DE10354662B4

DE10354662B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs in fahrdynamischen Grenzsituationen

Info

Publication number: DE10354662B4
Application number: DE10354662A
Authority: DE
Inventors: Frank Walter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-22
Filing date: 2003-11-22
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2023-11-23
Also published as: KR101023604B1; FR2862595A1; DE10354662A1; FR2862595B1; KR20050050029A

Abstract

Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (14) in fahrdynamischen Grenzsituationen, wobei in einer fahrdynamisch kritischen Situation ein Lenkmoment (M) auf das Lenkrad (13) ausgeübt wird, so dass der Fahrer erkennen kann, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug wieder zu stabilisieren dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Gierrate (dΨsoll/dt) während der Aufbringung eines Lenkmoments (M) auf einem festen Wert gehalten wird und erst dann wieder ein neuer Wert der Soll-Gierrate (dΨsoll/dt) berechnet wird, wenn ein vorgegebenes Stabilitätskriterium erfüllt ist.

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 6.
Fahrdynamikregelungen, wie z. B. ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm), erhöhen die Kontrollierbarkeit von Kraftfahrzeugen in Grenzsituationen, wie beispielsweise beim Übersteuern in Kurvenfahrten. Unter dem Begriff Fahrdynamikregelung werden im folgenden alle Systeme verstanden, die durch Ansteuerung eines Aktuators aktiv in den Fahrbetrieb eines Fahrzeugs eingreifen. Dazu gehören insbesondere Systeme, wie z. B. ABS (Antiblockiersystem), ASR (Antriebsschlupfregelung), ESP, AFS (Active Front Steering) oder EAS (Electronic Active Steering). Bekannte Fahrdynamikregelungen bedienen sich insbesondere der Bremsen, des Motormanagements oder eines Lenkstellers als Stellglieder der Regelung.
Bei dem Fahrdynamikregelungssystem ESP bildet z. B. der an einem Rad wirkende Radschlupf die Regelgröße. 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. Das Fahrdynamikregelungssystem ermittelt hierzu eine Ist-Gierrate (üblicherweise mit Hilfe eines Gierratensensors) und berechnet eine von den Fahrervorgaben abhängige Soll-Gierrate. Aus der Regelabweichung wird schließlich ein Giermoment berechnet, das benötigt wird, um die Ist-Zustandsgrößen den Soll-Zustandsgrößen anzugleichen. Das erforderliche Giermoment wird dann z. B. umgerechnet in Ansteuersignale für das Bremssystem oder einen Lenksteller zur Beeinflussung der Lenkung.
In einer kritischen Fahrsituation kann ein Fahrer durch eigenes falsches Verhalten, wie z. B. zu starkes Bremsen oder zu starkes Einschlagen der Lenkung, die Fahrsituation schnell wieder verschlechtern. 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.
Aus der DE 101 41 425 A1 sind ein Verfahren zur Generierung eines fahrzustandsabhängigen additiven Zusatzmoments am Lenkrad eines Fahrzeugs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Dabei wird der Fahrer bei der Stabilisierung des Fahrzustandes beim Auftreten unerwünschter Gierbewegungen unterstützt. Dabei wird das Zusatzmoment mittels eines Faktors und dem Schwimmwinkel gebildet, wobei das Zusatzmoment diejenige Lenkradstellung vorgibt, die einer der Stabilisierung des aktuellen Fahrzustandes dienenden Radstellung der lenkbaren Fahrzeugräder entspricht. Das Zusatzmoment wird mittels eines Elektromotors auf das Lenkrad übertragen.
Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind der DE 101 41 425 A1 entnommen.
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.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 6 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dem Fahrer in einer kritischen Fahrsituation, wie z. B. beim Übersteuern des Fahrzeugs, zu zeigen, wie er sich richtig verhält. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Lenkmoment (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. Das Lenkmoment wird vorzugsweise dann aufgeschaltet, wenn die Regelabweichung der Gierrate einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Wahlweise könnte das Lenkmoment auch dann aufgeschaltet werden, wenn eine andere Bedingung erfüllt ist, die auf eine kritische Fahrsituation hinweist, wie z. B. eine hohe Lenkgeschwindigkeit, ggf. in Kombination mit hoher Querbeschleunigung des Fahrzeugs. Der Fahrer spürt dann am Lenkrad ein Lenkmoment, das ihm anzeigt, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug zu stabilisieren.
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 z. B. ESP, notwendig wäre. Ein zusätzlicher Stabilisierungseingriff, wie z. B. ein Bremseneingriff, wird nur durchgeführt, falls dies erforderlich ist. Damit kann der Komfort und die Agilität des Fahrzeugs verbessert werden, was auch dem Fahrspaß zugute kommt.
Um zu verhindern, dass das Gegenlenken des Fahrers vom Fahrdynamikregelungssystem als neuer Richtungswunsch interpretiert wird, wird vorgesehen, den Fahrerwunsch, d. h. 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. Das genannte Stabilitätskriterium kann z. B. darin bestehen, dass die Regelabweichung der Gierrate einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet oder der Gradient der Ist-Gierrate einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Lenkstrang in einer ersten Phase der Regelung dazu genutzt, den Fahrerwunsch zu erfassen. In dieser Phase wird kein zusätzliches Lenkmoment aufgeschaltet. Tritt eine kritische Fahrsituation ein, was z. B. 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. Die Sollgierrate bleibt in dieser Phase eingefroren. 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.
Das Lenkmoment kann z. B. mittels einer Servoeinrichtung, wie z. B. einem Servomotor, oder mittels eines anderen Lenkstellers, wie z. B. einem Elektromotor, ausgeübt werden. Grundsätzlich kann jede Art von Steller eingesetzt werden, mit dem ein Lenkmoment auf das Lenkrad ausgeübt werden kann.
Bekannte Servoeinrichtungen sind üblicherweise derart eingerichtet, dass sie den Fahrer bei einem Lenkvorgang unterstützen. In einer fahrdynamischen Grenzsituation kann das unterstützende Lenkmoment beispielsweise so aufgebaut werden, dass der Fahrer zum Gegenlenken bewegt wird. Wahlweise kann auch ein Lenksteller, wie z. B. ein hydraulischer oder elektrischer Motor eingesetzt werden, um ein Lenkmoment auszuüben und den Fahrer auf das richtige Lenkverhalten hinzuweisen.
Das vom Lenksteller ausgeübte Lenkmoment ist vorzugsweise derart bemessen, dass es vom Fahrer übersteuert werden kann. Insbesondere ist das Lenkmoment nicht so stark, dass das Lenkrad dem Fahrer aus der Hand rutscht. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrer weiterhin die Kontrolle über den Lenkvorgang behält und die Lenkung bestimmen kann.
Das vom Lenksteller bewirkte Lenkmoment wird vorzugsweise wieder abgebaut, wenn das Fahrzeug beginnt, sich wieder zu stabilisieren. Ein Kriterium für die Stabilisierung ist beispielsweise, dass der Gradient der Ist-Gierrate wieder abnimmt. Das Lenkmoment wird daher vorzugsweise dann abgebaut, wenn der Gradient der Ist-Gierrate einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Nimmt die Ist-Gierrate gegenüber der Soll-Gierrate nach einem ersten Lenkeingriff wieder zu, d. h., tendiert das Fahrzeug wieder dazu, außer Kontrolle zu geraten, wird vorzugsweise ein weiterer Momenteneingriff durchgeführt. 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. 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.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Höhe des eingestellten Lenkmoments eine Funktion der Soll-Gierrate, der Regelabweichung oder deren Ableitung. Damit kann die Höhe des Lenkmoments besser an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden.
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 Lenkmoment auf die Lenkung aufzubringen, wenn sich das Fahrzeug in einer fahrdynamischen Grenzsituation befindet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrdynamikregelungssystems (ESP) zur Schwimmwinkel- und Giergeschwindigkeitsregelung gemäß dem Stand der Technik;
2a, 2b den Verlauf von Soll- und Ist-Gierrate sowie eines Lenkmoments in einer ersten Fahrsituation;
3a, 3b den Verlauf von Soll- und Ist-Gierrate sowie eines Lenkmoments in einer zweiten Fahrsituation; und
4a, 4b den Verlauf von Soll- und Ist-Gierrate sowie eines Lenkmoments in einer dritten Fahrsituation.
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. Das hier dargestellte Fahrdynamikregelungssystem unterscheidet sich von bekannten Systemen dadurch, dass ein Lenksteller 9 vorgesehen ist, der von einem Steuergerät 12 in fahrdynamischen Grenzsituationen derart angesteuert wird, dass der Fahrer durch ein auf das Lenkrad 13 ausgeübtes Lenkmoment M erkennen kann, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug möglichst schnell wieder zu stabilisieren. 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. Durch das Aufschalten des Hilfsmoments M auf die Lenkung erhält er einen Hinweis, wie er in der Übersteuersituation am besten reagieren sollte. Das aufgeschaltete Moment ist vorzugsweise ein impulsförmiges Signal (Rechtecksignal) mit einem festen Wert.
Das bekannte Regelungssystem umfasst das Fahrzeug 14 als Regelstrecke, die Sensoren 1–5 zur Bestimmung der Reglereingangsgrößen, die Stellglieder 6, 7 zur Beeinflussung der Brems- und Antriebskräfte, sowie einen hierarchisch strukturierten Regler, bestehend aus einem überlagerten Fahrdynamikregler 10 und einem unterlagerten Schlupfregler 11. Die Reglerfunktionen sind in einem Steuergerät 12 implementiert.
Zur Regelung des Schwimmwinkels bzw. der Giergeschwindigkeit gibt der überlagerte Regler 10 dem Schlupfregler 11 Sollwerte in Form von Sollschlupf λ_So vor. Der für die einzelnen Räder einzustellende Sollschlupf λ_So ist eine Funktion der Regeldifferenz zwischen Ist- und Sollverhalten des Fahrzeugs. Das Sollverhalten ergibt sich aus den Signalen des Lenkradwinkelsensors 3 (Lenkwunsch), des Vordrucksensors 2 (Verzögerungswunsch) und des Motormanagements 7 (Antriebsmomentenwunsch). Daraus wird die Soll-Gierrate dΨ_soll/dt beispielsweise mittels des sogenannten ”Einspurmodells” berechnet. Die Ist-Gierrate ergibt sich beispielsweise aus dem Signal des Gierratensensors 4.
In einer fahrdynamischen Grenzsituation werden im Fahrdynamikregler 10 die erforderlichen Sollschlüpfe für die einzelnen Räder ermittelt. 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.
Das Gesamtsystem ist in diesem Fall derart ausgelegt, dass in einer instabilen Fahrsituation zunächst ein Regeleingriff auf die Lenkung 13 mittels des Lenkstellers 9 erfolgt und nur dann, wenn sich das Fahrzeug dadurch nicht stabilisiert, ein ergänzender Brems- oder Antriebseingriff durchgeführt wird.
Die Arbeitsweise dieser Lenk-Hilfsfunktion wird im folgenden anhand der 2–4 beispielhaft näher erläutert.
2 zeigt den Verlauf verschiedener Gierraten dΨ/dt, wobei dΨ_ist/dt die vom Gierratensensor 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.
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). Aus dem vom Fahrer gewählten Lenkradwinkel δ_L und der Fahrzeuggeschwindigkeit (dem Fahrerwunsch) kann unter Berücksichtigung der vom Sensor 5 gemessenen Querbeschleunigung und weiterer geometrischer Hilfsgrößen die Soll-Gierrate dΨ_soll/dt berechnet werden. Übersteuert das Fahrzeug, so nimmt die Ist-Gierrate dΨ_ist/dt schneller zu, als sie nach den Soll-Vorgaben dΨ_soll/dt eigentlich sollte. D. h., das Fahrzeug dreht sich bezüglich des eigentlichen Fahrerwunsches zu schnell um die Hochachse.
Zum Zeitpunkt t1 überschreitet die Regelabweichung einen vorgegebenen Schwellenwert. In diesem Moment wird durch Ansteuerung des Steuergerätes 12 ein Lenksteller 9 aktiviert, der ein Lenkmoment M auf die Lenkung ausübt, das dem Fahrer anzeigt, in welche Richtung er lenken sollte, um das Fahrzeug zu stabilisieren. Das Lenkmoment ist dabei derart bemessen, dass es von einem durchschnittlichen Fahrer übersteuert werden kann. Folgt der Fahrer der Vorgabe des Lenksystems, so kann das Fahrzeug wesentlich schneller stabilisiert werden, als es einem ungeübten Fahrer möglich wäre.
Bei dem genannten Lenksteller 9 handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Servomotor oder eine Hydraulikpumpe einer Servolenkung, die von einer Elektronik entsprechend angesteuert wird. Dadurch ist es möglich, bereits vorhandene Komponenten auszunutzen. Wahlweise kann auch ein separater Lenksteller verwendet werden.
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. Das Lenkmoment M wird in diesem Beispiel solange aufrecht erhalten, bis sich die Ist-Gierrate dΨ_ist/dt wieder abbaut. D. h., der Schwellenwert für das Deaktivieren des Moments M ist im vorliegenden Fall (dΨ_ist/dt)/dt = 0. Wahlweise kann auch ein anderer Schwellenwert zum Zurücksetzen des Lenkmoments M programmiert werden.
Die Kurve dΨ_soll2/dt zeigt den Verlauf der aus dem Lenkwinkel ermittelten Gierrate. Dabei ist das Gegenlenken gut erkennbar. 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 13. Nach dem Zeitpunkt t2 lenkt er dann wieder in die Kurve hinein (steigende Soll-Gierrate).
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 (z. B. eine Rechtskurve falls zuvor eine Linkskurve gefahren wurde u. u.). Tatsächlich befindet sich das Fahrzeug weiterhin in einer Linkskurve, der es weiterhin folgen sollte. Das Fahrzeug sollte in dieser Linkskurve nur stabilisiert werden. Es ist daher erforderlich, das Gegenlenken dΨ_soll2/dt zu ignorieren. 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 4 gelieferte Ist-Gierrate dΨ_ist/dt der eingefrorenen Soll-Gierrate dΨ_soll/dt soweit angenähert hat, dass ein vorgegebener Schwellenwert unterschritten wird. Dies ist zum Zeitpunkt t3 der Fall. Erst zu diesem Zeitpunkt t3 wird der tatsächliche Lenkwinkel wieder berücksichtigt und ein aktueller Wert der Soll-Gierrate dΨ_soll/dt berechnet. Nach dem Zeitpunkt t3 hat sich das Fahrzeug wieder stabilisiert.
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 2a entspricht. Der Fahrer lenkt in eine Kurve, in der das Fahrzeug übersteuert und zum Zeitpunkt t1 ausbricht. Bei Überschreiten der maximalen Abweichung zwischen Ist- und Soll-Gierrate dΨ_ist/dt bzw. dΨ_soll/dt wird wiederum ein Lenkmoment M auf die Lenkung ausgeübt. Das Lenkmoment M wird zum Zeitpunkt t2 wieder abgebaut. 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. 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. Gleichzeitig übersteigt der Gradient der Ist-Gierrate einen vorgegebenen Gradienten-Schwellenwert (hier z. B. (dΨ_ist/dt)/dt = 0). Wenn beide Kriterien erfüllt sind, wird der Lenksteller 9 zum Zeitpunkt t3 erneut aktiviert, um ein Lenkmoment M auf Lenkung und Lenkrad 13 auszuüben.
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. Im Zeitpunkt t4 wird der Schwellenwert für den Gradienten der Ist-Gierrate dΨ_ist/dt wieder unterschritten und somit das Gegenmoment M zurückgesetzt.
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.
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. Dabei wird zwischen den Zeitpunkten t1, t2; t4, t5 bzw. t6, t7 ein Lenkmoment auf das Lenkrad 13 ausgeübt. Im Unterschied zur Situation von 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. Gleiches gilt für den Zeitpunkt t5 und den Zeitpunkt 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.
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. Das Fahrdynamikregelungssystem (z. B. ESP) muss, solange der Fahrer den Vorgaben folgt, nicht anregeln. Schleudert das Fahrzeug dennoch, so greift die Regelung ein und stabilisiert das Fahrzeug durch Brems- oder Antriebseingriffe.
Bezugszeichenliste

1: Raddrehzahlsensoren
2: Vordrucksensor
3: Lenkradwinkelsensor
4: Giergeschwindigkeitssensor
5: Querbeschleunigungssensor
6: Druckmodulation
7: Motormanagement
8: Sensorsignale für ESP
9: Lenksteller
10: Fahrdynamikregler
11: Schlupfregler
12: Steuergerät
13: Lenkrad
14: Fahrzeug
dΨ_ist/dt: Ist-Gierrate
dΨ_soll/dt: Soll-Gierrate (teilweise eingefroren)
dΨ_soll2/dt: tatsächliche Soll-Gierrate
tn: Zeitpunkte
M: Lenkmoment

Claims

Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (14) in fahrdynamischen Grenzsituationen, wobei in einer fahrdynamisch kritischen Situation ein Lenkmoment (M) auf das Lenkrad (13) ausgeübt wird, so dass der Fahrer erkennen kann, in welche Richtung er lenken muss, um das Fahrzeug wieder zu stabilisieren dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Gierrate (dΨ_soll/dt) während der Aufbringung eines Lenkmoments (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.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkmoment (M) auf einen Wert begrenzt ist, dass es vom Fahrer übersteuert werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkmoment (M) reduziert wird, wenn der Gradient der Ist-Gierrate (dΨ_ist/dt) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
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.
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.
Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (14) in fahrdynamischen Grenzsituationen, enhaltend: – eine Sensorik (2–7, 11) zum Erkennen einer fahrdynamischen Grenzsituation und – einen Steller (9) zum Aufbringen eines Lenkmoments (M) auf das Lenkrad (13) in einer fahrdynamischen Grenzsituation, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Gierrate (dΨ_soll/dt) während der Aufbringung eines Lenkmoments (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.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkmoment (M) abgebaut wird, wenn der Gradient der Ist Gierrate (dΨ_ist/dt) einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, 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.