DE4223385C2 - Verfahren zum Erkennen der Rückwärtsfahrt eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum Erkennen der Rückwärtsfahrt eines Kraftfahrzeugs

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Description

Es sind Fahrdynamikregelungskonzepte bekannt und vorgeschlagen worden, bei denen durch Bremsschlupferzeugung oder -änderung an den Rädern oder durch Hinterachslenkwinkeländerung Giermomente künstlich erzeugt werden, die zur Verringerung oder Kompensation von zu großen Giermomenten dienen, wobei diese durch µ-Split-Bremsungen, Kurven­ bremsung oder andere Einflüsse bedingt sind.
Aus der DE 36 08 420 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Be­ wegung eines Fahrzeuges bekannt. Hierzu werden u. a. die Gierge­ schwindigkeit, der Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit gemes­ sen.
In Abhängigkeit des Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit wer­ den Schätzwerte für die Giergeschwindigkeit und die Gierbeschleuni­ gung ermittelt. In Abhängigkeit der gemessenen Giergeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird unter Berücksichtigung der Querbeschleunigung der Vorderräder und der Querbeschleunigung der Hinterräder ein Istwert für die Gierbeschleunigung ermittelt. Dar­ über hinaus werden in Abhängigkeit der Giergeschwindigkeit, des Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit Zustandssignale ermit­ telt, die angeben, ob für das Fahrzeug ein stationärer Zustand, eine Geradeausfahrt oder ein Übergangszustand vorliegt. Zur Einstellung bzw. Korrektur des Fahrverhaltens des Fährzeuges werden die Gierrate oder die Gierbeschleunigung des Fahrzeuges als Bewegungsvariablen verwendet. Die Auswahl der jeweils Verwendeten Bewegungsvariable er­ folgt in Abhängigkeit der o. g. Zustandssignale. Im Falle des Über­ gangszustandes wird die Gierbeschleunigung und im Falle des statio­ nären Bewegungszustandes die Gierrate als Bewegungsvariable verwen­ det. Der Einsatz der Größen Giergeschwindigkeit, Lenkwinkel und Fahrzeuggeschwindigkeit zur Erkennung einer Rückwärtsfahrt ist die­ ser Schrift nicht zu entnehmen.
Die zum Stand der Technik gehörenden Regelungskonzepte beruhen auf modellgestützten Regelungen. Diese Regelungen haben den Nachteil, daß die hierfür verwendeten Modellgleichungen bei Rückwärtsfahrt ih­ re Gültigkeit verlieren.
Vor diesem Hintergrund ergibt sich folgende Aufgabe: Es soll ein Verfahren bereitgestellt werden, mit dessen Hilfe auf einfache Art und Weise eine Rückwärtsfahrt sicher erkannt werden kann. Diese Auf­ gabe wird durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 3 gelöst.
Stellt man nämlich dem Regelungskonzept eine Information über eine vorliegende Rückwärtsfahrt zur Verfügung, so können im Falle einer Rückwärtsfahrt die verwendeten Modellgleichungen angepaßt werden und es kann somit nicht mehr der Fall eintreten, daß die für die Rege­ lung verwendeten Modellgleichungen ungültig sind.
Das Verfahren zum Erkennen der Rückwärtsfahrt ver­ wendet nur solche Sensoren, die auch für die Fahrdynamikregelung verwendet werden, d. h. der zusätzliche Aufwand ist gering. Es ist so zugeschnitten, daß es bei vorübergehenden instationären Vorgängen oder unklaren Situationen zu keiner Fehlerkennung kommt.
Ausgangspunkt für die Gewinnung des Schätzalgorithmus ist das Güte­ kriterium
J(θt) = u2(θt) + k1 . v2(θt) + k2 . w2(θt),
mit
u(θt) = (θt . (wm - w) . . . Meßfehler,
wm . . . Modellgierwinkelgeschwindigkeit
w . . . gemessene Gierwinkelgeschwin­ digkeit
v(θt) = θt - θt-1 . . . Änderung,
w(θt) = θt - θa . . . Abweichung vom Anziehungswert,
θt . . . Aktueller Schätzwert,
θt-1 . . . Schätzwert zum vergangenen Rechenzyklus,
θa . . . Anziehungswert (vorzugsweise 0),
k1 . . . Gewichtungsfaktoren für alten Schätzwert, z. B. 0,4
k2 . . . Gewichtungsfaktor für Anziehungswert, z. B. 0,05
Die Minimierung von J(θt) bezüglich θt ergibt
d. h.,
wm . (θt . wm - w) + K1 . (θt - θt-1) + k2 . (θt - θa) = 0.
Nach Auflösen nach θt bekommt man
An dieser Gleichung kann erkannt werden, daß der Meßfehler eine starke Gewichtung bekommt, wenn |wm| groß ist. Bei kleinem |wm| hingegen tendiert θt mehr gegen den Anziehungswert θa. Mit Hilfe des Wertes θt wird Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt erkannt. Das Vorwärtsfahrt-Signal LV wird erzeugt, wenn
θt < θv oder Vf < VRmax, z. B. θv = 0.2.
VRmax ist die maximal erreichbare Geschwindigkeit bei Rückwärts­ fahrt. Das Rückwärtsfahrt-Signal LR wird erzeugt, wenn
θt < -θr, (z. B. θr = 0.2.) und LV nicht vorhanden
ist.
In allen anderen Fällen werden LV und LR nicht verändert.
Bei Fahrzeugstillstand (VF < Vmin) wird θt = 0 gesetzt und es wird keines der Signale LV oder LR erzeugt.
Die Empfindlichkeit der Erkennung läßt sich insgesamt durch k1 beeinflussen. k1 muß genügend groß gewählt werden, um bei kurzzeiti­ gen instationären Fahrzuständen eine Fehlerkennung zu vermeiden. k2 legt die Stärke der Anziehung von θt an θa fest. Es muß genügend groß sein um eine Fehlerkennung bei langanhaltenden Fehlern wie Sensor-offsets zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Rückwärtsfahrterkennung stellt praktisch einen Vergleich zwischen einer aus Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel berechneten Modellgierwinkelgeschwindigkeit (Wm = VF × δ/R) und der gemessenen oder geschätzten Gierwinkelgeschwindigkeit W unter Verwendung eines einfachen least-squares-Schätzers dar.
Das Verfahren wird anhand der Fig. 1 der Zeichnung erläutert, welche schematisch ein Ausführungsbeispiel der verwendeten Vorrichtung angibt.
Einem Block 1 werden über Eingangsklemmen dem gemessenen Lenkwinkel δ und der z. B. aus den Radgeschwindigkeiten ermittelten Fahrzeug­ geschwindigkeit VF entsprechende Signale sowie ein dem Radstand R des Fahrzeugs entsprechendes Signal zugeführt. Dieser Block 1 erzeugt eine Modellgierwinkelgeschwindigkeit Wm = VF × δ/R (nach Ackermann).
Sowohl die gemessene oder geschätzte Gierwinkelgeschwindigkeit w als auch das Wm werden einem Block 2 zugeführt, dem zusätzlich noch konstante Werte K1, K2 und θa eingegeben werden. K1 kann z. B. 0,4 und K2 0,05 sein. θa ist vorzugsweise 0. Dort wird mit der oben angegebene Beziehung θt der Augenblickswert für θ berechnet, der dann Vergleichern 3 und 4 zugeführt wird. Vergleicher 3 erzeugt ein Signal sobald θt einen Vergleichswert θv (z. B. 0,2) übersteigt. Dieses Signal läßt an Klemme 6 ein Vorwärtsfahrtsignal Lv ent­ stehen. Das LV-Signal bleibt erhalten, bis einweiterer Ver­ gleicher 10 ein Signal abgibt. Der Vergleicher 10 gibt ein Signal ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VF kleiner einer Abbruch­ geschwindigkeit Vmin ist (= Fahrzeugstillstand). Der Vergleicher 4 gibt an das UND-Gatter 7 ein Signal ab, wenn θt einen Wert von z. B. -0,2 unterschreitet. Dadurch kann, falls Lv nicht bereits gesetzt war, das Rückwärtsfahrtsignal LR gesetzt werden. Auch dieses Signal bleibt erhalten, bis der Vergleicher 10 ein Signal abgibt.
Man kann zusätzlich auch noch im Vergleicher 10 den Vergleich anstellen, ob VF größer als die maximal mögliche Rückfahrgeschwin­ digkeit VRmax und dieses Signal zusätzlich oder anstelle des Vergleichs von θt mit θv zur Bildung des Vorwärtsfahrsignals LV nutzen. Dies ist durch die gestrichelte Leitung 11 angedeutet.

Claims (7)

1. Verfahren zum Erkennen der Rückwärtsfahrt eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Giergeschwindigkeit W bestimmt wird und aus den Größen Lenkwinkel δ und Fahrzeuggeschwindigkeit VF unter Einbeziehung des Radstands R eine Modellgierwinkelgeschwindig­ keit Wm ermittelt wird, daß mit Hilfe der Größen W und Wm sowie der Konstanten K1, K2 und θa eine Größe θt zum Zeitpunkt t nach Maßgabe der Beziehung
gewonnen wird, wobei θt-1 die Größe zum vorhergehenden Rechen­ zyklus ist und ein Vorwärtsfahrsignal LV erzeugt wird, wenn θt < θv und/oder VF < VRmax wird, wobei θv ein vorgegebener positiver Verlgeichwert und VRmax die maximal mögliche Rückfahr­ geschwindigkeit ist und daß
ein Rückwärtsfahrsignal LR erzeugt wird, wenn bei nicht vorhande­ nem Vorwärtsfahrsignal LVθt < -θr wird, wobei θv ein vor­ gegebener positiver Vergleichswert ist, und daß das Rückwärtsfahr­ signal LR bei Auftreten des Vorwärtsfahrsignals LV unterdrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fahr­ zeugstillstand die Signale LV und LR verschwinden und θt = 0 gesetzt wird.
3. Verfahren zum Erkennen der Rückwärtsfahrt eines Kraftfahr­ zeuges, dadurch gekennzeichnet,
daß die Giergeschwindigkeit (W) des Fahrzeuges gemessen wird,
daß aus den gemessenen Größen Lenkwinkel (δ) und Fahrzeugge­ schwindigkeit (vF) eine Modellgiergeschwindigkeit (Wm) ermit­ telt wird,
daß ein Parameter θt für die Erkennung der Vorwärtsfahrt oder der Rückwärtsfahrt durch einen Vergleich zwischen der gemesse­ nen Giergeschwindigkeit und der Modellgiergeschwindigkeit un­ ter Verwendung eines least-squares-Schätzers ermittelt wird, und
daß bei Vorwärtsfahrt ein Vorwärtsfahrsignal (LV) und bei Rückwärtsfahrt ein Rückwärtsfahrsignal (LR) erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter θt zum Zeitpunkt t nach Maßgabe der Bezie­ hung
ermittelt wird,
wobei K1, K2 und θa Konstanten sind und θt-1 die Größe zum vorhergehenden Rechenzyklus ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärtsfahrsignal (LV) erzeugt wird, wenn θt größer als eine vorgegebene Vergleichsgröße ist.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückwärtsfahrsignal (LR) erzeugt wird, wenn bei nicht vorhandenem Vorwärtsfahrsignal (LV)θt kleiner als eine Vorge­ gebene Vergleichsgröße ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Ermittlung der Modellgiergeschwindigkeit der Radstand (R) des Fahrzeuges einbezogen wird.
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