Gesamt-Wechselzeitdauer kann auch in Teil-Wechselzeitdauern aufgeteilt sein, wobei während der Teil-Wechselzeitdauer jeweils eine teilweise erfindungsgemäße Sollwertveränderung stattfindet.
Die Wechselzeitdauern T10 und T20 entsprechen beispielsweise jeweils einer Lenkaktivitätsphase am Lenkrad 35. Es ist auch möglich, dass sich die Wechselzeitdauern T10 und T20 jeweils an eine Lenkaktivitätsphase anschließen oder während einer Lenkaktivitätsphase beginnen und über diese Lenkaktivitätsphase hinausgehen.
Bei dem in 3 dargestellten Verlauf wird von einem eher indirektem zu einem eher direkten Referenzmodell des Fahrzeugs 10 übergegangen. Das Wechseln von den Sollwerten des Ausgangsreferenzmodells 48 zum Ziel-Referenzmodell 46 findet dabei sowohl beim Einlenken als auch beim Auslenken in einer Kurve, das heißt bei jeder einen vorbestimmten Grenzwert überschreitenden Lenkaktivität statt. Bei einem umgekehrten Umschaltvorgang, beispielsweise vom Referenzmodell 46 auf das Referenzmodell 48, das heißt bei einem Übergang von einem direkten, z.B. sportlichen Referenzmodell zu einem indirekten, z.B. komfortablem Referenzmodell wechseln die Generierungsmittel 54 beispielsweise nur bei einem Auslenken aus einer Kurve in Bezug auf die Sollwerte. Es ist auch möglich, dass prinzipiell nur bei einem Auslenken aus einer Kurve gewechselt wird.
In 4 sind Lenkaktivitätsgrenzwertverläufe 78 und 79 dargestellt. Die Lenkaktivitätsmittel 66 werten das Vorgabe-Lenkwinkelsignal 38 sowie in nicht dargestellter Weise die Fahrzeuggeschwindigkeit v_x aus, um das Lenkaktivitätssignal 72 zu erzeugen. Das Lenkaktivitätssignal 72 hat z.B. die Werte "0" und "1" bzw. "nicht aktiv" und "aktiv". Bei einem Unterschreiten des Lenkaktivitätsgrenzwertverlaufes 78, was durch einen Pfeil 81 dargestellt ist, wird das Lenkaktivitätssignal 72 von den Lenkaktivitätsmittel 66 auf "0" bzw. "nicht aktiv" gesetzt. In diesem Zustand überblenden die Generierungsmittel 54 nicht von den Sollwerten eines ersten Referenzmodells zu den Sollwerten eines zweiten Referenzmodells. Der Sollwertverlauf und somit das Fahrverhalten des Fahrzeugs 10 bleiben dann konstant. Bedient der Fahrer 36 je doch das Lenkrad 35 wieder stärker, beispielsweise beim Einlenken oder Auslenken aus einer Kurve, wird der Lenkaktivitätsgrenzwertverlauf 79 wieder überschritten und das Lenkaktivitätssignal 72 wechselt von nicht aktiv auf aktiv, beispielsweise auf "1". Dann wechseln die Generierungsmittel 54 von den Sollwerten eines ersten zu den Sollwerten eines zweiten Referenzmodells, z.B. wie während der Wechselzeitdauern T10 und T20 in 3.
Die Lenkaktivitätsgrenzwertverläufe 78, 79 sind um einen Hysteresewert 80 in δlim-Richtung zueinander beabstandet, wobei der Lenkaktivitätsgrenzwertverlauf 78 oberhalb des Lenkaktivitätsgrenzwertverlaufes 79 verläuft.
Die Lenkaktivitätsgrenzwertverläufe 78, 79 sind geschwindigkeitsabhängig. Der Lenkaktivitätsgrenzwertverlauf 78 beginnt bei einem Startwert δlim0 und nimmt linear bis zu einer Grenzgeschwindigkeit v_g ab. Bei der Grenzgeschwindigkeit v_g erreicht der Lenkaktivitätsgrenzverlauf 78 einen Wert δlimvg. Bei höheren Geschwindigkeiten als der Grenzgeschwindigkeit v_g bleibt der Lenkaktivitätsgrenzwertverlauf 78 konstant beim Wert δlimvg. Die Grenzgeschwindigkeit v_g beträgt beispielsweise 100 km/h.
Es versteht sich, dass die Referenzmodellmittel 45 auch andere Sollwerte als die Gierwinkelgeschwindigkeit ψ .soll auf die erfindungsgemäße Weise beim Umschalten zwischen den Referenzmodellen 46, 47 und 48 bilden können. Beispielsweise kann ein kontinuierlicher Verlauf des Lenkrückwirkungssignals 60 bei einem derartigen Referenzmodellwechsel durch die Referenzmodellmittel 45 eingestellt werden. Der Fahrer 36 erfährt dementsprechend bei einem Wechsel der Referenzmodelle 46 bis 48 eine kontinuierliche Veränderung des Rückstellverhaltens des Lenkrades 35.
Das Ausgabe-Sollwertsignal 55 enthält beispielsweise einen Vektor mit einem oder mehreren Sollwerten, die jeweils zeitlich veränderlich sind.
Die Wechselzeitdauern, beispielsweise die Wechselzeitdauer T, kann durch den Fahrer 36 an entsprechenden Einstellmitteln der Fahrdynamikvorrichtung 25 einstellbar sein.
Die Fahrdynamikvorrichtung 25 kann auch einen Bestandteil eines Fahrzeugsimulators bilden, der beispielsweise die Werte der Drehzahlsensoren 17 bis 20 sowie des Giersensors 65 bereitstellt und in umgekehrter Richtung die von der Fahrdynamikvorrichtung 25 vorgegebenen Werte, beispielsweise das Lenkeingriffssignal 39 umsetzt.
Eine Variante des Ausführungsbeispiels könnte vorsehen, dass die Vorrichtung 25 im wesentlichen lediglich die Referenzmodellmittel 45 enthält, da die Regelungsmittel 54 nicht unbedingt einen Bestandteil der Vorrichtung 25 bilden müssen.

Claims

Vorrichtung zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs (10) oder eines das Fahrzeug repräsentierenden Fahrzeugsimulators, mit Referenzmodellmitteln (45) zur Bereitstellung eines Sollwertsignals (55) anhand von einem ersten Referenzmodell (46) oder mindestens einem zweiten Referenzmodell (47, 48) des Fahrzeugs (10), zwischen denen umgeschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmodellmittel (45) zur Ermittlung und Ausgabe von Zwischen-Sollwerten (69; 71; 75; 77) in dem Sollwertsignal (55) bei einer Umschaltung zwischen dem ersten Referenzmodell (46) und dem mindestens einen zweiten Referenzmodell (47, 48) während einer vorbestimmten Wechselzeitdauer (T; T10; T20) ausgestaltet sind, wobei die Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) zeitlich kontinuierlich zwischen ersten, anhand des ersten Referenzmodells (46) während der Wechselzeitdauer (T; T10; T20) gebildeten Sollwerten (68) und zweiten, anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) während der Wechselzeitdauer (T; T10; T20) gebildeten Sollwerten (67) verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) zumindest abschnittsweise linear zwischen den ersten und den zweiten Sollwerten (67, 68) verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) in gestuften Abschnitten (t6-t7, t8-t9) gebildet werden, wobei im Wesentlichen konstante Abschnitte (t7-t8) vorgesehen sind, bei denen die Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) nach einer im Wesentlichen konstanten Relation aus den anhand des ersten Referenzmodells (46) gebildeten ersten Sollwerten (68) und der anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) gebildeten zweiten Sollwerte (67) gebildet werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Referenzmodell (46) ein Start-Referenzmodell bildet und das mindestens eine zweite Referenzmodell (47, 48) ein Ziel-Referenzmodell oder umgekehrt, und dass die Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) durch Addition der ersten, anhand des Start-Referenzmodells gebildeten und mit einem ersten Gewichtungsfaktor gewichteten Sollwerte (68) und der zweiten, anhand des Ziel-Referenzmodells gebildeten und mit einem zweiten Gewichtungsfaktor gewichteten Sollwerte gebildet wird, wobei während der Wechselzeitdauer (T; T10; T20) der erste Gewichtungsfaktor kontinuierlich verkleinert und der zweite Gewichtungsfaktor kontinuierlich vergrößert wird und die Summe der beiden Gewichtungsfaktoren 1 ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmodellmittel (45) zur Ermittlung der Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) in Abhängigkeit von einem eine Lenkaktivität an einer Lenkhandhabe des Fahrzeugs (10) oder des Fahrzeugsimulators repräsentierenden Lenkaktivitätssignal (72) ausgestaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lenkaktivität mindestens ein Schwellenwert (δlim) definiert ist, der insbesondere von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) abhängig ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmodellmittel (45) während und/oder nach einer Lenkaktivitätsphase zumindest teilweise von den anhand des ersten Referenzmodells (46) gebildeten ersten Sollwerten (68) zu den anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) gebildeten zweiten Sollwerten (67) wechseln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmodellmittel (45) die Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) zwischen Lenkaktivitätsphasen in einer im Wesentlichen gleich bleibenden Relation aus den ersten Sollwerten (68) und den zweiten Sollwerten (67) bilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmodellmittel (45) von den anhand des ersten Referenzmodells (46) gebildeten ersten Sollwerten (68) zu den anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) gebildeten zweiten Sollwerten (67) wechseln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmodellmittel (45) von den anhand des ersten Referenzmodells (46) gebildeten ersten Sollwerten (68) zu den anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) gebildeten zweiten Sollwerten (67) bei einem Auslenken aus einer Kurve wechseln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem ersten Referenzmodell (46) intensivere Lenkeingriffe eines Bedieners (36) des Fahrzeugs (10) bzw. des Fahrzeugsimulators erforderlich sind als bei dem mindestens einen zweiten Referenzmodell, und dass die Referenzmodellmittel (45) von den anhand des ersten Referenzmodells (46) gebildeten ersten Sollwerten (68) zu den anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) gebildeten zweiten Sollwerten (67) bei einem Einlenken und einem Auslenken aus einer Kurve wechseln und von zweiten Sollwerten (67) des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) zu den ersten Sollwerten (68) des ersten Referenzmodells (46) nur bei einem Auslenken aus einer Kurve wechseln.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzmodelle durch einen Fahrer des Fahrzeugs (10) wählbar sind und/oder durch mindestens einen Zustandsparameter des Fahrzeugs und/oder ein externes, aus der Fahrzeugumgebung oder Fahrsimulatorumgebung empfangbaren Steuerungssignal beeinflussbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie das Sollwertsignal (55) auswertende Regelungsmittel zur Fahrdynamikregelung und/oder Fahrzeugstabilisierung des Fahrzeugs (10) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel zur Bildung von Ausgabesignalen an eine Aktuatoranordnung des Fahrzeugs (10) ausgestaltet sind und/oder dass sie eine Eingangsschnittstelle für Messsignale aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollwertsignal (55) einen Giergeschwindigkeitssollwert und/oder ein Schwimmwinkelsollwert und/oder einen Wankwinkelsollwert und/oder ein Lenkradmomentsollwert und/oder einen Schwimmwinkelgeschwindigkeitssollwert und/oder einen Wankwinkelgeschwindigkeitssollwert enthält.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Programmcode aufweist, der durch ein Steuermittel, insbesondere einen Prozessor (43) einer Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs (10) oder des das Fahrzeug repräsentierenden Fahrzeugsimulators, ausführbar ist.
Fahrzeug, insbesondere Personen-Kraftfahrzeug oder Nutzfahrzeug, oder Fahrzeugsimulator mit mindestens einer Vorrichtung (25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs (10) oder eines das Fahrzeug repräsentierenden Fahrzeugsimulators, bei dem Sollwerte anhand von einem ersten oder mindestens einem zweiten Referenzmodell (47, 48) des Fahrzeugs (10) bereitgestellt werden, zwischen denen umgeschaltet werden kann, gekennzeichnet durch, Ermitteln und Ausgeben von Zwischen-Sollwerten (69; 71; 75; 77) bei einer Umschaltung zwischen dem ersten Referenzmodell (46) und dem mindestens einen zweiten Referenzmodell (47, 48) während einer vorbestimmten Wechselzeitdauer (T; T10; T20), wobei die Zwischen-Sollwerte (69; 71; 75; 77) zeitlich kontinuierlich zwischen ersten, anhand des ersten Referenzmodells (46) während der Wechselzeitdauer (T; T10; T20) gebildeten Sollwerten (68) und zweiten, anhand des mindestens einen zweiten Referenzmodells (47, 48) während der Wechselzeitdauer (T; T10; T20) gebildeten Sollwerten (67) verlaufen.