WO2004041612A1 - Verfahren und einrichtung zum stabilisieren eines gespanns - Google Patents

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WO2004041612A1
WO2004041612A1 PCT/EP2003/050802 EP0350802W WO2004041612A1 WO 2004041612 A1 WO2004041612 A1 WO 2004041612A1 EP 0350802 W EP0350802 W EP 0350802W WO 2004041612 A1 WO2004041612 A1 WO 2004041612A1
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WO
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yaw rate
difference value
vehicle
value
frequency
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PCT/EP2003/050802
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French (fr)
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Dirk Waldbauer
Jürgen KRÖBER
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co.Ohg
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Priority to DE50313413T priority patent/DE50313413D1/de
Priority to US10/534,096 priority patent/US20060204347A1/en
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    • B60T2230/00—Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/06—Tractor-trailer swaying

Definitions

  • the invention relates to a method for stabilizing a team, with a towing vehicle and a trailer moved by the towing vehicle, in which the towing vehicle is monitored with regard to roll movements and when stabilizing the actual or expected unstable driving behavior of the towing vehicle or team, measures are taken to stabilize the vehicle.
  • the method aims to identify and correct the instabilities in vehicle combinations (motor vehicles with trailers), especially combinations of cars and any trailers, in particular caravans, before driving conditions occur that can no longer be mastered by the driver.
  • vehicle combinations motor vehicles with trailers
  • These unstable conditions are the known lurching and pulling of the towing vehicle and trailer in phase opposition as well as impending rollover conditions when the lateral acceleration is too high in the event of evasive maneuvers, changing lanes, cross winds, lane disturbances or hasty steering requests by the driver.
  • the vibrations can subside, remain constant or intensify (undamped vibration). If the vibrations remain constant, the team has reached the critical speed. A team is unstable above this speed threshold, and stable below it, ie any vibrations fade away.
  • the level of this critical speed depends on the geometry data, the tire stiffness, the weight and the weight distribution of the towing vehicle and the trailer. In addition, the critical speed is lower when the vehicle is braked than when driving at constant speed. In the case of accelerated driving, it is again higher than with constant driving.
  • DE 197 42 702 C2 discloses a device for damping rolling movements for at least one trailer towed by a towing vehicle, in which the angular velocity of the trailer around the instantaneous pole or the articulation angle around the instantaneous pole is detected and differentiated, and for regulating the wheel brakes of the Trailer is pulled up. Accelerometers in different positions serve as sensors for the angular velocity.
  • DE 199 64 048 AI also provides a lateral acceleration sensor or a yaw rate sensor, by means of which the roll movement is to be determined. After evaluating the signal, a periodic yaw moment should be impressed on the vehicle.
  • DE 100 34 222 AI determines a point in time for the correct braking intervention, which is formed as a function of the frequency variable and the phase variable of the roll movement.
  • the vehicle is braked by reducing the engine torque and building up pressure in the wheel brakes of the towing vehicle.
  • a moment is applied around the vertical axis of the towing vehicle, which counteracts the force transmitted from the trailer to the towing vehicle and thus dampens the vibration.
  • the detection of the lurching of a team is mainly based on the fact that the yaw rate or lateral acceleration shows an almost sinusoidal curve, the frequency of which is in a typical band, without the driver performing corresponding steering movements that would lead to the observed transverse variable curve.
  • the problem with this detection strategy is that there are other maneuvers that generate similar signal patterns. For example, when cornering with a constant steering angle, build-up vibrations can occur, which also give rise to sinusoidal transverse variable curves. Another possibility to obtain such transverse size curves is to drive over uneven roads, in particular undulating roads, especially mutual bumps.
  • the invention has for its object to provide a method and a device that reliably detect unstable driving behavior.
  • this object is achieved in that the yaw rate is recorded and the driving stabilizing measures are controlled as a function of a difference value which is formed from the yaw rate recorded and a model-based yaw rate and is evaluated according to criteria which indicate unstable driving behavior.
  • Looping combinations in particular car trailer combinations, are advantageously reliably identified by the method.
  • a difference value ⁇ is generated from the measured yaw rate and the model-based reference yaw rate, which represents the deviation of the vehicle from the path predetermined by the steering wheel position. Since this difference value only represents the deviation from the desired path, the monitoring of the difference value means that vibrations are assessed independently of one caused by e.g. Steering through a curved track.
  • the difference value is preferably filtered in a low-pass filter in order to cut off signal peaks which are triggered by the friction value determination. In addition, error detections and thus incorrect adjustments are avoided.
  • the method and the device advantageously require only one sensor system which is present in an ESP driving stability control.
  • a control signal for an electric motor of a hydraulic pump that generates brake pressure and thus the wheel brake is generated via the data measured by a rotation rate sensor and derived in an ESP vehicle dynamics control and logically linked to the ESP control strategy, into which data of a motor vehicle can be incorporated of the towing vehicle or trailer.
  • AI Alternatively or additionally, an actuator of a superimposed steering can also be controlled.
  • the oscillation frequency of the combination is advantageously obtained by determining the frequency from the zero crossings and the time between two zero crossings of the yaw rate.
  • the condition for recognizing a lurching, unstable combination is advantageously fulfilled by the steps: counting the number of half-waves of the difference value, in which the amplitude of each half-wave reaches or exceeds a threshold value, counting each positive and negative half-wave of the determined frequency, if each positive and the negative halfwave lies within a band defined by an upper and lower threshold value and comparing the value of the counted halfwaves with a threshold value representing a number of halfwaves, measures to stabilize the vehicle being initiated when the threshold value is reached or exceeded. It is advantageously provided that the conditions are met continuously and the half-waves are counted continuously so that the threshold value representing a number of half-waves is reached or is exceeded.
  • the threshold value representing a number of half-waves can advantageously be determined as a function of the frequency, the threshold value being reached or exceeded with a lower number of half-waves than with a high frequency at low frequencies.
  • the threshold value representing the amplitude of each half-wave is determined at least as a function of variables which represent the speed of the towing vehicle or trailer or trailer. It is provided that in the case of variables which describe a high speed, the threshold value is reached or exceeded at lower amplitudes than in the case of variables which describe a low speed.
  • the controller (ESP driving stability controller) is constantly activated and deactivated again, only a consecutive number of half-waves of the yaw angular velocity are counted, during which the amplitude of each half-wave reaches or exceeds an entry threshold value and that only one exit threshold value is reached or undershot , which is below the entry threshold, the driving stabilizing measures are terminated.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the data are formed from the course of the difference value.
  • the model-based yaw rate is calculated in a vehicle model that is advantageously part of an ESP driving stability control.
  • the model yaw rate is essentially formed from the steering angle, the lateral acceleration and the vehicle speed (vehicle reference speed).
  • the difference value is weighted with a value, in particular a factor, which is formed as a function of the steering angle speed or the steering angle acceleration or preferably the model or reference yaw rate deviation. This is because it has been found that the model yaw rate deviation or model yaw rate speed is most suitable for filtering the difference value, since the vehicle speed vRef and the steering angle speed ⁇ are included in it.
  • a particularly advantageous embodiment of the method provides that the lateral acceleration is recorded and the course of the lateral acceleration is evaluated according to criteria that enable a plausibility check of the data that are obtained from the course of the difference value and are evaluated according to criteria that indicate unstable driving behavior.
  • the plausibility is checked by determining the maximum and minimum values of the lateral acceleration and their time intervals, determining the frequency and comparing it with the frequency of the difference value.
  • the plausibility is also checked and the process is ended or the driving stabilizing measures are terminated if at least one of the following conditions is met:
  • the frequency from the cross signal changes relative to the frequency from the difference value towards an upper or lower limit value
  • the absolute value of the mean value of the cross signal exceeds a threshold value
  • the amplitude of the cross signal decreases with a large gradient
  • the difference between the maximum and minimum values of the cross signal lies in a narrow band.
  • phase shift between the lateral acceleration and the difference value is determined and evaluated according to criteria which enable a determination of driving situations.
  • the invention further relates to a device for stabilizing a combination, which has an ESP driving stability control, with a yaw rate sensor for detecting the yaw rate and a vehicle model for forming a reference yaw rate, with a determination unit which determines a difference value from the yaw rate and the reference yaw rate, with a control unit, which controls measures to stabilize the vehicle as a function of data, which are obtained from the course of the difference value and are evaluated according to criteria which indicate unstable driving behavior
  • An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below.
  • Fig. 1 a vehicle with ESP control system
  • FIG. 2 shows the signal curve of the differential value of the vibrating towing vehicle.
  • FIG. 3 shows the signals of a vibrating towing vehicle.
  • FIG. 4 shows a simplified flow diagram of the control
  • Fig. 5 is a simplified block diagram for calculating the difference value ⁇
  • the signal curve a) shows a sinusoidal curve of the yaw rate ⁇ and the difference value ⁇ from the model yaw rate and the measured yaw rate without the driver steering. Without a corresponding steering angle profile, the profile of the yaw rate and the difference between the measured yaw rate and the model-based yaw rate are almost the same.
  • FIG. 3 b) shows the signal curve which arises, for example, during a wagging maneuver when the vibration is generated solely by the steering angle curve, in which the vehicle can follow the driver's driving behavior shown in the vehicle model.
  • the difference value considered here is zero, since no deviation between the measured yaw rate and the model-based yaw rate is determined; the vehicle follows the steering angle specified by the driver.
  • Figure 3 c) shows the signal curve during dynamic frond maneuvers.
  • the vibration is generated solely by the steering angle curve due to the rapid changes in the steering angle, ie at high steering angle speeds.
  • the sinusoidal course of the difference value is essentially based on the fact that the vehicle can no longer follow the vehicle model; ie the model yaw rate determined in the vehicle model no longer corresponds to the measured yaw rate, since the vehicle can no longer immediately implement the dynamic steering angle changes.
  • FIG. 1 schematically shows a vehicle with ESP control system, brake system, sensors and communication options.
  • the four wheels are labeled 15, 16, 20, 21.
  • a wheel sensor 22 to 25 is provided on each of the wheels 15, 16, 20, 21.
  • the signals are fed to an electronic control unit 28 which determines the vehicle speed v from the wheel speeds on the basis of predetermined criteria.
  • a yaw rate sensor 26, a lateral acceleration sensor 27 and a steering wheel angle sensor 29 are connected to the component 28.
  • Each wheel also has an individually controllable wheel brake 30 to 33.
  • These brakes are operated hydraulically and receive pressurized hydraulic fluid via hydraulic lines 34 to 37.
  • the brake pressure is set via a valve block 38, the valve block being controlled independently by driver electrical signals which are generated in the electronic control unit 28.
  • the driver can control brake pressure in the hydraulic lines via a master cylinder actuated by a brake pedal.
  • Pressure sensors P are provided in the master cylinder or the hydraulic lines, by means of which the driver's braking request can be detected.
  • the electronic control unit is connected to the engine control unit via an interface (CAN)
  • the equipment elements via the ESP control system with brake system, sensors and communication options
  • a conventional ESP intervention is used to create additional torque through targeted intervention on the individual brakes of a vehicle, which changes the actually measured yaw angle change per time unit (actual yaw rate ⁇ ) to the yaw angle change per time unit influenced by the driver ( Reference or model or target yaw rate ⁇ OT “) leads.
  • Input variables which result from the curved path desired by the driver, are supplied to a vehicle model circuit which, based on the known single-track model or another driving model, from these input variables and parameters characteristic of the driving behavior of the vehicle, predetermined but also by the properties of the environment variables, a model yaw rate ( ⁇ desired), it is determined which is compared with the measured actual yaw rate (.psi.i St).
  • the difference between the model / actual yaw rate ( ⁇ ) is converted by means of a so-called yaw moment controller into an additional yaw moment MQ, which forms the input variable of a distribution logic.
  • a distribution logic determines the brake pressure to be applied to the individual brakes, possibly as a function of a driver's braking request requesting a specific brake pressure at the wheel brakes. In addition to the braking effect that may be desired, this should also generate an additional torque on the vehicle, which supports the driving behavior of the vehicle in the direction of the driver's desire to steer.
  • FIG. 5 shows schematically the part of the ECU 28 in which the difference value ⁇ is calculated.
  • the ECU 28 has a vehicle model 50 for forming a model yaw rate. At least the steering angle and the vehicle speed vRef are supplied to the vehicle model 50; Further data that can go into the model are the lateral acceleration, the measured yaw rate and a coefficient of friction determined in a friction coefficient and situation detection.
  • the model yaw rate is formed from the input signals in the model.
  • the model yaw rate is compared with the yaw rate detected by the yaw rate sensor 26 and the difference value is determined from the yaw rate and the model yaw rate.
  • the difference value ⁇ / ⁇ / tw is weighted by a factor formed as a function of the model yaw rate change and filtered in the filter 52.
  • the factor ⁇ 0 prevents the error detection described in connection with FIG. 3c).
  • FIG. 2 shows the signal curve of the difference value of a vibrating towing vehicle.
  • the method includes a module for analyzing the course of the difference in the model / actual yaw rate ⁇ .
  • the module detects zero crossings 60, 61 of the difference value to be used for the analysis between the model yaw rate and the measured yaw rate and determines the time between two zero crossings. This gives you the vibration frequency.
  • a half-wave is only recognized as valid if the frequency determined is within a typical band (approx. 0.5-1.5 Hz).
  • a half-wave is only valid if the amplitude between two zero crossings has exceeded a certain threshold. The number of valid half-waves is counted. If the number of valid half-waves exceeds a threshold value, the difference value condition for the detection of a lurching team is fulfilled.
  • the model yaw rate By observing the difference between the model yaw rate and the measured yaw rate, steering movements of the driver are taken into account directly in the detection signal. For example, if the driver performs a wagging maneuver at low vehicle speed with a low steering angular speed, the measured yaw rate shows a course that could suggest a wobbling team, but the model yaw rate shows the same course when wagging, so that the difference signal is close to zero, and an error detection is excluded. This design of the method thus avoids error detection by waving. In addition, this method simplifies the detection of lurching combinations in the curve. When cornering, the yaw rate is offset so that the oscillation no longer oscillates around the zero point, but around this offset. This makes detection difficult.
  • control deviation between the actual and model yaw rate is additionally weighted by a factor that is calculated depending on the model yaw rate.
  • the factor is multiplied by the difference value or difference value signal, so that if the model yaw rate changes quickly, a small difference value results, so detection is only permitted in the case of extreme vibrations, otherwise it is avoided. This takes into account the fact that the vehicle can no longer follow the vehicle model during fast steering movements, so that the difference between the model yaw rate and the measured yaw rate shows a signal curve which would lead to error detections.
  • Another particularly advantageous embodiment of the method provides that the number of half-waves required is dependent on the frequency of the oscillation. The more half-waves are required, the more reliable the detection against error detection. At low frequencies, however, it may take a long time to request large numbers of half-waves. too long until an intervention can take place. It is therefore advantageous to intervene at low frequencies even with low half-wave numbers, but to request more half-waves at high frequencies.
  • Another particularly advantageous embodiment of the method provides that the required vibration amplitudes are speed-dependent. At high speeds, vibrations are more critical than at low ones. Therefore, at high trailer speeds, even small differential value vibrations are recognized, while at low speeds the threshold is raised. Another particularly advantageous embodiment of the method provides for separate entry and exit thresholds for the difference value amplitudes. An intervention takes place only when the yaw rate exceeds the high threshold. In the following, the intervention is only ended when the threshold falls below a lower threshold. This ensures that there is a defined intervention and that the controller is not constantly activated and deactivated.
  • the method includes a module for analyzing the transverse acceleration curve. Maxima and minima of the signal are determined. The frequency can be determined from the time intervals between maxima and minima. The frequency must correspond approximately to the frequency of the difference value signal. The position of the maxima and minima of the lateral acceleration signal is compared with the position of the maxima and minima of the difference value signal. The phase shift between the differential value and the lateral acceleration can be calculated from this. The phase position is different when driving over a wavy road than when driving with lurching teams. The phase shift is small for lurching teams. This criterion is checked and, if the phase shift is too great, the detection of a lurching team is prohibited.
  • Another particularly advantageous embodiment of the method provides for preventing incorrect adjustments by means of several additional plausibility checks of the cross signals.
  • the following signal curves are untypical for lurching teams and therefore lead to the prevention or termination of interventions:
  • the frequency of the cross signals lies outside the typical frequency band. • The amplitude of the cross signals decreases sharply.
  • the absolute value of the mean value of the lateral acceleration is too high (extreme cornering; with such maneuvers, wobbling teams are implausible).
  • FIG. 4 shows in simplified form the logical processes in the control:
  • step 40 Based on the yaw rate difference 41 ( ⁇ ) determined from the model and measured yaw rate in the ESP vehicle model (see, for example, the driving stability control according to FIGS. 1 and 2 and its description in DE 195 15 056, which is to be part of this application), step 40 the difference value 41 filtered. This means that the difference value 41 passes through a low pass, so that no extreme peaks occur.
  • Step 42 includes the search for half-cells in the input signal, which are analyzed on the basis of two zero crossings, a maximum, a minimum amplitude and a defined initial slope.
  • the diamond 43 queries whether the half wave has been recognized. If this is not the case, the system switches back to step 42 and the search for half-waves is continued. If the half-wave was recognized on the basis of the above criteria, its validity is checked in diamond 44. The following criteria are queried:
  • the hysteresis band must be exited after a certain time
  • the lateral acceleration must not be greater than a certain value
  • the lateral acceleration must have the same sign at the time of the maximum of the half wave
  • the lateral acceleration must have a half-wave of approximately the same duration
  • the model yaw rate must be a certain amount lower than the vehicle yaw rate
  • the half-wave counter in step 45 is incremented. If there is a clear decrease in amplitude (current amplitude only X% of the previous amplitude), the counter is not incremented but retains its value, which can lead to a later entry into the control. If the criteria are not all met, the half-wave counter is reset to zero in step 48. It is determined in diamond 46 whether N half-waves are recognized. This triggers deceleration control of the vehicle in step 47.
  • the criteria enable control in cornering and even when the driver is steering.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Gespanns, mit einem Zugfahrzeug und einem durch das Zugfahrzeug bewegten Anhänger, bei dem das Zugfahrzeug im Hinblick auf Schlingerbewegungen überwacht wird und beim Erkennen von tatsächlichem oder erwarteten instabilem Fahrverhalten des Zugfahrzeugs oder Gespanns fahrstabilisierende Massnahmen ergriffen werden. Um einen fahrstabilisierenden Eingriff an dem Zugfahrzeug rechtzeitig ausführen zu können und Fehlanregungen zu vermeiden ist vorgesehen, dass die Gierwinkelgeschwindigkeit erfasst und die fahrstabilisierenden Massnahmen in Abhängigkeit von Daten gesteuert werden, die mindestens aus dem Verlauf der Gierwinkelgeschwindigkeit gewonnen und nach Kriterien ausgewertet werden, die auf ein instabiles Fahrverhalten hinweisen.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Stabilisieren eines Gespanns
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns, mit einem Zugfahrzeug und einem durch das Zugfahrzeug bewegten Anhänger, bei dem das Zugfahrzeug im Hinblick auf Schlingerbewegungen überwacht wird und beim Erkennen von tatsächlichem oder erwarteten instabilem Fahrverhalten des Zugfahrzeugs oder Gespanns fahrstabilisierende Maßnahmen ergriffen werden.
Das Verfahren zielt darauf ab, die Instabilitäten bei Fahrzeuggespannen (Kraftfahrzeug mit Anhänger) , speziell von Kombinationen aus PKW und beliebigen Anhängern, insbesondere Wohnanhängern zu erkennen und auszuregeln, bevor Fahrzustände auftreten, die vom Fahrer nicht mehr beherrscht werden können. Diese instabilen Zustände sind das bei Gespannen bekannte Schlingern und gegenphasige Aufschaukeln von Zugfahrzeug und Anhänger sowie sich anbahnende Überrollzustände bei zu hoher Querbeschleunigung im Falle von Ausweichmanövern, Spurwechseln, Seitenwind, Fahrbahnstörungen oder hastigen Lenkanforderungen durch den Fahrer.
Je nach Fahrgeschwindigkeit können die Schwingungen abklingen, konstant bleiben oder sich verstärken (ungedämpfte Schwingung) . Bleiben die Schwingungen konstant, so hat das Gespann die kritische Geschwindigkeit erreicht. Oberhalb dieser Geschwindigkeitsschwelle ist ein Gespann instabil, darunter stabil, d.h. eventuelle Schwingungen klingen ab. Die Höhe dieser kritischen Geschwindigkeit ist abhängig von den Geometriedaten, den Reifensteifigkeiten, dem Gewicht und der Gewichtsverteilung des Zugfahrzeugs und des Anhängers . Außerdem ist die kritische Geschwindigkeit bei gebremster Fahrt niedriger, als bei Konstantfahrt. Bei beschleunigter Fahrt ist sie wiederum höher als bei konstanter Fahrt.
Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen sind in verschiedenen Ausbildungen bekannt (DE 199 53 413 AI, DE 199 13 342 AI, DE 197 42 707 AI, DE 100 34 222 AI, DE 199 64 048 AI) .
Aus der DE 197 42 702 C2 ist eine Einrichtung zum Dämpfen von Schlingerbewegungen für mindestens einen von einem Zugfahrzeug gezogenen Anhänger bekannt, bei dem die Winkelgeschwindigkeit des Anhängers um den Momentanpol oder der Knickwinkel um den Momentanpol erfasst und differenziert wird, und zur Regelung der Radbremsen des Anhängers heran gezogen wird. Als Sensoren für die Winkelgeschwindigkeit dienen Beschleunigungsmesser in unterschiedlicher Lage. Die DE 199 64 048 AI sieht ebenfalls einen Querbeschleunigungs- sensor oder einen Gierratensensor vor, mittels denen die Schlingerbewegung ermittelt werden soll. Nach Auswertung des Signals soll dem Fahrzeug ein periodisches Giermoment eingeprägt werden. Die DE 100 34 222 AI ermittelt einen Zeitpunkt zum phasenrichtigen Bremseingriff, der in Abhängigkeit von der Frequenzgröße und der Phasengröße der Schlingerbewegung gebildet wird.
Darüber hinaus ist es aus der EP 0765 787 Bl bekannt, fahrverzögernde Maßnahmen zu ergreifen, wenn die Amplitude einer querdynamischen, innerhalb eines Frequenzbandes schwingenden Fahrzeuggröße einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und wenn eine Lenkbewegungsgröße eine vorgegebene Schwelle nicht überschreitet. Als am Fahrzeug gemessene Fahrzeuggröße wird hier ebenfalls die Querbeschleunigung und/oder die Gierwinkelgeschwindigkeit (Gierrate) herangezogen. Dabei ist es nötig, den Lenkwinkel in Hinblick auf eine vorgegebene Schwelle zu überwachen, um die fahrzeugverzögernden Maßnahmen nur dann zu ergreifen, wenn der Lenkwinkel möglichst konstant ist.
Zusammenfassend last sich die Stabilisierungsstrategie aller Ausführungsvarianten wie Folgt zusammenfassen:
• Erkennung des Schlingerns durch Auswertung der Sensorinformationen, wobei sämtliche Sensoren vorteilhaft im Zugfahrzeug oder Anhänger untergebracht sind.
• Bei erkannter instabiler Situation erfolgt ein Abbremsen des Fahrzeugs durch Reduzierung des Motormoments und Druckaufbau in den Radbremsen des Zugfahrzeugs.
• Zusätzlich oder Alternativ erfolgt das Aufbringen eines Moments um die Hochachse des Zugfahrzeugs, welches der vom Anhänger auf das Zugfahrzeug übertragenen Kraft entgegenwirkt und somit die Schwingung bedämpft.
Die Erkennung des Schlingerns eines Gespanns beruht hauptsächlich auf der Tatsache, dass die Gierrate oder Querbeschleunigung einen nahezu sinusförmigen Verlauf zeigt, dessen Frequenz in einem typischen Band liegt, ohne dass der Fahrer entsprechende Lenkbewegungen durchführt, die zu dem beobachteten Quergrößenverlauf führen würden. Problematisch an dieser ErkennungsStrategie ist, dass es noch andere Manöver gibt, die ähnliche Signalverläufe erzeugen. So können z.B. bei Kurvenfahrten mit konstantem Lenkwinkel Aufbau- schwingungen entstehen, die ebenfalls sinusförmige Quergrößenverlaufe entstehen lassen. Eine weitere Möglichkeit solche Quergrößenverläufe zu erhalten ist, über unebene Straßen zu fahren, insbesondere wellige Fahrbahnen, speziell wechselseitige Bodenwellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die instabiles Fahrverhalten zuverlässig erkennen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Gierwinkelgeschwindigkeit erfasst und die fahrstabilisierenden Maßnahmen in Abhängigkeit von einem Differenzwert gesteuert werden, der aus der erfassten Gierwinkelgeschwindigkeit und einer modellbasierten Gierwinkelgeschwindigkeit gebildet und nach Kriterien ausgewertet wird, die auf ein instabiles Fahrverhalten hinweisen.
Vorteilhaft werden durch das Verfahren schlingernde Gespanne, insbesondere PKW-Anhänger-Gespanne, zuverlässig erkannt. Dabei wird aus der gemessenen Gierrate und der modellbasierten Referenzgierrate ein Differenzwert Δψ generiert, der die Abweichung des Fahrzeugs gegenüber der durch die Lenkradstellung vorgegebenen Bahn repräsentiert. Da dieser Differenzwert nur noch die Abweichung von der gewünschten Bahn darstellt, erfolgt durch die Überwachung des Differenzwertes die Beurteilung von Schwingungen unabhängig von einer durch z.B. Lenkeinschlag durchfahrenen Kurvenbahn. Vorzugsweise wird er Differenzwert in einem Tiefpass-Filter gefiltert um Signalspitzen abzuschneiden, die von der Reibwertermittlung ausgelöst werden. Darüber hinaus werden Fehlerkennungen und damit Fehlanregelungen vermieden. Das Verfahren und die Einrichtung erfordern vorteilhaft nur eine Sensorik die in einer ESP-Fahrstabilitätsregelung vorhanden ist.
Dabei erfolgt über die von einem Drehratensensor gemessenen und in einer ESP Fahrdynamikregelung abgeleiteten und logisch mit der ESP RegelungsStrategie verknüpften Daten, in die Daten eines Kraftfahrzeugs einbezogen werden können, eine Generierung eines Ansteuersignais für einen Elektromotor einer Hydraulikpumpe, die einen Bremsdruck erzeugt und damit die Radbremse des Zugfahrzeugs oder Anhängers betätigt. AI- ternativ oder zusätzlich kann auch ein Aktuator einer Überlagerungslenkung angesteuert werden. Durch die Einbre sung eines Rades vorzugsweise des Zugfahrzeugs oder durch die Einbremsung aller Räder des Zugfahrzeugs mit gleichem oder unterschiedlichem Bremsdruck entsprechend einer ESP Regelstrategie, können durch Abbau der FahrZeuggeschwindigkeit und/oder der Seitenkräfte an einem Rad mit erhöhtem Bremsdruck und/oder der Erhöhung der Längskräfte die sensorisch erfassten Instabilitäten des Gespanns korrigiert und die ggf. zu hohe Querdynamik des Gespanns abgebaut werden.
Vorteilhaft ist, dass die Frequenz und die Amplitude jeder Halbwelle des Differenzwertes ermittelt, mit gespeicherten Werten verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis die Schlingerbewegung des Gespanns bewertet wird.
Vorteilhaft erhält man die Schwingungsfrequenz des Gespanns- dadurch, dass die Frequenz aus den Nulldurchgängen und der Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen der Gierwinkelgeschwindigkeit ermittelt wird.
Die Bedingung zur Erkennung eines schlingernden, instabilen Gespanns wird vorteilhaft durch die Schritte erfüllt: Zählen der Anzahl der Halbwellen des Differenzwertes, .bei denen die Amplitude jeder Halbwelle einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, Zählen jeder positiven und negativen Halbwelle der ermittelten Frequenz, wenn jede positive und negative Halbwelle innerhalb eines durch einen oberen und unteren Schwellenwert definierten Bandes liegt und Vergleichen des Werts der gezählten Halbwellen mit einem eine Anzahl von Halbwellen wiedergebenden Schwellenwert, wobei beim Erreichen oder Überschreiten des Schwellenwerts fahrstabilisierenden Maßnahmen eingeleitet werden. Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Bedingungen kontinuierlich erfüllt und die Halbwellen fortlaufend gezählt werden, damit der eine Anzahl von Halbwellen wiedergebende Schwellenwert erreicht bzw. überschritten wird. Der eine Anzahl von Halbwellen wiedergebende Schwellenwert kann vorteilhaft in Abhängigkeit von der Frequenz bestimmt werden, wobei bei kleinen Frequenzen der Schwellenwert bei einer geringeren Anzahl von Halbwellen als bei einer hohen Frequenz erreicht oder überschritten wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der die Amplitude wiedergebende Schwellenwert jeder Halbwelle mindestens in Abhängigkeit von Größen bestimmt wird, die die Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs oder Gespanns oder Anhängers repräsentieren. Dabei ist vorgesehen, dass bei Größen, die eine hohe Geschwindigkeit beschreiben, der Schwellenwert bei geringeren Amplituden als bei Größen, die eine geringe Geschwindigkeit beschreiben, erreicht oder überschritten wird.
Um zu vermeiden, dass der Regler (ESP-Fahrstabilitätsregler) ständig aktiviert und wieder deaktiviert wird, werden nur eine aufeinanderfolgende Anzahl von Halbwellen der Gierwinkelgeschwindigkeit gezählt, bei denen die Amplitude jeder Halbwelle einen Eintrittsschwellenwert erreicht oder überschreitet und dass beim Erreichen oder Unterschreiten nur eines Austrittsschwellenwerts, der unterhalb des Eintrittsschwellenwerts liegt, die fahrstabilisierenden Maßnahmen beendet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Daten aus dem Verlauf des Differenzwerts gebildet werden. Dabei wird die modellbasierte Gierwinkelgeschwindigkeit in einem Fahrzeugmodell berechnet, das vorteilhaft Bestandteil einer ESP-Fahrstabilitätsregelung ist. In dem Fahrzeugmodell, insbesondere dem Einspurmodell, wird die Modellgierrate im wesentlichen aus dem Lenkwinkel, der Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit) gebildet. Überraschend hat sich gezeigt, dass bei schnellen Lenkwinkeländerungen, d.h. bei hohen Lenkwinkelgeschwindigkeiten, Abweichungen im Fahrzeugmodell generiert werden, die zu einem Signalverlauf führen, der mit dem beobachteten Signalverlauf beim Schlingern des Gespanns verwechselbar ist. Es wird vermutet, dass diese Abweichungen in den Reaktionszeiten der Signalgenerierung einerseits und der verzögerten Fahrzeugreaktion andererseits zu suchen sind. Um diese Fehlerkennungen zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der Differenzwert mit einem Wert, insbesondere einem Faktor, gewichtet wird, der in Abhängigkeit von der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder der Lenkwinkelbeschleunigung oder vorzugsweise der Modell- bzw. Referenzgierratenabweichung gebildet wird. Denn es hat sich herausgestellt, dass die Modellgierratenabweichung bzw. Mo- dellgierratengeschwindigkeit zum Filtern des Differenzwertes am geeignetsten ist, da in sie die Fahrzeuggeschwindigkeit vRef und die Lenkwinkelgeschwindigkeit δ eingehen.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Querbeschleunigung erfasst und der Verlauf der Querbeschleunigung nach Kriterien ausgewertet wird, die eine Plausibilitätsüberprüfung der Daten ermöglicht, die aus dem Verlauf des Differenzwerts gewonnen und nach Kriterien ausgewertet werden, die auf ein instabiles Fahrverhalten hinweisen.
Die Plausibilität wird überprüft, indem die Maximal- und Minimalwerte der Querbeschleunigung und deren zeitlichen Abstände ermittelt, die Frequenz bestimmt und mit der Frequenz des Differenzwerts verglichen wird.
Die Plausibilität wird zusätzlich überprüft und das Verfahren beendet bzw. die fahrstabilisierenden Maßnahmen abgebrochen, wenn mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: Die Frequenz aus einem Quersignal bzw. einer Quergröße, wie- der Querbeschleunigung und/oder dem Differenzwert, erreicht oder über- bzw. unterschreitet einen oberen oder unteren Schwellenwert;
Die Frequenz aus dem Quersignal verändert sich relativ zur Frequenz aus dem Differenzwert hin zu einem oberen oder unteren Grenzwert;
Der Absolutwert des Mittelwerts des Quersignals überschreitet einen Schwellenwert;
Die Amplitude des Quersignals verringert sich mit großem Gradienten;
Die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten des Quersignals liegt in einem schmalen Band.
Da bei schlingernden Gespannen die Phasenverschiebung klein ist, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Phasenverschiebung zwischen der Querbeschleunigung und dem Differenzwert ermittelt und nach Kriterien bewertet wird, die eine Bestimmung von Fahrsituationen ermöglichen.
Vorteilhaft ist, dass beim Überschreiten eines Schwellenwerts, der eine große Phasenverschiebung wiedergibt, ein Abbruch der fahrstabilisierenden Maßnahmen bzw. eine Beendigung des Verfahrens eingeleitet wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Gespanns, die eine ESP Fahrstabilitats- regelung aufweist, mit einem Gierratensensor zum Erfassen der Gierwinkelgeschwindigkeit und einem Fahrzeugmodell zum Bilden einer Referenzgierwinkelgeschwindigkeit, mit einer Ermittlungseinheit, die aus der Gierwinkelgeschwindigkeit und der Referenzgierwinkelgeschwindigkeit einen Differenzwert ermittelt, mit einer Steuereinheit, die fahrstabilisierende Maßnahmen in Abhängigkeit von Daten steuert, die aus dem Verlauf des Differenzwerts gewonnen und nach Kriterien ausgewertet werden, die auf ein instabiles Fahrverhalten hinweisen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1. ein Fahrzeug mit ESP Regelungssystem
Fig. 2 den Signalverlauf des Differenzwertes des schwingenden Zugfahrzeugs Fig. 3 die Signale eines schwingenden Zugfahzeugs Fig. 4 ein vereinfachtes AblaufSchema der Regelung
Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Berechnung von dem Differenzwert Δψ
Bevor auf das eigentliche Verfahren eingegangen wird, soll anhand der Figur 3 schematisch der Signalverlauf der Schwingung der Gierrate (Strich-Punkt) , des Lenkwinkels (Strich- Strich) und des Differenzwerts aus gemessener Gierrate und Modell- oder Referenzgierrate in Abhängigkeit von einem Wedelmanöver bzw. slalomartigen Ausweichen von Hindernissen erläutert werden. Der Signalverlauf a) zeigt einen sinusförmigen Verlauf der Gierrate ψ und des Differenzwertes Δψ aus Modellgierrate und gemessener Gierrate ohne dass der Fahrer lenkt. Ohne korrespondierenden Lenkwinkelverlauf ist der Verlauf der Gierrate und der Differenzwert aus gemessener Gierrate und modellbasierter Gierrate nahezu gleich.
Figur 3 b) stellt den Signalverlauf dar, der z.B. bei einem Wedelmanöver entsteht, wenn die Schwingung allein durch den Lenkwinkelverlauf erzeugt wird, bei dem das Fahrzeug dem im Fahrzeugmodell abgebildeten Fahrverhalten des Fahrers folgen kann. Hier ist der betrachtete Differenzwert Null, da keine Abweichung zwischen gemessener Gierrate und modellbasierter Gierrate ermittelt wird; das Fahrzeug folgt dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel. Figur 3 c) zeigt den Signalverlauf bei dynamischen Wedelmanövern. Hier wird die Schwingung allein durch den Lenkwinkelverlauf aufgrund der schnellen Lenkwinkeländerungen, d.h. bei hohen Lenkwinkelgeschwindigkeiten, erzeugt. Der sinusförmige Verlauf des Differenzwertes beruht dabei im wesentlichen darin, dass das Fahrzeug dem Fahrzeugmodell nicht mehr folgen kann; d.h. die im Fahrzeugmodell ermittelte Modellgierrate stimmt mit der gemessen Gierrate nicht mehr überein, da das Fahrzeug die dynamischen Lenkwinkeländerungen nicht mehr sofort umsetzen kann.
In den Fig. 1 ist ein Fahrzeug mit ESP-RegelungsSystem, Bremsanlage, Sensorik und Kommunikationsmöglichkeiten schematisch dargestellt. Die vier Räder sind mit 15, 16, 20, 21 bezeichnet. An jedem der Räder 15, 16, 20, 21 ist je ein Radsensor 22 bis 25 vorgesehen. Die Signale werden einer Elektronik-Steuereinheit 28 zugeführt, die anhand vorgegebener Kriterien aus den Raddrehzahlen die Fahrzeuggeschwindigkeit v ermittelt. Weiterhin sind ein Gierratensensor 26, ein Querbeschleunigungssensor 27 und ein Lenkradwinkelsensor 29 mit der Komponente 28 verbunden. Jedes Rad weist außerdem eine individuell ansteuerbare Radbremse 30 bis 33 auf. Diese Bremsen werden hydraulisch betrieben und empfangen unter Druck stehendes Hydraulikfluid über Hydraulikleitungen 34 bis 37. Der Bremsdruck wird über einen Ventilblock 38 eingestellt, wobei der Ventilblock von elektrischen Signalen Fahrer unabhängig angesteuert wird, die in der elektronischen Steuereinheit 28 erzeugt werden. Über ein von einem Bremspedal betätigten Hauptzylinder kann von dem Fahrer Bremsdruck in die Hydraulikleitungen eingesteuert werden. In dem Hauptzylinder bzw. den Hydraulikleitungen sind Drucksensoren P vorgesehen, mittels denen der Fahrerbremswunsch erfaßt werden kann. Über eine Schnittstelle (CAN) ist die Elektronik-Steuereinheit mit dem Motorsteuergerät verbunden Über das ESP-RegelungsSystem mit Bremsanlage, Sensorik und Kommunikationsmöglichkeiten das die Ausstattungselemente
• vier Raddrehzahlsensoren
• Drucksensor (Bremsdruck im Hauptzylinder p^^ )
• Querbeschleunigungssensor (Querbeschleunigungssignal abt , Querneigungswinkel α )
• Gierratensensor (ψ )
• Lenkradwinkelsensor (Lenkwinkel δ , Lenkwinkelgeschwindigkeit δ )
• individuell ansteuerbare Radbremsen
• Hydraulikeinheit (HCU)
• Elektronik-Steuereinheit (ECU) aufweist, lässt sich eine Aussage über die jeweilige Fahrsituation und damit über eine Bestimmung der Ein- und Austrittsbedingungen eine aktivierte bzw. deaktivierte Regelungssituation realisieren. Damit ist eine Hauptkomponente des Verfahrens zur Stabilisierung von Gespannen, die Fahrsi- tuationserkennung, möglich, während die andere Hauptkomponente, die Interaktion mit dem Bremssystem, ebenfalls auf die wesentlichen Komponenten der Fahrstabilisationsregelung zurückgreift.
Ein konventioneller ESP-Eingriff dient dazu, durch gezielte Eingriffe an den einzelnen Bremsen eines Fahrzeugs ein zusätzliches Drehmoment zu schaffen, welches die tatsächlich gemessene Gierwinkelanderung pro Zeiteinheit (Ist- GierrateΨω) eines Fahrzeugs zu der von dem Fahrer beein- flussten Gierwinkeländerung pro Zeiteinheit (Referenz- bzw. Modell- bzw. Soll-Gierrate ΨOT„ ) hinführt. Dabei werden die
Eingangsgrößen, welche aus der von dem Fahrer gewünschten Kurvenbahn resultieren, einer Fahrzeugmodellschaltung zugeführt, welche anhand des bekannten Einspurmodells oder eines anderen Fahrmodells aus diesen Eingangsgrößen und für das Fahrverhalten des Fahrzeugs charakteristischen Parametern, aber auch durch die Eigenschaften der Umgebung vorgegebenen Größen eine Modellgierrate (Ψsoll) , bestimmt, die mit der gemessenen tatsächlichen Gierrate (ΨiSt) verglichen wird. Die Differenz der Modell-/Ist-Gierrate (ΔΨ) wird mittels eines sogenannten Giermomentreglers in ein zusätzliches Giermoment MQ umgerechnet, welches die Eingangsgröße einer Verteilungslogik bildet.
Eine Verteilungslogik bestimmt wiederum, ggf. in Abhängigkeit von einem einen bestimmten Bremsdruck an den Radbremsen anfordernden Bremswunsch des Fahrers, den an den einzelnen Bremsen aufzubringenden Bremsdruck. Dieser soll zusätzlich zu der gegebenenfalls erwünschten Bremswirkung noch ein zusätzliches Drehmoment an dem Fahrzeug erzeugen, welches das Fahrverhalten des Fahrzeugs in Richtung des Lenkwunsches des Fahrers unterstützt.
Figur 5 zeigt schematisch den Teil der ECU 28, in dem die Berechnung des Differenzwerts Δψ erfolgt. Die ECU 28 weist ein Fahrzeugmodell 50 zum Bilden einer Modellgierrate auf. Dem Fahrzeugmodell 50 wird mindestens der Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit vRef zugeführt; weitere Daten die in das Modell eingehen können sind die Querbeschleunigung, die gemessene Gierrate und ein in einer Reibwert- und Situationserkennung ermittelter Reibwert. Aus den Eingangssignalen wird in dem Modell die Modellgierrate gebildet. In der Ermittlungseinheit 51 wird die Modellgierrate mit der mit dem Gierratensensor 26 erfassten Gierrate verglichen und aus der Gierrate und der Modellgierrate der Differenzwert ermittelt. Der Differenzwert Δψ /</twird von einem in Abhängigkeit von der Modellgierratenänderung gebildeten Faktor gewichtet und in dem Filter 52 gefiltert. Der Faktor ≠ 0 verhindert dabei die in Zusammenhang mit Fig. 3c) beschriebene Fehlerkennung.
In Figur 2 ist der Signalverlauf des Differenzwertes eines schwingenden Zugfahrzeugs abgebildet. Als erstes Bestandteil der Erkennung beinhaltet das Verfahren ein Modul zur Analyse des Verlaufs der Differenz der Mo- dell-/Ist-Gierrate Δψ . Das Modul detektiert Nulldurchgänge 60, 61 des zur Analyse heranzuziehenden Differenzwertes zwischen Modellgierrate und gemessener Gierrate und ermittelt die Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen. Dadurch erhält man die Schwingungsfrequenz. Eine Halbwelle wird nur dann als gültig erkannt, wenn die ermittelte Frequenz innerhalb eines typischen Bands liegt (ca. 0,5-1,5 Hz). Weiterhin ist eine Halbwelle nur dann gültig, wenn die Amplitude zwischen zwei Nulldurchgängen eine bestimmte Schwelle überschritten hat. Die Anzahl der gültigen Halbwellen wird gezählt. Überschreitet die Anzahl der gültigen Halbwellen einen Schwellenwert, ist die Differenzwert-Bedingung zur Erkennung eines schlingernden Gespanns erfüllt.
Durch Beobachtung der Differenz zwischen Modellgierrate und gemessener Gierrate werden Lenkbewegungen des Fahrers direkt im Erkennungssignal berücksichtigt. Führt der Fahrer z.B. ein Wedelmanöver bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit mit geringer Lenkwinkelgeschwindigkeit durch, so zeigt zwar die gemessene Gierrate einen Verlauf, der auf ein schlingerndes Gespann schließen lassen könnte, die Modelgierrate zeigt jedoch beim Wedeln den gleichen Verlauf, sodass das Differenzsignal nahe Null ist, und eine Fehlerkennung ausgeschlossen wird. Durch diese Ausgestaltung der Methode werden somit Fehlerkennungen durch Wedeln vermieden. Zusätzlich wird durch diese Methode eine Erkennung schlingernder Gespanne in der Kurve vereinfacht. Bei Kurvenfahrt erhält die Gierrate einen Offset, sodass die Schwingung nicht mehr um den Nullpunkt schwingt, sondern um diesen Offset. Dadurch ist eine Erkennung erschwert. Verwendet man jedoch die Differenz zwischen Modellgierrate und gemessener Gierrate (Gierwinkelgeschwindigkeit) , so wird dieser Offset kompensiert. Das Erkennungssignal schwingt somit immer um Null. Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Regelabweichung zwischen Ist- und Modellgierrate zusätzlich durch einen Faktor gewichtet wird, der modellgieratengeschwindigkeitsabhängig berechnet wird. Je schneller die Modellgierratenänderung, desto kleiner wird der Faktor, der jedoch. immer >0 ist. Der Faktor wird mit dem Differenzwert bzw. Differenzwertsignal multipliziert, sodass bei schneller Änderung der Modellgierrate ein kleiner Differenzwert resultiert, die Erkennung also nur bei extremen Schwingungen erlaubt, sonst vermieden wird. Dadurch wird berücksichtigt, dass bei schnellen Lenkbewegungen das Fahrzeug dem Fahrzeugmodell nicht mehr folgen kann, sodass die Differenz zwischen Modellgierrate und gemessener Gierrate einen Signalverlauf zeigt, der zu Fehlerkennungen führen würde.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Anzahl der geforderten Halbwel- lenanzahl von der Frequenz der Schwingung abhängig ist. Je mehr Halbwellen gefordert werden, desto sicherer wird die Erkennung gegen Fehlerkennungen. Bei kleinen Frequenzen dauert es durch die Forderung großer Halbwellenanzahlen jedoch u.U. zu lange, bis ein Eingriff erfolgen kann. Daher ist es vorteilhaft, bei kleinen Frequenzen schon bei geringen Halbwellenanzahlen einzugreifen, bei hohen Frequenzen jedoch mehr Halbwellen zu fordern.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die geforderten Schwingungsamplituden geschwindigkeitsabhängig sind. Bei hohen Geschwindigkeiten sind Schwingungen kritischer als bei niedrigen. Daher erfolgt bei hohen Gespanngeschwindigkeiten schon bei kleinen Differenzwertschwingungen eine Erkennung, bei niedrigen Geschwindigkeiten dagegen wird die Schwelle angehoben. Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, getrennte Ein- und Austrittsschwellen für die Differenzwertamplituden vorzusehen. Ein Eingriff erfolgt erst dann, wenn die Gierrate die hohe Schwelle überschreitet. Im folgenden wird der Eingriff erst dann beendet, wenn eine niedrigere Austrittsschwelle unterschritten wird. Dies gewährleistet, dass es einen definierten Eingriff gibt und es nicht dazu kommt, dass der Regler ständig aktiviert und wieder deaktiviert wird.
Als zweiter Bestandteil der Erkennung beinhaltet das Verfahren ein Modul zur Analyse des Querbeschleunigungsverlaufs. Maxima und Minima des Signals werden ermittelt. Aus den zeitlichen Abständen zwischen Maxima und Minima kann die Frequenz ermittelt werden. Die Frequenz muss etwa der Frequenz des Differenzwertsignals entsprechen. Die Position der Maxima und Minima des Querbeschleunigungssignals wird mit der Position der Maxima und Minima des Differenzwertsignals verglichen. Daraus lässt sich die Phasenverschiebung zwischen Differenzwert und Querbeschleunigung berechnen. Die Phasenlage ist während Fahrten über welliger Fahrbahn anders als bei Fahrten mit schlingernden Gespannen. Bei schlingernden Gespannen ist die Phasenverschiebung klein. Dieses Kriterium wird geprüft und bei einer zu großen Phasenverschiebung die Erkennung eines schlingernden Gespanns verboten.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, durch mehrere zusätzliche Plausibili- tätsüberprüfungen der Quersignale Fehlanregelungen zu verhindern. Folgende Signalverläufe sind bei schlingernden Gespannen untypisch und führen daher zur Verhinderung bzw. zum Abbruch von Eingriffen:
• Frequenz der Quersignale verändert sich deutlich (wird signifikant kleiner oder größer) .
• Frequenz der Quersignale liegt außerhalb des typischen Frequenzbandes . • Die Amplitude der Quersignale nimmt stark ab.
• Differenz der Maxima und Minima der Quersignalverläufe ist klein.
Absolutwert des Mittelwerts der Querbeschleunigung liegt zu hoch (extreme Kurvenfahrt; bei solchen Manövern sind schlingernde Gespanne unplausibel) .
Figur 4 zeigt vereinfacht die logischen Abläufe bei der Regelung:
Ausgehend von der im ESP-Fahrzeugmodell (siehe beispielsweise die Fahrstabilitätsregelung gemäß Fig.l und 2 sowie deren Beschreibung in DE 195 15 056, die Bestandteil dieser Anmeldung sein soll) ermittelten Gierratendifferenz 41 (Δψ) aus Modell- und gemessener Gierrate, wird in Schritt 40 der Differenzwert 41 gefiltert. Das heißt, dass der Differenzwert 41 einen Tiefpass durchläuft, so daß keine extremen Spitzen auftreten. Schritt 42 umfasst die Suche nach Halbellen im Eingangssignal, die anhand zweier Nulldurchgänge, einem Maximum, einer Mindestamplitude und einer definierten Anfangssteigung analysiert werden. In der Raute 43 wird abgefragt, ob die Halbwelle erkannt wurde. Ist dies nicht der Fall, wird auf Schritt 42 zurückgeschaltet und die Suche nach Halbwellen fortgesetzt. Wurde die Halbwelle anhand der vorstehenden Kriterien erkannt, wird diese in Raute 44 auf ihre Gültigkeit hin überprüft. Dazu werden folgende Kriterien abgefragt :
■ das Maximum der Halbwelle muß einen bestimmten Wert überschreiten
■ der Abstand der Nulldruchgänge (Halbwellenlänge) muß im signifikanten Frequenzbereich liegen
■ das Hystereseband muß nach einer bestimmten Zeit verlassen werden
■ ab der zweiten gefundene Welle: - die Halbwellenlänge muß mit der vorhergehende übereinstimmen
- die Querbeschleunigung darf im Mittel nicht größer als ein bestimmter Wert sein
- die Querbeschleunigung muß im Zeitpunkt des Maximums der Halbwelle das gleiche Vorzeichen haben
- die Querbeschleunigung muß eine Halbwelle etwa gleicher Dauer aufweisen
- die Modellgierrate muß im Zeitpunkt des Maximums der Halbwelle das gleiche Vorzeichen haben
- die Modellgierrate muß um einen gewissen Betrag kleiner sein als die Fahrzeuggierrate
Sind diese Kriterien alle erfüllt ist die Halbwelle gültig und der Halbwellenzähler in Schritt 45 wird inkrementiert. Bei einer deutlichen Amplitudenabnahme (aktuelle Amplitude nur noch X% der vorhergehenden Amplitude) wird der Zähler nicht inkrementiert sondern behält seinen Wert bei, was zu einem späteren Eintritt in die Regelung führen kann. Sind die Kriterien nicht alle erfüllt, wird in Schritt 48 der Halbwellenzähler auf Null zurückgesetzt. In Raute 46 wird festgestellt ob N Halbwellen erkannt sind. Dies löst Schritt 47 eine Verzögerungsreglung des Fahrzeugs aus.
Die Kriterien ermöglichen eine Regelung in Kurvenfahrt und sogar bei Lenkbewegungen des Fahrers.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Stabilisieren eines Gespanns, mit einem Zugfahrzeug und einem durch das Zugfahrzeug bewegten Anhänger, bei dem das Zugfahrzeug im Hinblick auf Schlingerbewegungen überwacht wird und beim Erkennen von tatsächlichem oder erwarteten instabilem Fahrverhalten des Zugfahrzeugs oder Gespanns fahrstabilisierende Maßnahmen ergriffen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierwinkelgeschwindigkeit erfasst und die fahrstabilisierenden Maßnahmen in Abhängigkeit von einem Differenzwert gesteuert werden, der aus der erfassten Gierwinkelgeschwindigkeit und einer modellbasierten Gierwinkelgeschwindigkeit gebildet und nach Kriterien ausgewertet wird, die auf ein instabiles Fahrverhalten hinweisen .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz und die Amplitude jeder Halbwelle des Differenzwertes ermittelt, mit gespeicherten Werten verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis die Schlingerbewegung des Gespanns bewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz aus den Nulldurchgängen und der Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen des Differenzwertes ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Halbwellen des Differenzwertes gezählt werden, bei denen die Amplitude jeder Halbwelle einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und bei denen jede positive und negative Halbwelle der ermittelten Frequenz innerhalb eines durch einen oberen und unteren Schwellenwert definierten Bandes liegt und wobei beim Erreichen oder Über- schreiten eines eine Anzahl von Halbwellen wiedergebenden Schwellenwerts fahrstabilisierenden Maßnähmen eingeleitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Anzahl von Halbwellen wiedergebende Schwellenwert in Abhängigkeit von der Frequenz bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei kleinen Frequenzen der Schwellenwert bei einer geringeren Anzahl von Halbwellen als bei einer hohen Frequenz erreicht oder überschritten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die Amplitude wiedergebende Schwellenwert jeder Halbwelle mindestens in Abhängigkeit von Größen bestimmt wird, die die Geschwindigkeit des Zugfahrzeugs oder Gespanns oder Anhängers repräsentieren.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Größen, die eine hohe Geschwindigkeit beschreiben, der Schwellenwert bei geringeren Amplituden als bei Größen, die eine geringe Geschwindigkeit beschreiben, erreicht oder überschritten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 4, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine aufeinanderfolgende Anzahl von Halbwellen des Differenzwertes gezählt werden, bei denen die Amplitude jeder Halbwelle einen Eintrittsschwellenwert erreicht oder überschreitet und dass beim Erreichen oder Unterschreiten nur eines Austrittsschwellenwerts, der unterhalb des Eintrittsschwellenwerts liegt, die fahrstabilisierenden Maßnahmen beendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten aus dem Verlauf des Differenzwerts gebildet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzwert mit einem Wert gewichtet wird, der in Abhängigkeit von der Lenkwinkelgeschwindigkeit oder Lenkwinkelbeschleunigung oder der modellbasierten Gierwinkelgeschwindigkeit gebildet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbeschleunigung erfasst und der Verlauf der Querbeschleunigung nach Kriterien ausgewertet wird, die eine Plausibilitätsüberprüfung der Daten ermöglicht, die aus dem Verlauf des Differenzwerts gewonnen und nach Kriterien ausgewertet werden, die auf ein instabiles Fahrverhalten hinweisen.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Maxima— und Minimalwerte der Querbeschleunigung und deren zeitlichen Abstände ermittelt, die Frequenz bestimmt und mit der Frequenz des Differenzwerts verglichen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren beendet bzw. die fahrstabilisierenden Maßnahmen abgebrochen werden, wenn mindestens eine der folgenden Bedingungen erfüllt sind:
Die Frequenz aus einem Quersignal, insbesondere der Querbeschleunigung und/oder dem Differenzwert, erreicht oder über- bzw. unterschreitet einen oberen oder unteren Schwellenwert;
Die Frequenz aus dem Quersignal verändert sich relativ zur Frequenz aus dem Differenzwert hin zu einem oberen oder unteren Grenzwert. Der Absolutwert des Mittelwerts dem Quersignal überschreitet einen Schwellenwert.
Die Amplitude dem Quersignal verringert sich mit großem Gradienten.
Die Differenz zwischen den Maximal- und Minimalwerten des Quersignals liegt in einem schmalen Band.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverschiebung zwischen der Querbeschleunigung und dem Differenzwert ermittelt und nach Kriterien bewertet wird, die eine Bestimmung von Fahrsituationen ermöglichen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Überschreiten eines Schwellenwerts, der eine große Phasenverschiebung wiedergibt, ein Abbruch der fahrstabilisierenden Maßnahmen bzw. eine Beendigung des Verfahrens eingeleitet wird.
17. Einrichtung zum Stabilisieren eines Gespanns, mit einem Zugfahrzeug und einem durch das Zugfahrzeug bewegten Anhänger, bei dem das Zugfahrzeug im Hinblick auf Schlingerbewegungen überwacht wird und beim Erkennen von tatsächlichem oder erwarteten instabilem Fahrverhalten des Zugfahrzeugs oder Gespanns fahrstabilisierende Maßnahmen ergriffen werden, gekennzeichnet durch eine ESP Fahrstabilitätsregelung mit einem Gierratensensor zum Erfassen der Gierwinkelgeschwindigkeit und einem Fahrzeugmodell zum Bilden einer Referenzgierwinkelgeschwindigkeit, mit einer Ermittlungseinheit, die aus der Gierwinkelgeschwindigkeit und der Referenzgierwinkelgeschwindigkeit einen Differenzwert ermittelt, mit einer Steuereinheit, die fahrstabilisierende Maßnahmen in Abhängigkeit von Daten steuert, die aus dem Verlauf des Differenzwerts gewonnen und nach Kriterien ausgewertet werden, die auf ein instabiles Fahrverhalten hinweisen.
PCT/EP2003/050802 2002-11-08 2003-11-07 Verfahren und einrichtung zum stabilisieren eines gespanns WO2004041612A1 (de)

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