DE10354662A1 - A method for supporting the driver in the driving dynamics limit situations by applying a steering torque - Google Patents

A method for supporting the driver in the driving dynamics limit situations by applying a steering torque

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DE10354662A1 DE2003154662 DE10354662A DE10354662A1 DE 10354662 A1 DE10354662 A1 DE 10354662A1 DE 2003154662 DE2003154662 DE 2003154662 DE 10354662 A DE10354662 A DE 10354662A DE 10354662 A1 DE10354662 A1 DE 10354662A1
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    • B60T2220/00Monitoring, detecting driver behaviour; Signalling thereof; Counteracting thereof
    • B60T2220/03Driver counter-steering; Avoidance of conflicts with ESP control

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs in fahrdynamischen Grenzsituationen, in denen das Fahrzeug übersteuert. The invention relates to a method for assisting the driver of a motor vehicle in the driving dynamics limit situations in which overrides the vehicle. Um den Fahrer auf das richtige Lenkverhalten in Grenzsituationen hinzuweisen, wird mittels eines Stellers (9) auf das Lenkrad (13) ein Lenkmoment (M) ausgeübt. To alert the driver to the correct steering behavior in borderline situations, to the steering wheel by means of an actuator (9) (13) is exerted steering torque (M).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs in fahrdynamischen Grenzsituationen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. The invention relates to a method for assisting the driver of a motor vehicle in the driving dynamics limit situations according to the preamble of claim 1 and a corresponding apparatus according to the preamble of claim 7.
  • Fahrdynamikregelungen, wie zB ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm), erhöhen die Kontrollierbarkeit von Kraftfahrzeugen in Grenzsituationen, wie beispielsweise beim Übersteuern in Kurvenfahrten. Driving dynamics control systems such as ESP (electronic stability program), increase the controllability of motor vehicles in extreme situations, such as when oversteer in bends. Unter dem Begriff Fahrdynamikregelung werden im folgenden alle Systeme verstanden, die durch Ansteuerung eines Aktuators aktiv in den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs eingreifen. The term vehicle dynamics control systems are all understood in the following, the active intervention by activating an actuator in the driving operation of a vehicle. Dazu gehören insbesondere Systeme, wie zB ABS (Antiblockiersystem), ASR (Antriebsschlupfregelung), ESP, AFS (Active Front Steering) oder EAS (Electronic Active Steering). These include in particular systems, such as ABS (Antilock Brake System), ASR (traction control), ESP, AFS (Active Front Steering) or EAS (Electronic Active Steering). Bekannte Fahrdynamikregelungen bedienen sich insbesondere der Bremsen, des Motormanagements oder eines Lenkstellers als Stellglieder der Regelung. particularly known driving dynamics control systems make use of the brakes, the engine management system or a steering actuator as actuators of the control.
  • Bei dem Fahrdynamikregelungssystem ESP bildet zB der an einem Rad wirkende Radschlupf die Regelgröße. In the vehicle dynamics control system ESP example forms of acting on a wheel of wheel slip, the controlled variable. Der Radschlupf wird derart geregelt, dass das Fahrzeug ein möglichst genau an den Fahrerwunsch (Kurvenfahrt, Beschleunigen, Bremsen, etc.) angepasstes Fahrverhalten zeigt, ohne außer Kontrolle zu geraten. The wheel slip is controlled such that the vehicle is a precisely as possible to the driver's request (cornering, acceleration, braking, etc.) is adapted drivability, without getting out of control. Das Fahrdynamikregelungssystem ermittelt hierzu eine Ist-Gierrate (üblicherweise mit Hilfe eines Gierratensensors) und berechnet eine von den Fahrervorgaben abhängige Soll-Gierrate. To this end the vehicle dynamics control system determines an actual yaw rate (usually using a yaw rate sensor) and calculates a dependent of the driver's specifications desired yaw rate. Aus der Regelabweichung wird schließlich ein Giermoment berechnet, das benötigt wird, um die Ist-Zustandsgrößen den Soll-Zustandsgrößen anzugleichen. Finally, a yaw moment is calculated from the control deviation that is required to match the actual state variables to target state variables. Das erforderliche Giermoment wird dann zB umgerechnet in Ansteuersignale für das Bremssystem oder einen Lenksteller zur Beeinflussung der Lenkung. The required yaw moment is then for example converted into control signals for the braking system or a steering actuator for influencing the steering.
  • In einer kritischen Fahrsituation kann ein Fahrer durch eigenes falsches Verhalten, wie zB zu starkes Bremsen oder zu starkes Einschlagen der Lenkung, die Fahrsituation schnell wieder verschlechtern. In a critical driving situation, a driver can through their own bad behavior, such as excessive braking or excessive turning of the steering, worsen the driving situation quickly. Wenn der Fahrer in solchen Grenzsituationen falsch reagiert, besteht die Gefahr, dass das Fahrzeug nicht mehr unter Kontrolle gebracht werden kann oder zumindest die Zeitdauer bis zur Stabilisierung wesentlich länger dauert als eigentlich nötig wäre. If the driver reacts incorrectly in such extreme situations, there is a danger that the vehicle can not be brought under control or at least the length of time until stabilization takes considerably longer than is really necessary.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Fahrdynamikregelung zu schaffen, mit dem bzw. der das Fahrzeug möglichst schnell und komfortabel stabilisiert werden kann. It is to create an object of the present invention to provide a method and a device for driving dynamics control, and the vehicle can be stabilized as quickly as possible and comfortable with.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. This object is achieved according to the invention by the features indicated in claim 1 and in claim 7 features. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Further embodiments of the invention are subject matter of subclaims.
  • Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dem Fahrer in einer kritischen Fahrsituation, wie zB beim Übersteuern des Fahrzeugs, zu zeigen, wie er sich richtig verhält. An essential aspect of the invention is the driver in a critical driving situation, such as when oversteering of the vehicle, to show how it behaves correctly. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Moment (in einer Richtung, in der sich das Fahrzeug stabilisiert) auf das Lenkrad ausgeübt, das dem Fahrer anzeigt, in welche Richtung er lenken muss, um das schleudernde bzw. übersteuernde Fahrzeug möglichst schnell wieder abzufangen. For this purpose, a torque is applied (in a direction in which the vehicle is stabilized) to the steering wheel according to the invention, which indicates to the driver in which direction to steer to intercept the slinging or oversteering vehicle again as quickly as possible. Das Lenkmoment wird vorzugsweise dann aufgeschaltet, wenn die Regelabweichung der Gierrate einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. The steering torque is preferably then be switched on when the control deviation of the yaw rate exceeds a predetermined threshold. Wahlweise könnte das Lenkmoment auch dann aufgeschaltet werden, wenn eine andere Bedingung erfüllt ist, die auf eine kritische Fahrsituation hinweist, wie zB eine hohe Lenkgeschwindigkeit, ggf. in Kombination mit hoher Querbeschleunigung des Fahrzeugs. Optionally, the steering torque may be even switched when another condition is met, indicating a critical driving situation, such as high speed steering, optionally in combination with a high lateral acceleration of the vehicle. Der Fahrer spürt dann am Lenkrad ein Lenkmoment, das ihm anzeigt, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug zu stabilisieren. The driver then felt on the steering wheel a steering torque, indicating to him in which direction to steer in order to stabilize the vehicle.
  • Das Aufschalten des Lenkmoments hat den Vorteil, dass ein Fahrzeug in vielen Fällen allein durch den Lenkeingriff bzw. die darauf folgende Reaktion des Fahrers stabilisiert werden kann, ohne dass ein zusätzlicher Stabilisierungseingriff durch ein anderes System, wie zB ESP, notwendig wäre. The connection of the steering torque has the advantage that a vehicle can be stabilized in many cases only by the steering intervention of the driver or the subsequent reaction without any additional stabilization intervention would be needed by another system, such as ESP. Ein zusätzlicher Stabilisierungseingriff, wie zB ein Bremseneingriff, wird nur durchgeführt, falls dies erforderlich ist. An additional stabilization intervention, such as braking is only performed if necessary. Damit kann der Komfort und die Agilität des Fahrzeugs verbessert werden, was auch dem Fahrspaß zugute kommt. Thus the comfort and agility of the vehicle can be improved, which also benefits the driving pleasure.
  • Um zu verhindern, dass das Gegenlenken des Fahrers vom Fahrdynamikregelungssystem als neuer Richtungswunsch interpretiert wird, wird vorgeschlagen, den Fahrerwunsch, dh die Soll-Gierrate dΨ soll /dt auf einem festen Wert zu halten (die Soll-Gierrate quasi einzufrieren), bis ein Stabilitätskriterium erfüllt ist, um darauf basierend ein Ausgleichsmoment zu berechnen, und nach Erreichen des Stabilitätskriteriums die Soll-Gierrate wieder gemäß dem Fahrerwunsch (Lenkradwinkel) zu aktualisieren. In order to prevent the driver's counter steering is interpreted by the vehicle dynamics control system as a new direction desired, it is proposed to keep the driver's request, that is, the target yaw rate dΨ to / dt at a fixed value (the target yaw rate freeze quasi) until a stability criterion is satisfied to calculate based on a compensation torque, and the target yaw rate again after reaching the stability criterion according to the driver's request (steering wheel angle) to update. Das genannte Stabilitätskriterium kann zB darin bestehen, dass die Regelabweichung der Gierrate einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet oder der Gradient der Ist-Gierrate einen vorgegebenen Wert unterschreitet. The stability criterion above may consist, for example, that the control deviation of the yaw rate is below a predetermined threshold value or the gradient of the actual yaw rate is below a predetermined value.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Lenkstrang in einer ersten Phase der Regelung dazu genutzt, den Fahrerwunsch zu erfassen. According to a preferred embodiment of the invention, the steering column system is used in a first phase of the scheme to detect the driver's request. In dieser Phase wird kein zusätzliches Lenkmoment aufgeschaltet. At this stage, no additional steering torque is actuated. Tritt eine kritische Fahrsituation ein, was zB anhand der Regelabweichung der Gierrate beurteilt werden kann (wobei der P, I, oder D-Anteil bewertet wird), so geht das System in eine zweite Phase über, in der der Lenkstrang nicht mehr für die Ermittlung des Fahrerwunsches herangezogen, sondern für das Aufbringen eines Lenkmoments zu Zwecken der Stabilisierung verwendet wird. If there is a critical driving situation, which for example can be judged based on the deviation of the yaw rate (the P, I, or D-component is evaluated), then the system proceeds to a second stage in which the steering train no longer for determining of the driver used, but is used for applying a steering torque for the purpose of stabilization. Die Sollgierrate bleibt in dieser Phase eingefroren. The target yaw rate remains frozen at this stage. Dies kann auch als „duale Nutzung des Lenkstrangs" bezeichnet werden, da in der ersten Phase der Fahrerwunsch aus der Lenkradstellung ermittelt wird, dies aber in einer zweiten Phase nicht mehr getan werden kann, da hier zusätzliche Momente auf das Lenkrad einwirken, die nicht vom Fahrer herrühren und somit keinen Fahrerwunsch darstellen. This can be referred to as "dual use the steering line", as in the first phase of the driver's request from the steering wheel position is determined, but this may in a second phase not be done, since additional moments act on the steering wheel, not from driver derived and thus do not constitute a driver's request.
  • Das Lenkmoment kann zB mittels einer Servoeinrichtung, wie zB einem Servomotor, oder mittels eines anderen Lenkstellers, wie zB einem Elektromotor, ausgeübt werden. The steering torque can, for example, by means of a servo device, such as a servo motor, or by means of another steering actuator such as an electric motor, to be exercised. Grundsätzlich kann jede Art von Steller eingesetzt werden, mit dem ein Moment auf das Lenkrad ausgeübt werden kann. In principle, any type of actuator can be used, with which a torque can be exerted on the steering wheel.
  • Bekannte Servoeinrichtungen sind üblicherweise derart eingerichtet, dass sie den Fahrer bei einem Lenkvorgang unterstützen. Known servo devices are typically designed such that they assist the driver in steering operation. In einer fahrdynamischen Grenzsituation kann das unterstützende Moment beispielsweise so aufgebaut werden, dass der Fahrer zum Gegenlenken bewegt wird. In a driving dynamics borderline situation, the supporting moment can be constructed, for example, that the driver is moved to the counter-steering. Wahlweise kann auch ein Lenksteller, wie zB ein hydraulischer oder elektrischer Motor eingesetzt werden, um ein Lenkmoment auszuüben und den Fahrer auf das richtige Lenkverhalten hinzuweisen. Optionally, as a hydraulic or electric motor can be used, for example, a steering actuator, in order to exert a steering torque and alert the driver to the correct steering.
  • Das vom Steller ausgeübte Lenkmoment ist vorzugsweise derart bemessen, dass es vom Fahrer übersteuert werden kann. The steering torque exerted by the actuator is preferably sized such that it can be overridden by the driver. Insbesondere ist das Lenkmoment nicht so stark, dass das Lenkrad dem Fahrer aus der Hand rutscht. In particular, the steering torque is not so strong that the steering wheel the driver slips out of your hand. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrer weiterhin die Kontrolle über den Lenkvorgang behält und die Lenkung bestimmen kann. This has the advantage that the driver retains control of the steering operation and can determine the steering.
  • Das vom Lenksteller bewirkte Gegenmoment wird vorzugsweise wieder abgebaut, wenn das Fahrzeug beginnt, sich wieder zu stabilisieren. This caused by the steering plate counter-torque is preferably reduced again when the vehicle begins to stabilize. Ein Kriterium für die Stabilisierung ist beispielsweise, dass der Gradient der Ist-Gierrate wieder abnimmt. A criterion for the stabilization of, for example, that the gradient of the actual yaw rate decreases again. Das Lenkmoment wird daher vorzugsweise dann abgebaut, wenn der Gradient der Ist-Gierrate einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. The steering torque is therefore preferably then degraded when the gradient of the actual yaw rate is below a predetermined threshold value.
  • Nimmt die Ist-Gierrate gegenüber der Soll-Gierrate nach einem ersten Lenkeingriff wieder zu, dh, tendiert das Fahrzeug wieder dazu, außer Kontrolle zu geraten, wird vorzugsweise ein weiterer Momenteneingriff durchgeführt. Takes the actual yaw rate from the target yaw rate according to a first steering intervention again, that is, the vehicle tends again to get out of control, preferably a further torque intervention is performed. Das Lenkmoment wird vorzugsweise erneut aufgebracht, wenn die Abweichung zwischen der Ist- und Soll-Gierrate größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert und der Gradient der Ist-Gierrate einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. The steering torque is preferably applied again, if the deviation between the actual and desired yaw rate is larger than a predetermined threshold value and the gradient of the actual yaw rate exceeds a predetermined threshold. Somit kann das Fahrzeug auch unter Kontrolle gebracht werden, wenn das Fahrzeug erneut außer Kontrolle gerät und der letzte instabile Zustand erst kurze Zeit zurück liegt. Thus, the vehicle can also be brought under control if the vehicle again gets out of control and the last unstable state dates back only a short time.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Höhe des eingestellten Lenkmoments eine Funktion der Soll-Gierrate, der Regelabweichung oder deren Ableitung. According to a preferred embodiment of the invention, the height of the set steering torque is a function of the desired yaw rate, the control deviation, or their derivative. Damit kann die Höhe des Lenkmoments besser an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden. Thus the height of the steering torque can be better adapted to the current driving situation.
  • Eine Fahrdynamikregelung zur Verbesserung der querdynamischen Stabilität eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Gierratensensor zum Ermitteln der Ist-Gierrate, ein Steuergerät mit einem Algorithmus zum Berechnen einer Soll-Gierrate auf der Grundlage des Fahrerwunsches, sowie einen Lenksteller, der vom Steuergerät angesteuert werden kann, um ein Moment auf die Lenkung aufzubringen, wenn sich das Fahrzeug in einer fahrdynamischen Grenzsituation befindet. A vehicle dynamics control to improve the transversely dynamic stability of an automotive vehicle includes a yaw rate sensor for detecting the actual yaw rate, a control unit with an algorithm for calculating a target yaw rate on the basis of the driver, and a steering actuator which can be controlled by the control device to a moment apply to the steering when the vehicle is in a driving dynamics borderline situation.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. The invention is exemplified below with reference to the accompanying drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine schematische Darstellung eines Fahrdynamikregelungssystems (ESP) zur Schwimmwinkel- und Giergeschwindigkeitsregelung gemäß dem Stand der Technik; a schematic representation of a vehicle dynamics control system (ESP) for Schwimmwinkel- and yaw rate control according to the prior art;
  • 2a 2a , . 2b 2 B den Verlauf von Soll- und Ist-Gierrate sowie eines Lenkmoments in einer ersten Fahrsituation; the course of the desired and actual yaw rate and a steering torque in a first driving situation;
  • 3a 3a , . 3b 3b den Verlauf von Soll- und Ist-Gierrate sowie eines Lenkmoments in einer zweiten Fahrsituation; the course of the desired and actual yaw rate and a steering torque in a second driving situation; und and
  • 4a 4a , . 4b 4b den Verlauf von Soll- und Ist-Gierrate sowie eines Lenkmoments in einer dritten Fahrsituation . the course of the desired and actual yaw rate and a steering torque in a third driving situation.
  • 1 1 zeigt das Gesamtregelsystem einer Fahrdynamikregelung (ESP) zur Durchführung einer Schwimmwinkel- und Giergeschwindigkeitsregelung, wie sie im wesentlichen aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist. shows the overall control system of a vehicle dynamics control (ESP) for performing a Schwimmwinkel- and yaw rate control, as is already known essentially from the prior art. Das hier dargestellte Fahrdynamikregelungssystem unterscheidet sich von bekannten Systemen dadurch, dass ein Lenksteller The vehicle dynamics control system shown here differs from known systems in that a steering actuator 9 9 vorgesehen ist, der von einem Steuergerät is provided by a control unit 12 12 in fahrdynamischen Grenzsituationen derart angesteuert wird, dass der Fahrer durch ein auf das Lenkrad is driven in the driving dynamics limit situations such that the driver to the steering wheel, a 13 13 ausgeübtes Lenkmoment M erkennen kann, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug möglichst schnell wieder zu stabilisieren. can recognize exerted steering torque M, in which direction to steer in order to stabilize the vehicle again as soon as possible. Da ein Durchschnittsfahrer bei normalem Fahrverhalten selten eine Situation erlebt, in der er ein übersteuerndes Fahrzeug abfangen muss, reagiert er in solchen Situationen oftmals nicht richtig. Since an average driver during normal driving behavior rarely experienced a situation in which he must intercept an oversteering car, he often does not respond properly in such situations. Durch das Aufschalten des Hilfsmoments M auf die Lenkung erhält er einen Hinweis, wie er in der Übersteuersituation am besten reagieren sollte. Through the connection of the auxiliary torque M on the steering it receives an indication of how it should best respond in the oversteering situation. Das aufgeschaltete Moment ist vorzugsweise ein impulsförmiges Signal (Rechtecksignal) mit einem festen Wert. The bridged moment is preferably a pulse-shaped signal (square wave signal) having a fixed value.
  • Das bekannte Regelungssystem umfasst das Fahrzeug The known control system includes the vehicle 14 14 als Regelstrecke, die Sensoren as the controlled system, the sensors 1 1 - 5 5 zur Bestimmung der Reglereingangsgrößen, die Stellglieder for determining the controller input variables, the actuators 6 6 , . 7 7 zur Beeinflussung der Brems- und Antriebskräfte, sowie einen hierarchisch strukturierten Regler, bestehend aus einem überlagerten Fahrdynamikregler for influencing the braking and drive forces, as well as a hierarchically structured regulator, consisting of a superimposed driving dynamics controller 10 10 und einem unterlagerten Schlupfregler and a subordinate slip controller 11 11 . , Die Reglerfunktionen sind in einem Steuergerät The controller functions are in a control unit 12 12 implementiert. implemented.
  • Zur Regelung des Schwimmwinkels bzw. der Giergeschwindigkeit gibt der überlagerte Regler To control the slip angle or the yaw rate of the superimposed controller gives 10 10 dem Schlupfregler the slip controller 11 11 Sollwerte in Form von Sollschlupf λ So vor. Setpoints in the form of setpoint slip λ Sun. Der für die einzelnen Räder einzustellende Sollschlupf λ So ist eine Funktion der Regeldifferenz zwischen Ist- und Sollverhalten des Fahrzeugs. The target slip to be adjusted for the individual wheels So λ is a function of the control difference between the actual and target behavior of the vehicle. Das Sollverhalten ergibt sich aus den Signalen des Lenkradwinkelsensors The desired behavior results from the signals of the steering wheel angle sensor 3 3 (Lenkwunsch), des Vordrucksensors (Steering state) of the pre-sensor 2 2 (Verzögerungswunsch) und des Motormanagements (Deceleration command), and the engine management 7 7 (Antriebsmomentenwunsch). (Driving torque request). Daraus wird die Soll-Gierrate dΨ soll /dt beispielsweise mittels des sogenannten "Einspurmodells" berechnet. From this the desired yaw rate to dΨ / dt, for example, calculated by means of the so-called "single-track". Die Ist-Gierrate ergibt sich beispielsweise aus dem Signal des Gierratensensors The actual yaw rate results, for example from the signal of yaw rate sensor 4 4 . ,
  • In einer fahrdynamischen Grenzsituation werden im Fahrdynamikregler In an extreme driving situation are the driving dynamics controller 10 10 die erforderlichen Sollschlüpfe für die einzelnen Räder ermittelt. the necessary Sollschlüpfe for the individual wheels detected. Die berechneten Sollschlüpfe λ So werden dann in entsprechende Anweisungen für die Stellglieder "Bremshydraulik" 6 und "Motormanagement" 7 umgerechnet, die die erforderlichen Brems- bzw. Antriebskräfte an den einzelnen Rädern einstellen, um das Fahrzeug zu stabilisieren. The calculated Sollschlüpfe λ So are then in appropriate instructions for the actuators "hydraulic braking" and 6 "Engine Management" 7 converted to set the necessary braking or driving forces on the individual wheels in order to stabilize the vehicle.
  • Das Gesamtsystem ist in diesem Fall derart ausgelegt, dass in einer instabilen Fahrsituation zunächst ein Regeleingriff auf die Lenkung The overall system is designed in this case such that in an unstable driving situation initially a control intervention on the steering 13 13 mittels des Lenkstellers by means of the steering actuator 9 9 erfolgt und nur dann, wenn sich das Fahrzeug dadurch nicht stabilisiert, ein ergänzender Brems- oder Antriebseingriff durchgeführt wird. takes place and only when the vehicle is characterized not stabilized, a supplementary brake or drive operation is carried out.
  • Die Arbeitsweise dieser Lenk-Hilfsfunktion wird im folgenden anhand der The operation of this power-steering function with reference to the 2 2 - - 4 4 beispielhaft näher erläutert. explained in greater detail.
  • 2 2 zeigt den Verlauf verschiedener Gierraten dΨ/dt, wobei dΨ ist /dt die vom Gierratensensor shows the course of various yaw rate dΨ / dt, where dΨ / dt from the yaw rate sensor 4 4 gelieferte Ist-Gierrate, dΨ soll /dt eine vom Fahrdynamikregelungssystem berücksichtigte (teilweise eingefrorene) Soll-Gierrate und dΨ soll2 /dt eine durch den Fahrerwunsch bzw. Lenkwinkel bestimmte (tatsächliche) Soll-Gierrate bezeichnet. supplied actual yaw rate, is to dΨ / dt from a considered vehicle dynamics control system (partially frozen) target yaw rate and soll2 dΨ / dt one designated by the driver's steering angle or specific (actual) target yaw rate.
  • Die Zeitspanne zwischen 0 und t1 beschreibt dabei eine Kurvenfahrt, bei der der Fahrer immer weiter in eine Kurve einlenkt (die Ist-Gierrate dΨ ist /dt steigt). The time interval between 0 and t1 here describes a cornering, in which the driver turns the steering wheel further and further into a curve (the actual yaw rate is dΨ / dt increases). Aus dem vom Fahrer gewählten Lenkradwinkel δ L und der Fahrzeuggeschwindigkeit (dem Fahrerwunsch) kann unter Berücksichtigung der vom Sensor L and the vehicle speed selected by the driver δ from the steering wheel angle (the driver's wish), in consideration of the sensor 5 5 gemessenen Querbeschleunigung und weiterer geometrischer Hilfsgrößen die Soll-Gierrate dΨ soll /dt berechnet werden. measured lateral acceleration, and other geometric auxiliary variables, the target yaw rate should dΨ / dt are calculated. Übersteuert das Fahrzeug, so nimmt die Ist-Gierrate dΨ ist /dt schneller zu, als sie nach den Soll-Vorgaben dΨ soll /dt eigentlich sollte. Overdriven the vehicle, so does the actual yaw rate dΨ / dt faster than they should according to target specifications dΨ / dt should. Dh, das Fahrzeug dreht sich bezüglich des eigentlichen Fahrerwunsches zu schnell um die Hochachse. That is, the vehicle is turning with respect to the actual driver's request to rapidly about the vertical axis.
  • Zum Zeitpunkt t1 überschreitet die Regelabweichung einen vorgegebenen Schwellenwert. At time t1, the control deviation exceeds a predetermined threshold. In diesem Moment wird durch Ansteuerung des Steuergerätes At this moment, by controlling the control unit 12 12 ein Lenksteller a steering actuator 9 9 aktiviert, der ein Drehmoment M auf die Lenkung ausübt, das dem Fahrer anzeigt, in welche Richtung er lenken sollte, um das Fahrzeug zu stabilisieren. enabled, exerts a torque on the steering M, which indicates to the driver in which direction he should steer in order to stabilize the vehicle. Das Gegenmoment ist dabei derart bemessen, dass es von einem durchschnittlichen Fahrer übersteuert werden kann. The counter moment is dimensioned such that it can be overridden by an average driver. Folgt der Fahrer der Vorgabe des Lenksystems, so kann das Fahrzeug wesentlich schneller stabilisiert werden, als es einem ungeübten Fahrer möglich wäre. If the driver follows the specification of the steering system, the vehicle can be stabilized much more quickly than would be possible for an inexperienced driver.
  • Bei dem genannten Lenksteller In the said steering actuator 9 9 handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Servomotor oder eine Hydraulikpumpe einer Servolenkung, die von einer Elektronik entsprechend angesteuert wird. is, for example, be an electric servo motor or a hydraulic pump of a power steering, which is controlled accordingly by electronics. Dadurch ist es möglich, bereits vorhandene Komponenten auszunutzen. This makes it possible to take advantage of already existing components. Wahlweise kann auch ein separater Lenksteller verwendet werden. Alternatively, a separate steering actuator can be used.
  • Mit der Ausübung des Lenkmoments M kommt es nach dem Zeitpunkt t1 zwar auch zum Schleudern des Fahrzeugs (die Ist-Gierrate dΨ ist /dt nimmt sprunghaft zu), diese Phase des Kontrollverlusts ist jedoch relativ kurz und erreicht bereits zum Zeitpunkt t2 ihr Maximum. With the exercise of the steering torque M occurs after time t1 even the skidding of the vehicle (the actual yaw rate dΨ / dt increases rapidly), but this phase of loss of control is relatively short and has already reached at the time t2 maximum. Das Lenkmoment M wird in diesem Beispiel solange aufrecht erhalten, bis sich die Ist-Gierrate dΨ ist /dt wieder abbaut. The steering torque M is maintained as long in this example, until the actual yaw rate dΨ itself is / dt degrades again. Dh, der Schwellenwert für das Deaktivieren des Moments M ist im vorliegenden Fall (dΨ soll /dt)/dt = 0. Wahlweise kann auch ein anderer Schwellenwert zum Zurücksetzen des Moments M programmiert werden. That is, the threshold value for disabling the torque M (to dΨ / dt) in the present case / dt = 0. Alternatively, a different threshold value for resetting the moment M can be programmed.
  • Die Kurve dΨ soll2 /dt zeigt den Verlauf der aus dem Lenkwinkel ermittelten Gierrate. The curve soll2 dΨ / dt shows the variation of the yaw rate determined from the steering angle. Dabei ist das Gegenlenken gut erkennbar. Here, the counter-steering is easily recognizable. Wie zu erkennen ist, lenkt der Fahrer, ausgehend von einer stark eingeschlagenen Lenkradstellung (Zeitpunkt t1) in die Gegenrichtung und überschreitet dabei auch die Neutralstellung des Lenkrades As can be seen, driven by the driver, starting from a heavy chosen steering wheel position (time t1) in the opposite direction and then exceed the neutral position of the steering wheel 13 13 . , Nach dem Zeitpunkt t2 lenkt er dann wieder in die Kurve hinein (steigende Soll-Gierrate). After the time t2 it deflects again into the curve (rising target yaw rate).
  • Das Gegenlenken des Fahrers bringt bezüglich der Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs folgende Problematik mit sich: Gerät das Fahrzeug in eine Übersteuersituation, die vom Fahrer durch Gegenlenken versucht wird zu stabilisieren, würde dies vom Fahrdynamikregelungssystem als Wunsch des Fahrers interpretiert werden, in eine entgegengesetzte Kurve zu lenken (zB eine Rechtskurve falls zuvor eine Linkskurve gefahren wurde uu). The driver's counter steering brings with respect to the vehicle dynamics control system of the vehicle, the following problem with it: device to stabilize the vehicle in an oversteer situation, an attempt is made by the driver by counter-steering, this would be interpreted by the vehicle dynamics control system as a request of the driver to steer in the opposite curve ( for example, if a right turn before making a left turn was driven uu). Tatsächlich befindet sich das Fahrzeug weiterhin in einer Linkskurve, der es weiterhin folgen sollte. In fact, the vehicle is still in a left turn, which should continue to follow it. Das Fahrzeug sollte in dieser Linkskurve nur stabilisiert werden. The vehicle should only be stabilized in this left turn. Es ist daher erforderlich, das Gegenlenken dΨ soll2 /dt zu ignorieren. It is therefore necessary to ignore the counter-steering dΨ soll2 / dt. Zu diesem Zweck wird die Soll-Gierrate dΨ soll /dt während der Regelphase auf einem „sinnvollen Wert" festgehalten (eingefroren). Dieser sinnvolle Wert ist ein Wert, der vom Fahrer vor der Gegenlenkbewegung vorgegeben wurde. Im vorliegenden Beispiel wird die vom System berücksichtigte Soll-Gierrate dΨ soll /dt auf den Wert eingefroren, der zum Zeitpunkt t1 vor Überschreiten der Regelschwelle vorlag. Die Soll-Gierrate dΨ soll /dt wird danach so lange auf diesem Wert gehalten, bis ein Stabilitätskriterium erfüllt ist, im vorliegenden Fall bis sich die vom Gierratensensor To this end, the target yaw rate is dΨ to / dt during the regulating phase to a "meaningful value" held (frozen). This meaningful value is a value which has been set by the driver before the counter-steering movement In this example, the considered by the system. target yaw rate dΨ should / dt to the value frozen, which existed at the time t1 against exceeding the control threshold. the target yaw rate dΨ to / after dt so long kept at this value until a stability criterion is satisfied in the present case until by the yaw rate sensor 4 4 gelieferte Ist-Gierrate dΨ ist /dt der eingefrorenen Soll-Gierrate dΨ soll /dt soweit angenähert hat, dass ein vorgegebener Schwellenwert unterschritten wird. supplied actual yaw rate is dΨ / dt of the frozen target yaw rate should dΨ / dt has been approached, that a predetermined threshold is exceeded. Dies ist zum Zeitpunkt t3 der Fall. This is the case at the time t3. Erst zu diesem Zeitpunkt t3 wird der tatsächliche Lenkwinkel wieder berücksichtigt und ein aktueller Wert der Soll-Gierrate dΨ soll /dt berechnet. Only at this time t3, the actual steering angle is taken into account again, and a current value of the target yaw rate dΨ should / dt calculated. Nach dem Zeitpunkt t3 hat sich das Fahrzeug wieder stabilisiert. After time t3, the vehicle has stabilized again.
  • 3a 3a zeigt die Soll- und Ist-Gierrate dΨ soll /dt bzw. dΨ ist /dt in einer Fahrsituation die zu Anfang im wesentlichen der Situation von shows the target and actual yaw rate dΨ should / dt or dΨ / dt in a driving situation to start essentially the situation of 2a 2a entspricht. equivalent. Der Fahrer lenkt in eine Kurve, in der das Fahrzeug übersteuert und zum Zeitpunkt t1 ausbricht. The driver steers in a curve in which overrides the vehicle, and break out at the time t1. Bei Überschreiten der maximalen Abweichung zwischen Ist- und Soll-Gierrate dΨ ist /dt bzw. dΨ soll /dt wird wiederum ein Gegenmoment M auf die Lenkung ausgeübt. If the maximum deviation between actual and target yaw rate is dΨ / dt and to dΨ / dt a counter moment M is in turn applied to the steering. Das Gegenmoment M wird zum Zeitpunkt t2 wieder abgebaut. The counter moment M is reduced again at the time t2. Nach dem Zeitpunkt t2 reduziert sich die Ist-Gierrate dΨ ist /dt bis zum Zeitpunkt t3, an dem sie ein Minimum erreicht und danach wieder zunimmt. After time t2, the actual yaw rate reduces dΨ / dt until the time t3 when it reaches a minimum and then increases again. Im Zeitpunkt t3 ist die Abweichung zwischen der Ist-Gierrate dΨ ist /dt und der Soll-Gierrate dΨ soll /dt noch größer als ein vorgegebener Schwellenwert. At time t3, the deviation between the actual yaw rate is dΨ / dt and the target yaw rate should dΨ / dt bigger than a predetermined threshold. Gleichzeitig übersteigt der Gradient der Ist-Gierrate einen vorgegebenen Gradienten-Schwellenwert (hier zB (dΨ ist /dt)/dt = 0). At the same time the gradient of the actual yaw rate (/ here is, for example (dΨ / dt) dt = 0) exceeds a predetermined gradient threshold. Wenn beide Kriterien erfüllt sind, wird der Lenksteller 9 zum Zeitpunkt t3 erneut aktiviert, um ein Lenkmoment M auf Lenkung und Lenkrad If both criteria are met, the steering actuator 9 is re-activated at the time t3 to a steering torque M on Steering and steering wheel 13 13 auszuüben. exercise.
  • In Reaktion darauf führt der Fahrer wiederum eine Gegenlenkbewegung durch (siehe tatsächliche, von der Fahrdynamikregelung aber nicht berücksichtigte Soll-Gierrate dΨ soll2 /dt), so dass sich die Ist-Gierrate dΨ ist /dt ab dem Zeitpunkt t4 wieder reduziert. In response, the driver turn leads a counter-steering movement (see actual, but was not aware of the vehicle dynamics control target yaw rate dΨ soll2 / dt), so that the actual yaw rate dΨ / dt is reduced again from the time t4. Im Zeitpunkt t4 wird der Schwellenwert für den Gradienten der Ist-Gierrate dΨ ist /dt wieder unterschritten und somit das Gegenmoment M zurückgesetzt. At the time t4, the threshold for the gradient of the actual yaw rate is dΨ / dt undershot again and thus the counter moment M reset.
  • Im Zeitpunkt t5 haben sich die Ist-Gierrate dΨ ist /dt und die Soll-Gierrate dΨ soll /dt wieder soweit angenähert, dass die Soll-Gierrate dΨ soll /dt aktualisiert und an den tatsächlichen Fahrerwunsch angepasst wird. At the time t5, the actual yaw rate have dΨ / dt and the target yaw rate dΨ should / dt time again approximated that the target yaw rate dΨ should / dt is updated and adapted to the actual driver's request.
  • 4a 4a zeigt den Verlauf der Ist-Gierrate dΨ ist /dt und der Soll-Gierrate dΨ soll /dt in einer Fahrsituation, in der der Fahrer mehrere Male gegenlenkt, um das Fahrzeug zu stabilisieren. shows the course of the actual yaw rate is dΨ / dt and the target yaw rate should dΨ / dt in a driving situation in which the driver against deflected several times in order to stabilize the vehicle. Dabei wird zwischen den Zeitpunkten t1, t2; In this case, between time points t1, t2; t4, t5 bzw. t6, t7 ein Lenkmoment auf das Lenkrad t4, t5 and t6, t7 a steering torque to the steering wheel 13 13 ausgeübt. exercised. Im Unterschied zur Situation von In contrast to the situation of 3a 3a wird die Soll-Gierrate jedoch schon nach der ersten Gegenlenkbewegung, zum Zeitpunkt t3 aktualisiert, da die Differenz zwischen der Ist-Gierrate dΨ ist /dt und der eingefrorenen Soll-Gierrate dΨ soll /dt kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist und der Gradient der Ist-Gierrate dΨ ist /dt kleiner Null ist. the target yaw rate is not updated after the first counter-steering movement at time t3, since the difference between the actual yaw rate dΨ / dt and the frozen target yaw rate dΨ to / dt is smaller than a predetermined threshold value and the gradient of the actual -Gierrate dΨ / dt is less than zero. Gleiches gilt für den Zeitpunkt t5 und den Zeitpunkt t7. The same applies to the time t5 and the time t7.
  • Zum Zeitpunkt t4 wird die Soll-Gierrate dagegen auf einem konstanten Wert gehalten, da der Gradient der Ist-Gierrate dΨ ist /dt den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. At time t4, the target yaw rate is, however, maintained at a constant value, since the gradient of the actual yaw rate is dΨ / dt exceeds the predetermined threshold value.
  • Durch das vorstehend beschriebene Verfahren zum Aufbringen eines Lenkmoments wird erreicht, dass ein Fahrer in Grenzsituationen richtig reagiert und das Fahrzeug schnell wieder unter Kontrolle bringen kann. By the above described method for applying a steering torque is achieved that a driver responds correctly in extreme situations and the vehicle may bring under control quickly. Das Fahrdynamikregelungssystem (zB ESP) muss, solange der Fahrer den Vorgaben folgt, nicht anregeln. The vehicle dynamics control system (eg ESP) must, as long as the driver follows the guidelines, not anregeln. Schleudert das Fahrzeug dennoch, so greift die Regelung ein und stabilisiert das Fahrzeug durch Brems- oder Antriebseingriffe. The vehicle spins yet, the control intervenes and stabilizes the vehicle by braking or driving procedures.
  • 1 1
    Raddrehzahlsensoren wheel speed sensors
    2 2
    Vordrucksensor form sensor
    3 3
    Lenkradwinkelsensor Steering wheel angle sensor
    4 4
    Giergeschwindigkeitssensor Yaw rate sensor
    5 5
    Querbeschleunigungssensor Lateral acceleration sensor
    6 6
    Druckmodulation pressure modulation
    7 7
    Motormanagement engine management
    8 8th
    Sensorsignale für ESP Sensor signals for ESP
    9 9
    Lenksteller steering actuator
    10 10
    Fahrdynamikregler driving dynamics controller
    11 11
    Schlupfregler slip controller
    12 12
    Steuergerät control unit
    13 13
    Lenkrad steering wheel
    14 14
    Fahrzeug vehicle
    ist /dt is dΨ / dt
    Ist-Gierrate Actual yaw rate
    soll /dtto / dt
    Soll-Gierrate (teilweise eingefroren) Target yaw rate (partially frozen)
    soll2 /dt soll2 dΨ / dt
    tatsächliche Soll-Gierrate actual target yaw rate
    tn tn
    Zeitpunkte timings
    M M
    Lenkmoment steering torque

Claims (9)

  1. Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs ( A method for assisting the driver of a motor vehicle ( 14 14 ) in fahrdynamischen Grenzsituationen, dadurch gekennzeichnet , dass in einer fahrdynamisch kritischen Situation ein Moment (M) auf das Lenkrad ( ) (In extreme driving situations, characterized in that in a critical driving situation, a torque (M) on the steering wheel 13 13 ) ausgeübt wird, so dass der Fahrer erkennen kann, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug wieder zu stabilisieren. ) Is applied, so that the driver can recognize in which direction to steer in order to stabilize the vehicle again.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Moment (M) auf einen Wert begrenzt ist, dass es vom Fahrer übersteuert werden kann. A method according to claim 1, characterized in that the torque (M) is limited to a value that it can be overridden by the driver.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Moment (M) reduziert wird, wenn der Gradient der Ist-Gierrate (dΨ ist /dt) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the torque (M) is reduced when the gradient of the actual yaw rate (is dΨ / dt) falls below a predetermined threshold.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des eingestellten Lenkmoments (M) eine Funktion der Soll-Gierrate (dΨ soll /dt) oder der Regelabweichung ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the height of the set steering torque (M) is a function of the desired yaw rate (dΨ to / dt) or the control deviation is.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Momenteneingriff erfolgt, wenn die Abweichung zwischen der Ist- (dΨ ist /dt) und der Soll-Gierrate (dΨ soll /dt) größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist und der Gradient der Ist-Gierrate (dΨ ist /dt) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. A method according to claim 3, characterized in that a further torque intervention occurs when the deviation between the actual (is dΨ / dt) and the target yaw rate (dΨ to / dt) is greater than a predetermined threshold value and the gradient of the actual yaw rate (dΨ dt /) exceeds a predetermined threshold.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Gierrate (dΨ soll /dt) während der Aufbringung eines Moments (M) auf einem festen Wert gehalten wird und erst dann wieder ein neuer Wert der Soll-Gierrate (dΨ soll /dt) berechnet wird, wenn ein vorgegebenes Stabilitätskriterium erfüllt ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target yaw rate (dΨ to / dt) is kept at a fixed value during the application of a torque (M) and then again, a new value of the target yaw rate (dΨ to / dt is calculated) when a predetermined stability criterion is met.
  7. Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs ( A device for assisting the driver of a motor vehicle ( 14 14 ) in fahrdynamischen Grenzsituationen, gekennzeichnet durch: – Eine Sensorik ( ) In the driving dynamics limit situations, characterized by: - ​​(A sensor 2 2 - 7 7 , . 11 11 ) zum Erkennen einer fahrdynamischen Grenzsituation und – einen Steller ( ) For detecting a driving dynamics borderline situation and - (a Steller 9 9 ) zum Aufbringen eines Moments (M) auf das Lenkrad ( ) For applying a torque (M) (to the steering wheel 13 13 ) in einer fahrdynamischen Grenzsituation. ) In a driving dynamics borderline situation.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Moment (M) abgebaut wird, wenn der Gradient der Ist-Gierrate (dΨ ist /dt) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Device according to claim 7, characterized in that the torque is reduced (M), when the gradient of the actual yaw rate (is dΨ / dt) falls below a predetermined threshold.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Hilfsmomenteneingriff durchgeführt wird, wenn die Abweichung zwischen der Ist- (dΨ ist /dt) und der Soll-Gierrate (dΨ soll /dt) größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert und der Gradient der Ist-Gierrate (dΨ ist /dt) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Device according to claim 7 or 8, characterized in that a further auxiliary torque intervention is carried out when the deviation between the actual (is dΨ / dt) and the target yaw rate (dΨ to / dt) is greater than a predetermined threshold value and the gradient the actual yaw rate (dΨ / dt) exceeds a predetermined threshold.
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