DE60224971T2

DE60224971T2 - Links/rechts- dynamische Bremskraftverteilung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE60224971T2
Application number: DE60224971T
Authority: DE
Inventors: Aleksander Boguslaw Dayton Hac
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: US20030074122A1; EP1302379B1; DE60224971D1; US6735510B2; EP1302379A2; EP1302379A3

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Steuerungssysteme für Kraftfahrzeuge. Die vorliegende Erfindung bezieht sich genauer auf eine Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs zum Verbessern des Fahrzeugverhaltens bei sich veränderndem und bei stationärem Fahrzustand bei einem kombinierten Brems- und Lenkmanöver durch das Fahrzeug und auf eine integrierte Steuerung eines Brems- und Lenksystems eines Kraftfahrzeugs zum Verbessern des Fahrzeugverhaltens bei sich veränderndem und bei stationärem Fahrzustand bei einem kombinierten Brems- und Lenkmanöver durch das Fahrzeug.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In letzter Zeit wurden viele Fahrzeuge mit Bremssystemen hergestellt, die Bremskräfte (d. h. Drehmomente) einzelner Räder unabhängig steuern können. Viele Autohersteller und kraftfahrtechnische Zulieferer entwickeln auch neue elektrisch (z. B. elektrisch oder elektrohydraulisch) gesteuerte Bremssysteme, die den Konstrukteuren beim Steuern von Bremskräften einzelner Räder im Ansprechen auf momentane Bewegungszustände sowie beim Zugriff auf zusätzliche gemessene Signale mehr Freiheit als jemals zuvor geben.
Gleichzeitig werden manche Fahrzeuge mit aktiven Hinterradlenksystemen angeboten, und auf dem Gebiet erweiterter Vorderradlenksysteme oder elektrisch gesteuerter Lenksysteme werden intensive Entwicklungsbemühungen fortgesetzt.
Die intensivsten Bemühungen auf dem Gebiet der Bremsensteuerungs-Algorithmen konzentrieren sich auf die Verbesserung der Bremsensteuerung bei einer Antiblockier-Bremssystem-(ABS-)Betriebsart und einer Betriebsart zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität (VSE). Diese Betriebsarten sind nur aktiv, wenn ein Fahrzeug nahe oder sehr nahe an der Grenze der Haftreibung ist. Bei normalem Bremsen ist die normalerweise aufgebrachte Bremskraftverteilung rechts-links-symmetrisch. Dadurch wird sie durch eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs nicht beeinflusst und ist für das Bremsen bei Geradeausfahrt optimiert. Daher ist ein sich veränderndes Ansprechen vieler Fahrzeuge auf kombinierte Lenk- und Bremsmanöver alles andere als ideal, wobei infolge verminderter Normallasten auf dem kurveninneren Reifenpaar eine Tendenz des Fahrzeugs besteht, zu übersteuern und vorzeitig in die ABS-Betriebsart überzugehen.
Genauer veranschaulichen die 1A–1C die wesentlichen physikalischen Prinzipien eines Fahrzeugs 10 bei einem kombinierten Brems- und Rechtskurvenfahrmanöver. Wie in 1A gezeigt ist, ist das Fahrzeug 10 einer Längskraft F_LO, die gleich m·a_x ist, und einer Querträgheitskraft F_LA, die gleich m·a_y ist, ausgesetzt. Dabei ist m eine Masse des Fahrzeugs 10, und a_x ist eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 10, und a_y ist eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs 10. Ein Nick- und ein Wankmoment des Fahrzeugs 10 während des Manövers rühren von der Längskraft F_LO und der Querträgheitskraft F_LA in Kombination mit verschiedenen Nickkräften P_LF, P_RF, P_LR und P_RR sowie verschiedenen Wankkräften R_LF, R_RF, R_LR und R_RR her, die auf einen linken Vorderreifen 11a, einen rechten Vorderreifen 11b, einen linken Hinterreifen 11c bzw. einen rechten Hinterreifen 11d aufgebracht werden. Das Nick- und das Wankmoment des Fahrzeugs 10 werden durch verschiedene Normalkräfte N_LF, N_RF, N_LR und N_RR ausgeglichen, die auf einen linken Vorderreifen 11a, einen rech ten Vorderreifen 11b, einen linken Hinterreifen 11c bzw. einen rechten Hinterreifen 11d aufgebracht werden. Im Ergebnis wird eine Normallastverteilung zwischen den Reifen 11a–11d infolge des Bremsens von den Hinterreifen 11c und 11d zu den Vorderreifen 11a und 11b sowie infolge des Kurvenfahrens von den kurveninneren Reifen 11b und 11d zu den kurvenäußeren Reifen 11a und 11c verschoben. Infolgedessen trägt, wie in 1B gezeigt ist, der linke Vorderreifen 11a die größte Normallast, und der rechte Hinterreifen 11d trägt die kleinste Normallast.
Die Vektoren von Kräften V_LF, V_RF, V_LR und V_RR in der (horizontalen) Gier-Ebene des Fahrzeugs 10, die durch jeden der betreffenden Reifen 1la–11d entwickelt wird, muss innerhalb eines entsprechenden Reibungskreises der Reibungskreise 12a–12d bleiben, deren Radius jeweils gleich dem Produkt des Haftreibungskoeffizienten η der Oberfläche und der entsprechenden Normalkraft der Normalkräfte N_LF-N_RR ist. Wenn sich Reifen 11a–11d auf einer relativ gleichmäßigen Oberfläche befinden, sind die maximal verfügbaren Reifenkräfte in der Gier-Ebene annähernd proportional zu Normalkräften N_LF-N_RR. Bei der Anwendung von auf dem Gebiet bekannten Bremsdosierungsverfahren sind die Bremskräfte an beiden Seiten des Fahrzeugs 10 annähernd die gleichen. Dadurch wird während des Bremsens das Reibungspotenzial von kurvenäußeren Reifen 11a und 11c nicht vollständig ausgenutzt, während bei kurveninneren Reifen 11b und 11d die ABS-Betriebsart zu früh eingeleitet wird. Bei einem 3-Kanal-System wird eine ABS-Betriebsart bei beiden Hinterrädern 11c und 11d gleichzeitig eingeleitet, wodurch eine weitere Verminderung von Längskräften hervorgerufen wird.
Eine weitere unerwünschte Auswirkung einer herkömmlichen Bremskraftverteilung während eines Brems- und Kurvenfahrmanövers besteht darin, dass das Fahrzeug 10 eine Tendenz zum Übersteuern aufweist, insbesondere bei leichtem bis mäßigem Bremsen. 1 C veranschaulicht ein vereinfachtes Fahrradmodell des Fahrzeugs 10 zum Erläutern des oben genannten Übersteuerungszustands des Fahrzeugs 10. Während eines gleichmäßigen Kurvenfahrens gleichen vor dem Bremsen eine Querkraft F_yfa, die auf eine (nicht gezeigte) Vorderachse des Fahrzeugs 10 aufgebracht wird, und eine Querkraft F_yra, die auf eine (nicht gezeigte) Hinterachse des Fahrzeugs 10 aufgebracht wird, einander aus, wodurch gemäß der folgenden Gleichung [1] ein Giermoment M_z um einen Massenmittelpunkt 13 des Fahrzeugs 10 annähernd null ist: Mz = Fyfa·a – Fyra·b = 0 [1]
Darin ist a ein Längsabstand zwischen der Vorderachse und dem Massenmittelpunkt 13, und b ist ein Längsabstand zwischen der Hinterachse und dem Massenmittelpunkt 13. Die Querkraft F_yfa und die Querkraft F_yra entsprechen seitlichen Rutschwinkeln des Vorderreifens 11a bzw. des Hinterreifens 11c, wobei der seitliche Rutschwinkel des Vorderreifens 11a größer ist als der seitliche Rutschwinkel des Hinterreifens 11c.
Wenn an den Vorderreifen 11a und den Hinterreifen 11c Bremsungen ausgeführt werden, wird die Normalkraft N_LF auf den Vorderreifen 11a erhöht, und die Normalkraft N_FR auf den Hinterreifen 11c wird vermindert. Dadurch tritt, wenn die seitlichen Rutschwinkel des Vorderreifens 11a und des Hinterreifens 11c beibehalten werden sollen, eine zur Normalkraft N_LF annähernd proportionale Erhöhung in der Querkraft F_yfa auf die Vorderachse auf, während eine zur Normalkraft N_LR annähernd proportionale Verminderung in der Querkraft F_yra auf die Hinterachse auf tritt. Dieses Ungleichgewicht zwischen der Querkraft F_yfa und der Querkraft F_yra erhöht gemäß der folgenden Gleichung [2] das Giermoment M_z: M = Fyfa·a – Fyra·b > 0 [2]
Infolgedessen erhöht sich die Gierrate des Fahrzeugs 10, bis ein neuer stationärer Zustand erreicht ist. Ein weiterer Effekt des Bremsens ist eine Verminderung der Querkraft F_yfa und der Querkraft F_yra auf Grund der Entwicklung von Längskräften (nicht gezeigt). Dieser Effekt ruft ein dem in 1C veranschaulichten Ergebnis entgegengesetztes Ergebnis hervor, aber die Auswirkung ist bei leichtem und mäßigem Bremsen im Wesentlichen gering, sodass der erste Effekt vorherrscht. Bei diesem neuen stationären Zustand ist der seitliche Rutschwinkel des Hinterreifens 11c größer als vor dem Bremsen, und der seitliche Rutschwinkel des Vorderreifens 11a ist kleiner als vor dem Bremsen. Dies ist im Wesentlichen eine der Definitionen des Übersteuerns des Fahrzeugs.
DE 43 21 571 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen einer Bremskraftverteilung, die annähernd proportional zu einer Normalkraftverteilung zwischen einer Vielzahl von Rädern eines Fahrzeugs ist.
Daher besteht ein Bedarf an einem Bremsensteuerungsverfahren zum Überwinden der oben genannten, hierin beschriebenen Unzulänglichkeiten. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf diesen Bedarf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum dynamischen Steuern eines Betriebs eines Fahrzeugs nach Anspruch 1 und eines Fahrzeugs nach Anspruch 5 geschaffen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein neuartiges und einzigartiges Verfahren und System zum Verbessern des Fahrzeugverhaltens bei sich veränderndem und bei stationärem Fahrzustand bei einem kombinierten Brems- und Lenkmanöver bereit, bei dem eine Dosierung von Bremskräften zwischen den Seiten während des Bremsens in einer Kurve verwendet wird. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung auf irgendein Bremssystem angewendet werden, das Mittel zur Steuerung von Bremskräften zwischen den Rädern in verschiedenen Anteilen bereitstellt (z. B. ein hydraulisches Bremssystem, ein elektrisch gesteuertes Bremssystem und ein Hybrid aus einem hydraulischen Bremssystem und einem elektrisch gesteuerten Bremssystem). Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf ein bestimmtes Implementierungs-Szenario beschränkt ist, liegt das für die Ausführung der vorliegenden Erfindung vorgesehene Gebiet hauptsächlich im Bereich der Ausführungsumgebung unterhalb der Aktivierung von Bremsensteuerungs-Algorithmen nach dem Stand der Technik, die sich auf ABS und VSE beziehen.
Eine Form der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum dynamischen Steuern eines Betriebs eines Fahrzeugs während eines kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers durch das Fahrzeug. Zum Ersten wird eine Soll-Bremskraft für eine Vielzahl von Reifen des Fahrzeugs bestimmt. Zum Zweiten wird eine Bremskraftverteilung der Soll-Bremskraft zwischen der Vielzahl von Reifen bestimmt. Die Bremskraftverteilung ist annähernd proportional zu einer Normalkraftverteilung zwischen der Vielzahl von Reifen während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers.
Ein zweite Form der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug, das eine Vielzahl von Reifen und einen Bremsen-Controller umfasst. Der Bremsen-Controller ist betreibbar, um eine Soll-Bremskraft für die Reifen während eines kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers durch das Fahrzeug zu bestimmen. Der Bremsen-Controller ist ferner betreibbar, um eine Bremskraftverteilung der Soll-Bremskraft zwischen den Reifen zu bestimmen, wobei die Bremskraftverteilung annähernd proportional zu einer Normalkraftverteilung zwischen der Vielzahl von Reifen während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers ist.
Die zuvor genannten Formen sowie andere Formen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen weiter ersichtlich, wenn die Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, der durch die beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen definiert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1A eine Veranschaulichung verschiedener Kräfte ist, wie sie auf dem Gebiet bekannt sind und die auf ein Fahrzeug und auf Reifen des Fahrzeugs während eines Rechtslenkmanövers des Fahrzeugs aufgebracht werden;
1B ein Vektordiagramm ist, das verschiedene Vektorkräfte veranschaulicht, wie sie wie auf dem Gebiet bekannt sind und die durch das Fahrzeug von 1A während des Rechtslenkmanövers erfahren werden;
1C eine Veranschaulichung eines Fahrradmodells ist, wie es auf dem Gebiet bekannt ist, wobei das Fahrradmodell von 1A während des Rechtslenkmanövers gezeigt ist;
2A eine Veranschaulichung eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
2B ein Blockschaltplan ist, der einen Lenk-Controller und einen Bremsen-Controller in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 ein Ablaufplan ist, der ein dynamisches Bremsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine Veranschaulichung einer Erzeugung eines Giermoments während eines Brems- und Kurvenfahrmanövers des Fahrzeugs von 2A ist; und
5 ein Ablaufplan ist, der ein dynamisches Lenkverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
2A und 2B veranschaulichen einen Lenk-Controller 40 und einen Bremsen-Controller 50 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie sie in einem Fahrzeug 20 eingebaut sind, das einen linken Vorderreifen 21a, einen rechten Vorderreifen 21b, einen linken Hinterreifen 21c und einen rechten Hinterreifen 21d aufweist. Der linke Vorderreifen 21a und der rechte Vorderreifen 21b sind mit einer Vorderachse 22a verbunden, während der linke Hinterreifen 21c und der rechte Hinterreifen 21d mit einer Hinterachse 22b verbunden sind. Ein herkömmlicher Vorderradlenkaktuator 23a bringt – in Ansprechen auf einen Empfang eines Vorderradlenkwinkelsignals δ_f und/oder einen Empfang eines Vorderradlenkkorrektursignals Δδ_ftot vom Lenk-Controller 40 – auf den linken Vorderreifen 21a und den rechten Vorderreifen 21b einen Lenkwinkel relativ zur Vorderachse 22a auf. Ein herkömmlicher Hinterradlenkaktuator 23b bringt – in Ansprechen auf einen Empfang eines Hinterradlenkwinkelsignals δ_r und/oder einen Empfang eines Hinterradlenkkorrektursignals Δδ_rtot vom Lenk-Controller 40 – auf den linken Hinterreifen 21c und den rechten Hinterreifen 21d einen Lenkwinkel relativ zur Hinterachse 22b auf.
Der Lenk-Controller 40 erzeugt – in Ansprechen auf einen Empfang eines Lenkwinkelsignals δ_S von einem herkömmlichen Lenkradsensor 25, der mit einem Lenkrad 24 verbunden ist – auf herkömmliche Weise ein Vorderradlenkwinkelsignal δ_f für den Vorderradlenkaktuator 23a und ein Hinterradlenkwinkelsignal δ_r für den Hinterradlenkaktuator 23b. Wie hierin im Zusammenhang mit 5 weiter beschrieben wird, erzeugt der Lenk-Controller 40 – in Ansprechen auf einen Empfang entweder eines linken Vorderradbremssignals F_xLF, eines rechten Vorderradbremssignals F_xRF, eines linken Hinterradbremssignals F_xLR und eines rechten Hinterradbremssignals F_xRR vom Bremsen-Controller 51 oder auf einen Empfang eines Längsbeschleunigungssignals a_x von einem herkömmlichen Sensor 35 und eines Querbeschleunigungssignal a_y von einem herkömmlichen Sensor 36 – ein Vorderradlenkkorrektursignal Δδ_ftot für den Vorder radlenkaktuator 23a und ein Hinterradlenkkorrektursignal Δδ_rtot für den Hinterradlenkaktuator 23b.
Der Lenk-Controller 40 ist eine elektronische Schaltung, die aus einer oder mehreren Komponenten besteht, die zu einer gemeinsamen Einheit zusammengebaut sind. Alternativ können bei den Ausführungsformen mit mehreren Komponenten eine oder mehrere dieser Komponenten überall im Fahrzeug 20 verteilt sein. Der Lenk-Controller 40 kann aus einer digitalen Schaltungsanordnung, einer analogen Schaltungsanordnung oder aus Beidem bestehen (z. B. einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung). Außerdem kann der Lenk-Controller 40 programmierbar sein oder eine hierzu vorgesehene Zustandsmaschine oder eine Hybridkombination aus programmierbarer und hierzu vorgesehener Hardware sein. Sämtliche hierin beschriebenen Signale können entweder von analoger Form oder von digitaler Form sein. Somit kann der Lenk-Controller 40 zum Ausführen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ferner irgendwelche Steuertaktgeber, Schnittstellen, Signalaufbereiter, Filter, Analog-zu-Digital-(A/D-)Umsetzer, Digital-zu-Analog-(D/A-)Umsetzer, Kommunikationsanschlüsse oder andere Typen von Operatoren aufweisen, wie sie dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet begegnen.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Lenk-Controller 40 eine oder mehrere Zentraleinheiten 41, die mit einer oder mehreren Festkörper-Speichervorrichtungen 42 funktional gekoppelt ist bzw. sind. Die Speichervorrichtung(en) 42 enthält bzw. enthalten eine einem Ablaufplan 80 (5) entsprechende Programmierung zum Ausführen eines zwischen den Seiten dynamischen Bremsverfahrens der vorliegenden Erfindung und ist bzw. sind eingerichtet, um gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Daten zu lesen und zu schreiben.
Eine herkömmliche Bremse 26a ist mit dem linken Vorderreifen 21a über einen herkömmlichen Bremsaktuator 27a verbunden, der – in Ansprechen auf einen Empfang eines linken Vorderradbremssignals FxLF vom Bremsen-Controller 50 – über einen herkömmlichen Hauptzylinder 28 eine Bremskraft auf den linken Vorderreifen 21a aufbringt. Eine herkömmliche Bremse 26b ist mit dem rechten Vorderreifen 21b über einen herkömmlichen Bremsaktuator 27b verbunden, der – in Ansprechen auf einen Empfang eines rechten Vorderradbremssignals FxRF vom Bremsen-Controller 50 – über einen herkömmlichen Hauptzylinder 28 eine Bremskraft auf den rechten Vorderreifen 21b aufbringt. Eine herkömmliche Bremse 26c ist mit dem linken Hinterreifen 21c über einen herkömmlichen Bremsaktuator 27c verbunden, der – in Ansprechen auf einen Empfang eines linken Hinterradbremssignals FxLR vom Bremsen-Controller 50 – über einen herkömmlichen Hauptzylinder 28 eine Bremskraft auf den linken Hinterreifen 21c aufbringt. Eine herkömmliche Bremse 26d ist mit dem rechten Hinterreifen 21d über einen herkömmlichen Bremsaktuator 27d verbunden, der – in Ansprechen auf einen Empfang eines rechten Hinterradbremssignals FxRR vom Bremsen-Controller 50 – über einen herkömmlichen Hauptzylinder 28 eine Bremskraft auf den rechten Hinterreifen 21d aufbringt.
Der Bremsen-Controller 50 erzeugt – in Ansprechen auf einen Empfang eines Bremspedalschaltersignals BPS von einem mit dem Bremspedal 29 verbundenen herkömmlichen Bremspedalschalter 30 und/oder auf einen Empfang eines Bremspedalpositions- oder Bremspedalkraftsignals BPPS von einem mit dem Bremspedal 29 verbundenen herkömmlichen Bremspedalpositions- oder -kraftsensor 31 – ein linkes Vorderradbremssignal FxLF, ein rechtes Vorderradbremssignal FxRF, ein linkes Hinterradbremssignal FxLR und ein rechtes Hinterradbremssignal FxRR. Der Bremsen- Controller 50 empfängt zusätzliche Signale, die verschiedene Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 20 anzeigen, um dadurch die Beträge des linken Vorderradbremssignals FxLF, des rechten Vorderradbremssignals FxRF, des linken Hinterradbremssignals FxLR und des rechten Hinterradbremssignals FxRR zu bestimmen. Genauer gesagt, empfängt der Bremsen-Controller 50 von einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor 32a, der mit dem linken Vorderreifen 21a verbunden ist, ein Geschwindigkeitssignal VsLF des linken Vorderreifens. Der Bremsen-Controller 50 empfängt von einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor 32b, der mit dem rechten Vorderreifen 21b verbunden ist, ein Geschwindigkeitssignal VsRF des rechten Vorderreifens. Der Bremsen-Controller 50 empfängt von einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor 32c, der mit dem linken Hinterreifen 21c verbunden ist, ein Geschwindigkeitssignal VsLR des linken Hinterreifens. Der Bremsen-Controller 50 empfängt von einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor 32d, der mit dem rechten Hinterreifen 21d verbunden ist, ein Geschwindigkeitssignal VsRR des rechten Hinterreifens. Der Bremsen-Controller 50 empfängt außerdem von einem mit dem Hauptzylinder 28 verbundenen herkömmlichen Bremsflüssigkeitsdrucksensor 33 ein Bremsflüssigkeitsdrucksignal BFPS, von einem herkömmlichen Gierratensensor 34 ein Gierratensignal ΩS sowie von einem Sensor 35 ein Längsbeschleunigungssignal aX und von einem Sensor 36 ein Querbeschleunigungssignal ay.
Der Bremsen-Controller 50 ist eine elektronische Schaltung, die aus einer oder mehreren Komponenten besteht, die zu einer gemeinsamen Einheit zusammengebaut sind. Alternativ können bei den Ausführungsformen mit mehreren Komponenten eine oder mehrere dieser Komponenten überall im Fahrzeug 20 verteilt sein. Der Bremsen-Controller 50 kann aus einer digitalen Schaltungsanordnung, einer analogen Schaltungsanordnung oder aus Beidem bestehen (z. B. einer anwendungsspezifischen integrier ten Schaltung). Außerdem kann der Bremsen-Controller 50 programmierbar sein oder eine hierzu vorgesehene Zustandsmaschine oder eine Hybridkombination aus programmierbarer und hierzu vorgesehener Hardware sein. Sämtliche hierin beschriebenen Signale können entweder von analoger Form oder von digitaler Form sein. Somit kann der Bremsen-Controller 50 zum Ausführen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ferner irgendwelche Steuertaktgeber, Schnittstellen, Signalaufbereiter, Filter, Analog-zu-Digital-(A/D-)Umsetzer, Digital-zu-Analog-(D/A-)Umsetzer, Kommunikationsanschlüsse oder andere Typen von Operatoren aufweisen, wie sie dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet begegnen.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Bremsen-Controller 50 eine oder mehrere Zentraleinheiten 51, die mit einer oder mehreren Festkörper-Speichervorrichtungen 52 funktional gekoppelt sind. Die Speichervorrichtungen) 52 enthält bzw. enthalten eine einem Ablaufplan 60 (3) entsprechende Programmierung zum Ausführen eines zwischen den Seiten dynamischen Bremsverfahrens der vorliegenden Erfindung und ist bzw. sind eingerichtet, um gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Daten zu lesen und zu schreiben.
Der Lenk-Controller 40 und der Bremsen-Controller 50 verkörpern eine Verbesserung eines Bremsverhaltens durch das Fahrzeug 20 während eines kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers, und zwar durch eine neue und einzigartige Ausnutzung von Reibungskräften zwischen Reifen 21a–21d. Das Hauptprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers zwischen den entsprechenden Reifen 21a–21d eine gesamte Bremskraftverteilung der Bremskräfte FxLF-FxRR zu erreichen, die gemäß der entsprechenden der folgenden Gleichungen [2a]–[2d] eine gesamte Normalkraftverteilung einer Normalkraft NLF am linken Vorderreifen, einer Normalkraft NRF am rechten Vorderreifen, einer Normalkraft NLR am linken Hinterreifen und einer Normalkraft NRR am rechten Hinterreifen annähert: NLF = m·g·b/(2·L) + m·ax·hcg/(2·L) + krollf·m·hcg·ay/tw [2a] NRF = m·g·b/(2·L) + m·ax·hcg/(2·L) – krollf·m·hcg·ay/tw [2b] NLR = m·g·a/(2·L) – m·ax·hcg/(2·L) + krollr·m·hcg·ay/tw [2c] NRR = m·g·a/(2·L) – m·ax·hcg/(2·L) – krollr·m·hcg·ay/tw [2d]
Darin ist m die gesamte Masse des Fahrzeugs 20, g ist die Erdbeschleunigung, a ist der Abstand zwischen der Vorderachse 22a und dem Massenmittelpunkt des Fahrzeugs 20, b ist der Abstand zwischen der Hinterachse 22b und dem Massenmittelpunkt des Fahrzeugs 20, L ist ein Radstand des Fahrzeugs 10, der einem Abstand zwischen der Vorderachse 22a und der Hinterachse 22b gleicht, hcg ist eine Höhe eines Massenmittelpunkts des Fahrzeugs 20 über dem Boden, und tw ist eine Spurweite der Vorderachse 22a und der Hinterachse 22b. Das Symbol krollf bezeichnet einen Anteil einer gesamten Wanksteifigkeit der Aufhängung an, der von einer (nicht gezeigten) vorderen Aufhängung des Fahrzeugs 20 beigetragen wird, und krollr = 1 – krollf ist der Anteil einer gesamten Wanksteifigkeit der Aufhängung, der von einer (nicht gezeigten) hinteren Aufhängung des Fahrzeugs 20 beigetragen wird. Bei einer Ausführungsform entspricht krollf der folgenden Gleichung [3]: krollf = κf/(κf + κr) [3]
Darin sind κf und κr die Nenn-Wanksteifigkeit der vorderen Aufhängung bzw. der hinteren Aufhängung. In den Gleichungen [2a]–[2d] stellen m·g·a/(2·L) und m·g·b/(2·L) die statische Normallast auf dem entsprechenden Reifen dar, stellt m·ax·hcg/(2·L) eine Lastübertragung auf Grund einer Längsbeschleunigung ax dar, die während des Bremsens als positiv angenommen wird, und stellen krollf·m·hcg·ay/tw bzw. krollr·m·hcg·ay/tw eine Lastübertragung auf Grund der Querbeschleunigung ay dar, die bei einer Rechtskurve positiv und bei einer Linkskurve negativ ist.
3 veranschaulicht einen Ablaufplan 60, der vom Bremsen-Controller 50 während eines kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers des Fahrzeugs 20 ausgeführt wird. Während einer Stufe S62 des Ablaufplans 60 filtert und verarbeitet der Bremsen-Controller 50 Eingaben von Sensoren 32a–32d und 34–36. Genauer gesagt, werden ein Geschwindigkeitssignal VsLF des linken Vorderreifens des Fahrzeugs, ein Geschwindigkeitssignal VsRF des rechten Vorderreifens des Fahrzeugs, ein Geschwindigkeitssignal VsLR des linken Hinterreifens des Fahrzeugs bzw. ein Geschwindigkeitssignal VsRR des rechten Hinterreifens des Fahrzeugs aus den entsprechenden Sensoren 32a–32d verarbeitet, wie es auf dem Gebiet bekannt ist, um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VX zu erhalten. Ein Gierratensignal ΩS, ein Längsbeschleunigungssignal ax und ein Querbeschleunigungssignal ay sowie ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VX werden aufbereitet, wie es von den übrigen Stufen des Ablaufplans 60 gefordert wird.
Das Längsbeschleunigungssignal ax und das Querbeschleunigungssignal ay werden bei einer den Sensor 35 und den Sensor 36 ausschließenden Ausführungsform eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung abgeschätzt. Das Längsbeschleunigungssignal ax kann als eine Funktion des Bremspedalpositionssignals BPPS und/oder des Bremsflüssigkeitsdrucksignals BFPS abgeschätzt werden, wie es dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet begegnet. Das Querbeschleunigungssignal ay kann als eine Funktion des Lenkwinkelsignals δS und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals VX abgeschätzt werden. Bei einer Ausführungsform wird die folgende Gleichung [4] angewendet, um ein Soll-Querbeschleunigungssignal aydes abzuschätzen: aydes = vx2·δs/(L + Ku·vx2) [4]
Darin ist L der Radstand des Fahrzeugs 20 und Ku der Untersteuerungskoeffizient des Fahrzeugs 20. Ein weiteres Verfahren zum dynamischen Bestimmen des Soll-Querbeschleunigungssignals aydes ist im US-Patent Nr. 5,931,887 beschrieben. Der Betrag des Soll-Querbeschleunigungssignals aydes kann durch eine für das Fahrzeug 20 auf trockener Oberfläche erreichbare maximale Querbeschleunigung begrenzt werden (z. B. näherungsweise 8 m/s², wenn das Fahrzeug 20 eine Limousine ist).
Der Ablaufplan 60 geht nach Abschluss der Stufe S62 zu einer Stufe S64 über. Während der Stufe S64 wird eine gesamte Soll-Bremskraft Fxdestot bestimmt. Bei einer Ausführungsform wird, wie es auf dem Gebiet bekannt ist, eine gesamte Soll-Bremskraft Fxdestot als eine Funktion des Bremspedalpositionssignals BPPS und/oder des Bremsflüssigkeitsdrucksignals BFPS sowie eines konstanten Faktors bestimmt. Der Betrag der gesamten Soll-Bremskraft Fxdestot kann durch eine maximale Soll-Bremskraft begrenzt werden. Bei einer zweiten Ausführungsform wird eine gesamte Soll-Bremskraft Fxdestot durch die folgende Gleichung [5] bestimmt: Fxdestot = m·axdes [5]
Der Ablaufplan 60 geht nach Abschluss der Stufe S64 zu einer Stufe S66 über. Während der Stufe S66 wird eine endgültige Bremskraftverteilung der Bremskräfte FxLF-FxRR zwischen den entsprechenden Reifen 21a–21d des Fahrzeugs 20 bestimmt. Bei einer Ausführungsform werden Bremskräfte FxLF-FxRR gemäß den folgenden Gleichungen [6a]–[6d] bestimmt: FxLF = m·axdes·[b/(2·L) + ax·hcg/(2·L·g) + η·krollf·hcg·ay/(tw·g)] [6a] FxRF = m·axdes·[b/(2·L) + ax·hcg/(2·L·g) – η·krollf·hcg·ay/(tw·g)] [6b] FxLR = m·axdes·[a/(2·L) – ax·hcg/(2·L·g) + η·krollr·hcg·ay/(tw·g)] [6c] FxRR = m·axdes·[a/(2·L) – ax·hcg/(2·L·g) – η·krollr·hcg·ay/(tw·g)] [6d]
Darin ist ein Bremsverteilungsfaktor η ein Verhältnis der Querlastübertragung zwischen den Reifen 21a–21d, wobei der Betrag des Bremsverteilungsfaktors η von 0 bis 1 variiert. Alternativ kann die Programmierung innerhalb des Bremsens-Controllers 50, die den Gleichungen [6a]–[6d] entspricht, durch Nachschlagetabellen ersetzt werden, die vom Längsbeschleunigungssignal ax und vom Querbeschleunigungssignal ay abhängen.
Gemäß den Gleichungen [6a]–[6d] ist dann, wenn der Bremsverteilungsfaktor η = 1 ist, die Bremskraftverteilung von Bremskräften FxLF-FxRR proportional zur Verteilung von Normalkräften NLF-NRR. Wenn der Bremsverteilungsfaktor η = 0 ist, sind die Bremskraft FxLF und die Bremskraft FxRF gleich, während die Bremskraft FxLR und die Bremskraft FxRR gleich sind. Bei einer Ausführungsform ist der Bremskraftverteilungsfaktor η eine Vorwärtskopplungskomponente, die eine Funktion des Längsbeschleunigungssignals ax des Fahrzeugs 20 ist. Genauer gesagt, gleicht der Bremsverteilungsfaktor η einem Nennwert (z. B. 1,0 für Fahrzeuge mit aktiver Lenkung wie beim Fahrzeug 20 und 0,6 für Fahrzeuge ohne aktive Lenkung), wenn das Längsbeschleunigungssignal ax kleiner als oder gleich 80% einer maximalen Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 20 ist (z. B. näherungsweise 10 m/s²). Der Bremsverteilungsfaktor η wird linear verringert, wenn das Längsbeschleunigungssignal ax auf über 80% einer maximalen Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 20 ansteigt, bis der Bremsverteilungsfaktor η näherungsweise um 0,2 kleiner als der Nennwert ist (z. B. 0,8 für Fahrzeuge mit aktiver Lenkung wie beim Fahrzeug 20 und 0,4 für Fahrzeuge ohne aktive Lenkung). Die dynamische Bestimmung des Bremsverteilungsfaktors η verhindert, dass das Fahrzeug 20 während eines leichten bzw. mäßigen Bremsens in einer Kurve übersteuert, während ein Untersteuern des Fahrzeugs 20 während eines sehr starken Bremsens in einer Kurve begrenzt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Bremsverteilungsfaktor η als eine Funktion einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit VX leicht erhöht werden, um während des Bremsens in einer Kurve bei hohen Geschwindigkeiten ein Untersteuern zu fördern.
Der Ablaufplan 60 wird nach Abschluss der Stufe S66 beendet.
4 veranschaulicht ein Giermoment ΔMz1, das durch differentielles Bremsen in Übereinstimmung mit der endgültigen Bremskraftverteilung von FxLF-FxRR erzeugt wird. Das Fahrzeug 20 ist mit einem aktiven Lenksystem ausgestattet, wodurch die endgültige Bremskraftverteilung von FxLF-FxRR proportional zur Normalkraftverteilung von NLF-NRR ist, wobei ein Übermaß an Giermoment ΔMz1 durch Querkräfte ausgeglichen wird, die aus einer Lenkkorrektur der Vorderreifen 21a und 21b und/oder der Hinterreifen 21c und 21d hervorgehen, wie sie durch Ausführung eines Ablaufplans 80 durch den Lenk-Controller 40 gesteuert wird.
5 veranschaulicht den Ablaufplan 80. Während einer Stufe S82 des Ablaufplans 80 filtert und verarbeitet der Lenk-Controller 40 die Bremskraftverteilung von FxLF-FxRR aus dem Bremsen-Controller 50. Der Lenk-Controller 40 geht nach dem Abschluss der Stufe S82 zu einer Stufe S84 des Ablaufplans 80 über, um das Giermoment ΔMz1 gemäß der folgenden Gleichung [7] zu bestimmen: ΔMZ1 = (FxLF – FxRF + FxLR – FxRR)·tw/2 [7]
Alternativ wird das Giermoment ΔMz gemäß der folgenden Gleichung [8] bestimmt: ΔMz1 = η·axdes·ay·m·hcg/g [8]
Um das Giermoment ΔMz1 durch Lenken vollständig zu kompensieren, muss ein Giermoment ΔMz2, das durch die Änderung in Reifenquerkräften auf Grund einer momentanen Änderung im Lenkwinkel erzeugt wird, im Betrag gleich dem Giermoment ΔMz1 sein, jedoch das entgegengesetzte Vorzeichen haben. Daher geht der Lenk-Controller 40 nach dem Abschluss der Stufe S84 zu einer Stufe S86 des Ablaufplans 80 über, um gemäß den entsprechenden folgenden Gleichungen [9a]–[9b] entweder eine Vorderradlenkkorrektur Δδf oder eine Hinterradlenkkorrektur Δδr als eine Funktion des Giermoments ΔMz1 zu bestimmen: Δδf = ΔMz1/(2·Cyf·a) [9a] Δδr = –ΔMz1/(2·Cyr·b) [9b]
Darin bezeichnet Cyf einen Vorderreifen-Kurvensteifigkeitskoeffizienten der Vorderreifen 2la und 21b, und Cyr bezeichnet einen Hinterreifen-Kurvensteifigkeitskoeffizienten der Hinterreifen 21c und 21d. Alternativ können die Vorderradlenkkorrektur Δδf wie auch die Hinterradlenkkorrektur Δδr als eine Funktionen des Giermoments ΔMz1 gemäß den folgenden Gleichungen [10a] bzw. [10b] bestimmt werden: Δδf = (ε·ΔMz1)/(2·Cyf·a) [10b] Δδr = (–ε·ΔMz1)/(2·Cyr·b) [10b]
Darin bildet ε ein anteiliges Giermoment ΔMz1 mit einem Bereich von 0 < ε ≤ 1. Während des Betriebs des Fahrzeugs 20 können die Kurvensteifigkeit Cyf und die Kurvensteifigkeit Cyr mit der Normallast und vor allem mit dem seitlichen Rutschwinkel der entsprechenden Reifen 21a–21d variieren. Dadurch können die Kurvensteifigkeit Cyf und die Kurvensteifigkeit Cyr von ihren Nennwerten erheblich abweichen. Im Allgemeinen nehmen die Kurvensteifigkeit Cyf und die Kurvensteifigkeit Cyr bei einer Erhöhung der Reifenrutschwinkel ab, die dazu neigen, mit der Querbeschleunigung des Fahrzeugs 20 und/oder dem Lenkwinkel der Reifen 21a–21d zuzunehmen. Somit wird für ein optimales Verhalten empfohlen, dass die Werte des Lenkkorrekturfaktors ε oder des gesamten Produkts mithilfe von Fahrzeugtests als eine Funktion des Querbeschleunigungssignals ay bestimmt werden. Üblicherweise ist für den Bereich der Querbeschleunigung des Fahrzeugs 20 bis zu etwa dem 0,8-Fachen der maximalen Querbeschleunigung, die das Fahrzeug 20 auf trockener Oberfläche erzeugen kann, der Faktor ε konstant (oder nahezu konstant) und kann danach etwas zunehmen. Für die hintere aktive Lenksteuerung kann der Faktor ε ebenfalls mit einer Erhöhung einer Längsverzögerung des Fahrzeugs 20 oder mit einer Erhöhung der Bremskraft zunehmen, da das Bremsen die Kurvensteifigkeit der Hinterachse infolge einer Verminderung der Normalkräfte vermindert.
Der Lenk-Controller 40 geht nach dem Abschluss der Stufe 586 zu einer Stufe S88 des Ablaufplans 80 über, um die Vorwärtskopplungs-Vorderradlenkkorrektur Δδf und die Vorwärtskopplungs-Hinterradlenkkorrektur Δδr zu filtern. Bei einer Ausführungsform werden die Vorwärtskopplungs-Vorderradlenkkorrektur Δδf und die Vorwärtskopplungs-Hinterradlenkkorrektur Δδr durch einen Hochpassfilter gemäß der folgenden Übertragungsfunktionsgleichung [11] geführt: Gf(s) = s/(s + af) [11]
Darin is af ein Filterparameter mit einem typischen Wert von 0,4 rad/s. Dies ergibt einen vorderen gefilterten Wert Δδffilt und einen hinteren gefilterten Wert Δδrfilt gemäß den folgenden Zeitbereichsgleichungen [12a] und [12b]: Δδffilt(t) = (1 – af·Δt)·Δδffilt(t – Δt) + Δδf(t) – Δδf(t – Δt) [12b] Δδrfilt(t) = (1 – af·Δt)·Δδrfilt(t – Δt) + Δδr(t) – Δδr(t – Δt) [12b]
Darin bezieht sich t auf den momentanen Zeitpunkt, und Δt ist ein Abtastintervall.
Der Lenk-Controller 40 geht nach dem Abschluss der Stufe S88 zu einer Stufe S90 des Ablaufplans 80 über, um eine Rückkopplungs-Vorderradlenkkorrektur Δδffb und eine Rückkopplungs-Hinterradlenkkorrektur Δδrfb zu bestimmen, wie es im US-Patent Nr. 6453226 mit dem Titel "Integrated Control Of Active Tire Steer and Brakes" beschrieben ist. Der Lenk-Controller 40 geht nach dem Abschluss der Stufe S90 zu einer Stufe S92 des Ablaufplans 80 über, um eine gesamte Vorderradlenkkorrektur Δδftot und eine gesamte Hinterradlenkkorrektur Δδrtot gemäß den folgenden Gleichungen [13a] bzw. [13b] zu bestimmen: Δδftot = Δδffilt + Δδffb [13b] Δδrtot = Δδrfilt + Δδrfb [13b]
Der Lenk-Controller 40 erzeugt eine gesamte Vorderradlenkkorrektur Δδftot und/oder eine gesamte Hinterradlenkkorrektur Δδrtot für die Aktuatoren 23a bzw. 23b.
Der Ablaufplan 80 wird nach Abschluss der Stufe S92 beendet.
Der Ablaufplan 60, wie er in 3 gezeigt ist, umfasst optionale Stufen S68 und S70 für Fahrzeuge ohne aktive Lenksteuerung, wobei eine vorgeschlagene Bremskraftverteilung zwischen den Seiten kleiner als proportional zur Normallastübertragung ist. Während der Stufe S68 wird ein Giermoment, das von Störungen, Parameterveränderungen und Umgebungs veränderungen herrührt, näherungsweise durch ein Soll-Giermoment ΔMzd ausgeglichen, das gemäß den folgenden Gleichungen [14]–[17] zu einem gesamten Bremsverteilungsfaktor ηtot führt: Δvlr = KΩp(vx, μ)·(Ωd – Ω) + KΩd(vx, μ)·d(Ωd – Ω)/dt + Kvyd(vx, μ)·d(vyd – vy)/dt [14] ΔMzd = Cx·Δvlr/vx [15] Δη = ΔMzd·g/(axdes·ay·m·hcg) [16] ηtot = η + ΔηΔη = ΔMzd·g/(axdes·ay·m·hcg) [16] ηtot = η + Δη [17][17]
Darin sind eine Vielzahl von Steuerungsverstärkungen KΩp, KΩd und Kvyd abhängig vom Fahrzeuggeschwindigkeitssignal vx, von einem abgeschätzten Oberflächenhaftreibungskoeffizienten μ und einer Lenkkennzeichnung (Über- oder Untersteuern); Ωd ist eine Soll-Gierrate; vy ist eine Quergeschwindigkeit vy; vyd ist eine Soll-Quergeschwindigkeit vy; und CX ist die Längssteifigkeit der Reifen 21a–21d Das Signal Δvlr, das eine Soll-Differenz in Radgeschwindigkeiten zwischen linken Rädern und rechten Rädern angibt, kann berechnet werden, wie es im US-Patent Nr. 6,035,251 mit dem Titel "Brake System Control Method Employing Yaw Rate And Slip Angle Control" beschrieben ist, das am 7. März 2000 erteilt wurde.
Um in Gleichung [16] eine Division durch null zu vermeiden, werden die Beträge der Querbeschleunigung ay und der Längsbeschleunigung ax nach unten durch konstante Werte (beispielsweise 2 m/s²) begrenzt. Außerdem wird der Betrag des Faktors Δη auf einen sinnvollen Wert Δηmax begrenzt, der so ausgewählt wird, dass der gesamte Bremsverteilungsfaktor ηtot den Bereich <0; 1> nicht verlässt.
Der Bremsen-Controller 50 geht nach dem Abschluss der Stufe S68 zu einer Stufe S70 des Ablaufplans 60 über, um gemäß den folgenden Gleichungen [18a]–[18d] eine endgültige Bremskraftverteilung als eine Funktion des gesamtem Bremsverteilungsfaktors ηtot zu bestimmen: FxLF = m·axdes·[b/(2·L) + ax·hcg/(2·L·g) + ntot·krollf·hcg·ay/(tw·g)] [18a] FxRF = m·axdes·[b/(2·L) + ax·hcg/(2·L·g) – ηtot·krollf·hcg·ay/(tw·g)] [18b] FxLR = m·axdes·[a/(2·L) – ax·hcg/ (2·L·g) + ntot·krollr·hcg·ay/(tw·g)] [18c] FxRR = m·axdes·[a/(2·L) – ax·hcg/(2·L·g) – ηtot·krollr·hcg·ay/(tw·g)] [18d]
Der Ablaufplan 60 wird nach Abschluss der Stufe S70 beendet.
Anhand der hierin gegebenen Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennen, dass die Stufen S62–S66 des Ablaufplans 60 ein Vorwärtskopplungs-Steuerungsverfahren darstellen, das bei Nennbedingungen wirksam ist. Um eine Robustheit des Verhaltens des Fahrzeugs 20 in Bezug auf Änderungen in Fahrzeugparametern (z. B. Nutzlast, Fahrbahnhaftreibungskoeffizient, Straßenrauigkeit usw.) zu erreichen, ist eine Rückkopplungsregelschleife eingeführt. Der Ablaufplan 80 stellt eine Rückkopplungsregelschleife für ein Fahrzeug 20 dar, durch die irgendeine erforderliche Korrektur an einer Gier-Reaktion des Fahrzeugs 20 durch Änderungen im Lenkwinkel der Vorderreifen 21a und 21b und/oder der Hinterreifen 21c und 23d erzielt wird. Die Stufen S62, S64, S68 und S70 des Ablaufplans 60 stellen eine Rückkopplungsregelschleife in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung für Fahrzeuge dar, die nur ein aktives Bremsensteuerungssystem aufweisen, wodurch der Bremsverteilungsfaktor η erhöht wird, wenn ein derartiges Fahrzeug übersteuert, und verringert wird, wenn ein derartiges Fahrzeug untersteuert.
Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kann außerdem verschiedene Vorteile der vorliegenden Erfindung erkennen. Ein Vorteil besteht in einer verbesserten Ausnutzung des Reibungspotenzials aller Fahrzeugreifen, insbesondere der kurvenäußeren Reifen, bei einem kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanöver. Ein zweiter Vorteil besteht in einem verbesserten Kompromiss zwischen der Kurvenfahrfähigkeit des Fahrzeugs (d. h. der Querbeschleunigung) und der Verzögerung (d. h. der Längsverzögerung) bei einem kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanöver. Ein dritter Vorteil besteht im Erzielen eines neutralen Handhabungsverhaltens des Fahrzeugs entweder durch eine Dosierung zwischen den Seiten oder durch eine mit einer Lenkkorrektur kombinierten Dosierung zwischen den Seiten. Ein vierter Vorteil besteht darin, dass vom Fahrer eine geringere Lenkkorrektur gefordert wird, um das Fahrzeug bei einem kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanöver auf dem gewünschten Weg zu halten. Ein fünfter Vorteil besteht in einem verzögerten Eintreten oder in der beseitigten Notwendigkeit des Eintretens in ABS- oder Traxxar-Betriebsarten während eines kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers. Ein sechster Vorteil besteht in einer durch eine Steuerung mit Rückkopplung erzielten Robustheit in Bezug auf Parameter- und Umgebungsveränderun gen. Ein siebenter Vorteil besteht in einer Verbesserung hinsichtlich der Anhaltwege auf abschüssigen Straßen.
Obwohl die hierin offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als die derzeit bevorzugten angesehen werden, können daran verschiedene Abwandlungen und Veränderungen vorgenommen werden, ohne dass vom Umfang der Erfindung abgewichen wird, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum dynamischen Steuern eines Betriebs eines Fahrzeugs (20) während eines kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers durch das Fahrzeug (10), wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Soll-Bremskraft für eine Vielzahl von Reifen (21a–21d) des Fahrzeugs (10) bestimmt wird (S64); eine Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) der Soll-Bremskraft zwischen der Vielzahl von Reifen (21a–21d) als eine Funktion einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Bremskraftverteilungsfaktors, einer Längsbeschleunigung und einer Querbeschleunigung bestimmt wird (S66, S70), wobei die Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) annähernd proportional zu einer Normalkraftverteilung (NLF, NRF, NLR, NRR) zwischen der Vielzahl von Reifen (21a–21d) während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers ist; ein Bremssystem (26a–26d, 27a–27d, 28) des Fahrzeugs (10) gemäß einer Bestimmung der Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur bestimmt wird (80), um zumindest einen Anteil eines Giermoments, das von dem Fahrzeug (10) während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers erfahren wird, auszugleichen, wobei die Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur auf einem von der Bremskraftverteilung oder einer Funktion der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und dem Bremskraftverteilungsfaktor beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Lenksystem (22a, 22b, 23a, 23b) des Fahrzeugs (10) als eine Funktion der Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: eine Bremskorrektur als eine Funktion der Soll-Bremskraft bestimmt wird (S68), um zumindest einen Anteil eines Giermoments, das von dem Fahrzeug (10) während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers erfahren wird, auszugleichen, wobei die Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) als eine Funktion der Bremskorrektur bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: das Bremssystem (26a–26d, 27a–27d, 28) gemäß einer Bestimmung der Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) betrieben wird.
Fahrzeug (20), mit: einer Vielzahl von Reifen (21a–21d); und einem Bremsen-Controller (50), der Mittel (S64) zum Bestimmen einer Soll-Bremskraft für die Vielzahl von Reifen (21a–21d) während eines kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers von dem Fahrzeug (20), und Mittel (S66, S70) zum Bestimmen einer Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) der Soll-Bremskraft zwischen der Vielzahl von Reifen (21a–21d) als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Längsbeschleunigung und der Querbeschleunigung umfasst, wobei die Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) annähernd proportional zu einer Normalkraftverteilung (NLF, NRF, NLR, NRR) zwischen der Vielzahl von Reifen (21a–21d) während des kombinierten Brems-Kurvenfahrmanövers ist, sowie einem Bremssystem (26a–26d, 27a–27d, 28), das betreibbar ist, um eine Bremskraft auf jeden Reifen der Vielzahl von Reifen (21a–21d) gemäß einer Bestimmung der Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) durch den Bremsen-Controller (50) aufzubringen, gekennzeichnet durch einen Lenk-Controller (40), der eingerichtet ist, um eine Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur zu bestimmen, um zumindest einen Anteil eines Giermoments, das von dem Fahrzeug (20) während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers erfahren wird, auszugleichen, wobei die Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur auf einem von der Bremskraftverteilung oder einer Funktion der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und dem Bremskraftverteilungsfaktor beruht.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 5, ferner umfassend: ein Lenksystem (22a, 22b, 23a, 23b), das betreibbar ist, um die Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur auf einen oder mehrere Reifen (21a–21d) der Vielzahl von Reifen (21a–21d) anzuwenden.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 5, wobei der Bremsen-Controller (50) ferner Mittel (S68) zum Bestimmen einer Bremskorrektur als eine Funktion der Soll-Bremskraft umfasst, um zumindest einen Anteil eines Giermoments, das von dem Fahrzeug (10) während des kombinierten Brems- und Kurvenfahrmanövers erfahren wird, auszugleichen.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 7, wobei das Bremssystem (26a–26d, 27a–27d, 28) gemäß einer Bestimmung der Bremskraftverteilung (FLF, FRF, FLR, FRR) während des kombinierten Kurvenfahr- und Bremsmanövers betrieben wird.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 5, ferner umfassend: einen Lenk-Controller (40), mit Mitteln (S84) zum Bestimmen eines Giermoments, das durch ein differentielles Bremsen des Bremssystems (26a–26d, 27a–27d, 28) erzeugt wird, Mitteln (S86) zum Bestimmen einer Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur als eine Funktion des Giermoments, Mitteln (S88) zum Filtern der Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur, Mitteln (S90) zum Bestimmen einer Rückkopplungs-Lenkkorrektur als eine Funktion der Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur nach einer Filterung der Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur, und Mitteln (S92) zum Bestimmen einer Lenkkorrektur als eine Funktion der Vorwärtskopplungs-Lenkkorrektur und der Rückkopplungs-Lenkkorrektur.
Fahrzeug (20) nach Anspruch 9, ferner umfassend: ein Lenksystem (22a, 22b, 23a, 23b), das betreibbar ist, um die Lenkkorrektur auf einen oder mehrere Reifen (21a–21d) der Vielzahl von Reifen (21a–21d) anzuwenden.