WO2005110826A1 - Verfahren zur spurhaltung und spurhaltesystem - Google Patents

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WO2005110826A1
WO2005110826A1 PCT/EP2005/005164 EP2005005164W WO2005110826A1 WO 2005110826 A1 WO2005110826 A1 WO 2005110826A1 EP 2005005164 W EP2005005164 W EP 2005005164W WO 2005110826 A1 WO2005110826 A1 WO 2005110826A1
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Markus Raab
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Daimlerchrysler Ag
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    • B60T2201/087—Lane monitoring; Lane Keeping Systems using active steering actuation

Definitions

  • the invention relates to a tracking method according to the preamble of claim 1 and a lane keeping system according to the preamble of claim 10.
  • Such a method and such a lane keeping system are known from EP 1 298 021 AI.
  • the current driving state of the vehicle is determined in a control unit and it is checked whether the vehicle has a tendency to deviate from one lane. If such a tendency to deviate from the lane is determined, drive or braking forces are determined for each vehicle wheel and in accordance with the current driving state of the vehicle, so that a correction yaw moment is generated which serves to get the vehicle off the lane to prevent.
  • the steering angle or the steering angle change is taken into account when determining the correction yaw moment.
  • a desired reaction on the steering wheel of the vehicle during the driver-independent intervention, in which a correction yaw moment is generated can be specified.
  • a desired steering angle or a steering angle variable correlated with the desired steering angle can be specified as the desired reaction on the steering wheel, which should occur during the generation of the correction yaw moment.
  • other steering angle sizes such as. B. the steering angle speed, the steering angle torque or the steering angle acceleration can be specified.
  • a target torque distribution is determined, which specifies how the wheel torques must be set in order to achieve the desired, predetermined reaction on the steering system or on the steering wheel.
  • a defined, predetermined reaction on the steering system can be achieved during the generation of the correction yaw moment, so that there is an optimized vehicle behavior or a safe steering feel for the driver.
  • the target torque distribution can indicate the distribution of the wheel torques between the front axle and the rear axle. It is possible for the target torque distribution to indicate the desired sum of the wheel torques on the front axle as the target front axle torque and the desired sum of the wheel torques on the rear axle as the target rear axle torque. By decoupling it is possible in a simple way, both the leaving the target Correction yaw moment counteracting lane as well as to achieve the desired reaction on the steering system or on the steering wheel.
  • the target torque distribution and in particular the target front axle torque is advantageously determined as a function of the target steering angle and / or of the actual steering angle and / or of a variable correlated with the target steering angle or the actual steering angle.
  • the desired reaction on the steering system is predetermined by the target steering angle or the actual steering angle or a variable correlated with these variables.
  • the target torque distribution and in particular the target rear axle torque is determined as a function of the target yaw rate and / or the actual yaw rate and / or of a variable correlated with the target yaw rate or the actual yaw rate ensures that not only the desired one Reaction is achieved on the steering system, but also the necessary correction yaw moment is set, so that it can be prevented that the vehicle leaves the target lane if this is possible due to the given physical limits.
  • vehicle parameters are, for example, the moment of inertia of the vehicle, the track width of the vehicle, the wheelbase of the vehicle, the axle kinematics - for example the steering wheel radius, caster, wheel load arm - and other variables that characterize the driving behavior of the vehicle. It is advantageous if the wheel torques for generating the correction yaw moment occur in addition to the wheel braking torques caused by a wheel individually by means of a wheel or axle-specific drive torque setting.
  • the wheel torque required on a respective wheel of the vehicle is thus formed by a wheel braking torque and a wheel driving torque. Accordingly, not only is there a brake intervention in the respective wheel brake device, but at the same time the drive torque applied to this wheel is also modified in order to achieve the required wheel torque.
  • 1 is a top view of a vehicle traveling on a road
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a lane keeping system in a block diagram-like representation
  • Fig. 3 is a schematic representation of forces acting on the vehicle and vehicle parameters
  • Fig. 4 shows an embodiment of a method according to the invention in the form of a flow chart.
  • FIG. 1 shows a vehicle 5 which is equipped with a lane keeping system 6.
  • the lane keeping system 6 has lane keeping detection means 7 for detecting the road ahead 8 in a detection area 12.
  • the lane detection means 7 can be, for example, imaging sensor means, such as a camera.
  • the of The lane data recorded in the lane detection means 7 are transmitted to a computing device 9, which calculates a target lane 10 from the recorded lane course. This can be done, for example, by evaluating the road edges or road markings 11.
  • the lane keeping system 6 also has a vehicle sensor system 15, which transmits driving state data such as the actual yaw rate ⁇ , the actual steering angle ⁇ L , the longitudinal vehicle speed v x , the transverse vehicle speed v y and the like to the computing device 9.
  • the computing device 9 can control a brake control device 16 of the brake system 17, a drive train control device 18 which drives the drive train (not shown in more detail) and a steering control device 19 of the steering system 20.
  • Driver 9 can therefore intervene independently in the braking system 17, the drive train and the steering system 20 of the vehicle via the computing device 9.
  • the computing device 9 can produce a wheel individual wheel torque for each vehicle wheel 22, which is formed from a wheel braking torque caused by the respectively assigned wheel braking device 23 and / or from a wheel caused by the drive train individual or axle-specific wheel driving torque is.
  • a target lane 10 can then be calculated from the course of the lane and the width of the lane.
  • Image processing algorithms are known per se, so they are not dealt with here.
  • the course of the road edge or the road marking 11 could also be used as the target lane 10.
  • the current course of travel 42 of the vehicle 5 of the computing device 9 is determined on the basis of sensor data from the vehicle sensor system 15.
  • the current direction of travel 42 can be calculated, for example, from the following driving state data: firstly, the lateral deviation d between the current vehicle position 45 and the target lane 10 seen transversely to the direction of travel of the vehicle 5 and the actual yaw angle ⁇ , which the vehicle longitudinal axis 43 and the tangent to Desired lane 10 which, viewed in the direction of travel of vehicle 5, is applied to desired lane 10 at the current vehicle position 45.
  • the direction of travel 42 thus corresponds to the path that the vehicle 5 would travel while maintaining the current driving state.
  • the computer 9 checks whether there is a deviation between the determined direction of travel 42 and the determined target lane 10, from which it can be concluded that the vehicle 5 is leaving the lane 8 or leaving the lane 8 is imminent.
  • a deviation threshold value can be predetermined, when the deviation d is the
  • Deviation threshold value exceeds an exit or imminent departure from the road 8 is concluded.
  • the system jumps back to the first step 40.
  • the method is continued in the fourth step 49.
  • step 49 wheel individual wheel torques are calculated to generate a correction yaw moment.
  • the correction yaw moment acts on the vehicle 5 and is directed in such a way that it counteracts the tendency of the vehicle 5 to leave the road 8.
  • the correction yaw moment would be directed counterclockwise in order to keep the vehicle 5 on the road 8.
  • the wheel torques on the individual vehicle wheels 22 are determined such that a predetermined, desired reaction takes place on the steering system 20.
  • the wheel torques on the individual vehicle wheels 22 are determined in accordance with a target torque distribution.
  • a target front axle torque M v which is the sum of the two wheel torques of the wheels of the front axle of the Vehicle 5 is formed, and a target rear axle torque M H , which is formed from the sum of the two wheel torques of the wheels of the rear axle of vehicle 5, is calculated.
  • the target torque distribution thus indicates the distribution of the wheel torques between the front and rear axles of the vehicle.
  • V - V ⁇ ⁇ + m
  • ⁇ M yaw moment from the outside acting on the vehicle
  • Lateral force e.g. side wind
  • the desired front axle torque M v and the desired rear axle torque M H are determined as a function of the desired behavior of the steering system 20.
  • the equations can be further simplified by combining forces and moments.
  • ⁇ soii target yaw acceleration / soii: target yaw rate q 0 : controller gain factor q x : controller gain factor
  • the yaw moment disturbance ⁇ M * G and the steering moment disturbance ⁇ M * L can be determined with the aid of a disturbance variable observer and can then be measured in be compensated for in a known manner by connection in a controller.
  • a state controller in particular a so-called Riccati controller (in which a quadratic quality criterion is optimized) can be used to set the target front axle torque M v and the target rear axle torque M H in accordance with the target specifications. It is possible to weight the steering and yaw behavior of the vehicle to different extents and to take the steering dynamics of the vehicle into account in the controller. In this way, interventions in the steering and in the drive train of the vehicle, such as. B. in the engine, in the transmission or in the axle differentials.
  • a wheel torque is in the following step 50 is set at each vehicle, such that the target Vorderachsmoment M v and the target Schuachsmoment M H give , The method is started again at the first step 40 after the fifth step 50.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurhaltung und ein Spurhaltungsystem für ein Fahrzeug (5), wobie die Referenz-Fahrspur (10) ermittelt und mit dem aktuellen Fahrtrichtungsverlauf (42) verglichen wird. Wenn das Vergleichsergebnis angibt, dass das Fahrzeug die Referenz-Fahrspur (10) verlässt oder ein Verlassen bevorsteht wird ein dem Verlassen der Referenz-Fahrspur (10) entgegenwirkendes Korrektur-Giermoment Fahrer unabhängig erzeugt. Zur Erzeugung des Korrektur-Giermoments werden Rad individuelle Radmomente hervorgerufen. Dabei wird zur Erzielung einer vorgebbaren, gewünschten Rückwirkung am Lenksystem des Fahrzeugs (5) eine Soll-Momentenverteilung ermittelt und die Radmomente werden gemäss der ermittelten Soll-Momentenverteilung eingestellt.

Description

Verfahren zur Spurhaltung und Spurhaltesystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurhaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Spurhaltesystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.
Ein derartiges Verfahren und ein derartiges Spurhaltesystem sind aus der EP 1 298 021 AI bekannt. Dabei wird der aktuelle Fahrzustand des Fahrzeugs in einer Steuereinheit bestimmt und es wird überprüft, ob das Fahrzeug die Tendenz aufweist von einer Fahrspur abzuweichen. Wird eine solche Tendenz vom Abweichen von der Fahrspur festgestellt, dann werden für jedes Fahrzeugrad und entsprechend dem aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs Antriebs- bzw. Bremskräfte bestimmt, so dass ein Korrektur-Giermoment erzeugt wird, das dazu dient, ein Abkommen des Fahrzeugs von der Fahrspur zu verhindern. Bei der Bestimmung des Korrektur-Giermomentes wird der Lenkwinkel oder die Lenkwinkeländerung berücksichtigt.
Ausgehend vom nächst kommenden Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Spurhaltung bzw. ein SpurhalteSystem mit einer verbesserten Lenkrückwirkung während der Erzeugung des Korrektur- Giermomentes zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 und ein Spurhaltesystem gemäß dem Patentanspruch 10 gelöst. Dabei kann eine gewünschte Rückwirkung am Lenkrad des Fahrzeugs während des Fahrer unabhängigen Eingriffs, bei dem ein Korrektur-Giermoment erzeugt wird, vorgegeben werden. Als gewünschte Rückwirkung am Lenkrad kann beispielweise ein Solllenkwinkel oder eine mit dem Solllenkwinkel korrelierte Lenkwinkelgröße vorgegeben sein, die sich während der Erzeugung des Korrektur- Giermomentes einstellen soll . Alternativ oder zusätzlich zu einem gewünschten Solllenkwinkel können weitere Lenkwinkelgrößen, wie z. B. die Lenkwinkelgeschwindigkeit, das Lenwinkelmoment oder die Lenkwinkelbeschleunigung vorgegeben werden.
Um diese gewünschte Rückwirkung zu erzielen wird eine Soll- Momentenverteilung ermittelt, die angibt, wie die Radmomente eingestellt werden müssen, um die gewünschte, vorgegebene Rückwirkung am Lenksystem bzw. am Lenkrad zu erreichen. Auf diese Weise kann während der Erzeugung des Korrektur- Giermoments eine definierte, vorgegebene Rückwirkung am Lenksystem erzielt werden, so dass sich ein optimiertes Fahrzeugverhalten bzw. ein sicheres Lenkgefühl für den Fahrer ergibt. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Soll-Momentenverteilung kann die Verteilung der Radmomente zwischen der Vorderachse und der Hinterachse angeben. Dabei ist es möglich, dass die Soll- Momentenverteilung die gewünschte Summe der Radmomente an der Vorderachse als Soll-Vorderachsmoment und die gewünschte Summe der Radmomente an der Hinterachse als Soll- Hinterachsmoment angibt. Durch eine Entkopplung ist es auf einfache Weise möglich, sowohl das dem Verlassen der Soll- Fahrspur entgegenwirkende Korrektur-Giermoment hervorzurufen als auch die gewünschte Rückwirkung am Lenksystem bzw. am Lenkrad zu erzielen.
Die Soll-Momentenverteilung und insbesondere das Soll- Vorderachsmoment wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit vom Solllenkwinkel und/oder vom Istlenkwinkel und/oder von einer mit dem Solllenkwinkel bzw. dem Istlenkwinkel korrelierten Größe ermittelt . Dabei wird die gewünschte Rückwirkung am Lenksystem durch den Solllenkwinkel bzw. den Istlenkwinkel bzw. einer mit diesen Größen korrelierten Größe vorgegeben.
Dadurch, dass die Soll-Momentenverteilung und insbesondere das Soll-Hinterachsmoment in Abhängigkeit von der Soll- Gierrate und/oder der Istgierrate und/oder von einer mit der Sollgierrate bzw. der Istgierrate korrelierten Größe ermittelt wird, ist gewährleistet, dass nicht nur die gewünschte Rückwirkung am Lenksystem erreicht wird, sondern auch das notwendige Korrektur-Giermoment eingestellt wird, so dass verhindert werden kann, dass das Fahrzeug die Soll- Fahrspur verlässt, sofern dies durch die gegebenen physikalischen Grenzen möglich ist.
Zweckmäßigerweise werden bei der Ermittlung der Soll- Momentenverteilung und insbesondere des Soll- Vorderachsmoments und/oder des Hinterachsmoments weitere vorgegebene Fahrzeugparameter berücksichtigt, die insbesondere vom jeweiligen Fahrzeugtyp abhängen. Derartige Fahrzeugparameter sind beispielsweise das Trägheitsmoment des Fahrzeugs, die Spurweite des Fahrzeugs, der Radstand des Fahrzeugs, die Achkinematik - z.B. Lenkrollradius, Nachlauf, Radlasthebelarm - und weitere, das Fahrverhalten des Fahrzeugs charakterisierende Größen. Es ist vorteilhaft, wenn die Radmomente zur Erzeugung des Korrektur-Giermomentes zusätzlich zu dem durch einen Rad individuellen Bremseingriff verursachten Radbremsmomenten durch eine rad- oder achsindividuelle Antriebsmoment- einstellung erfolgt. Das an einem jeweiligen Rad des Fahrzeugs erforderliche Radmoment wird somit durch ein Radbremsmoment und Radantriebsmoment gebildet. Es erfolgt demnach nicht nur ein Bremseingriff in die jeweilige Radbremseinrichtung, sondern gleichzeitig wird auch das an diesem Rad anliegende Antriebsmoment zur Erzielung des erforderlichen Radmomentes modifiziert.
Ein Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Spurhaltesystems werden anhand der Zeichnung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein auf einer Straße fahrendes Fahrzeug in Draufsicht,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines SpurhalteSystems in blockschaltartiger Darstellung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung von auf das Fahrzeug einwirkenden Kräften und von Fahrzeugparametern und
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms .
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 5, das mit einem Spurhaltesystem 6 ausgestattet ist . Das Spurhaltesystem 6 verfügt über Spurhalteerfassungsmittel 7 zur Erfassung der vorausliegenden Fahrbahn 8 in einem Erfassungsbereich 12. Bei den Spurerfassungsmitteln 7 kann es sich beispielweise um bildgebende Sensormittel, wie eine Kamera, handeln. Die von den Spurerfassungsmitteln 7 erfassten Fahrbahndaten werden einer Recheneinrichtung 9 übermittelt, die aus dem erfassten Fahrbahnverlauf eine Soll-Fahrspur 10 berechnet. Dies kann beispielsweise durch Auswertung der Fahrbahnränder bzw. Fahrbahnmarkierungen 11 erfolgen.
Das Spurhaltesystem 6 verfügt des weiteren über eine Fahrzeugsensorik 15, die Fahrzustandsdaten wie die Istgierrate ^,den Istlenkwinkel δL, die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vx die Fahrzeugquergeschwindigkeit vy und dergleichen an die Recheneinrichtung 9 übermittelt. Die Recheneinrichtung 9 kann beim bevorzugten Ausführungsbeispiel des Spurhaltesystems 6 bei Figur 2 ein BremsSteuergerät 16 des Bremssystems 17, ein dem nicht näher dargestellten Antriebsstrang ansteuerndes Anstriebsstrangansteuergerät 18 und ein Lenksteuergerät 19 des Lenksystems 20 ansteuern. Über die Recheneinrichtung 9 können daher Fahrer unabhängige Eingriffe in das Bremssystem 17, den Antriebsstrang und das Lenksystem 20 des Fahrzeugs erfolgen. Durch den Eingriff in den Antriebsstrang und das BremsSystem 17 kann die Recheneinrichtung 9 für jedes Fahrzeugrad 22 ein Rad individuelles Radmoment hervorrufen, das aus einem durch die jeweils zugeordnete Radbremseinrichtung 23 hervorgerufenes Radbremsmoment und/oder durch ein durch den Antriebsstrang verursachtes Rad individuelles oder achsindividuelles Radantriebsmoment gebildet ist.
Im Folgenden wird anhand des in Figur 4 dargestellten Flussdiagramms ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spurhaltung für das Fahrzeug 5 beschrieben.
In einem ersten Schritt 40 wird über die Spurerfassungsmittel
7 des Spurhaltesystems 6 der vorausliegende Fahrbahnabschnitt
8 erfasst und in der Recheneinheit 9 eine Soll-Fahrspur 10 bestimmt. Bei vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch Bildverarbeitungsalgorhytmen, die den Verlauf des erfassten Fahrbahnabschnittes 8 anhand des Fahrbahnrandes bzw. der Fahrbahnmarkierung 11 bestimmen. Aus dem Fahrbahnverlauf und der Breite der Fahrbahn kann dann eine Soll-Fahrspur 10 berechnet werden. Derartige
Bildverarbeitungsalgorhytmen sind an sich bekannt, so dass an dieser Stelle nicht mehr darauf eingegangen wird. Alternativ zum dargestellten Ausführungsbeispiel könnte als Soll- Fahrspur 10 auch der Verlauf des Fahrbahnrandes bzw. der Fahrbahnmarkierung 11 verwendet werden.
Im nächsten, zweiten Schritt 41 wird der aktuelle Fahrtrichtungsverlauf 42 des Fahrzeugs 5 der Recheneinrichtung 9 anhand von Sensordaten der Fahrzeugsensorik 15 bestimmt. Der aktuelle Fahrtrichtungsverlauf 42 kann beispielsweise aus folgenden Fahrzustandsdaten berechnet werden: Zum Einen die laterale Abweichung d zwischen der aktuellen Fahrzeugposition 45 und der Soll-Fahrspur 10 quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs 5 gesehen und dem Istgierwinkel ψ , den die Fahrzeuglängsachse 43 und die Tangente an die Soll-Fahrspur 10 die in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 5 gesehen auf Höhe der aktuellen Fahrzeugposition 45 an die Soll -Fahrspur 10 angelegt ist. Der Fahrtrichtungsverlauf 42 entspricht mithin dem Weg, den das Fahrzeug 5 unter Beibehaltung des aktuellen Fahrzustandes zurück legen würde.
Im darauf folgenden dritten Schritt 48 wird in der Recheneinrichtung 9 überprüft, ob zwischen dem ermittelten Fahrtrichtungsverlauf 42 und der bestimmten Soll-Fahrspur 10 eine Abweichung besteht, aus der geschlossen werden kann, dass das Fahrzeug 5 die Fahrbahn 8 verlässt oder ein Verlassen der Fahrbahn 8 bevorsteht . Hierfür kann beispielsweise ein Abweichungsschwellenwert vorgegeben sein, wobei dann, wenn die Abweichung d den
Abweichungsschwellenwert überschreitet auf ein Verlassen bzw. bevorstehendes Verlassen der Fahrbahn 8 geschlossen wird.
Wird im dritten Schritt 48 festgestellt, dass das Fahrzeug 5 die Fahrbahn 8 nicht verlässt, bzw. ein Verlassen der Fahrbahn 8 nicht bevor steht, so wird zum ersten Schritt 40 zurück gesprungen.
Wird andernfalls im dritten Schritt 48 erkannt, dass das Fahrzeug 5 die Fahrbahn 8 verlässt, bzw. ein solches Verlassen zu erwarten ist, so wird das Verfahren im vierten Schritt 49 fortgesetzt.
Im vierten Schritt 49 werden Rad individuelle Radmomente zur Erzeugung eines Korrektur-Giermomentes berechnet. Das Korrektur-Giermoment wirkt auf das Fahrzeug 5 ein und ist derart gerichtet, dass es der Tendenz des Fahrzeugs 5 die Fahrbahn 8 zu verlassen entgegen wirkt. In der Situation, die in Figur 1 dargestellt ist, würde im dritten Schritt 48 erkannt werden, dass das Fahrzeug die Fahrbahn auf der rechten Seite verlassen wird. Das Korrektur-Giermoment wäre in diesem Fall entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtet, um das Fahrzeug 5 auf der Fahrbahn 8 zu halten.
Dabei werden die Radmomente an den einzelnen Fahrzeugrädern 22 so bestimmt, dass eine vorgegebene, gewünschte Rückwirkung am Lenksystem 20 erfolgt. Um dies zu erreichen werden die Radmomente an den einzelnen Fahrzeugrädern 22 entsprechend einer Soll-Momentenverteilung bestimmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zur Ermittlung der Soll- Momentenverteilung ein Soll-Vorderachsmoment Mv, das aus der Summe der beiden Radmomente der Räder der Vorderachse des Fahrzeugs 5 gebildet ist, und ein Soll-Hinterachsmoment MH, das aus der Summe der beiden Radmomente der Räder der Hinterachse des Fahrzeugs 5 gebildet ist, berechnet. Die Soll-Momentenverteilung gibt damit die Verteilung der Radmomente zwischen der Vorderachse und Hinterachse des Fahrzeugs an.
Die Berechnung erfolgt dabei folgendermaßen:
Für die Abweichung zwischen dem aktuellen
Fahrtrichtungsverlauf 42 und der Referenz-Fahrspur 10 können vereinfacht folgende Differenzialgleichungen verwendet werden :
d = vx - ψ + Vy
Aψ = ψ - kvx
mit d: laterale Abweichung zwischen Referenz-Fahrspur und aktueller Fahrzeugposition vx: Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vy: Fahrzeugquergeschwindigkeit ψ -. Istgierwinkel ψ : Istgierrate k: Kurvenkrümmung
Aψ : Istgierwinkel bezüglich der Referenz-Fahrspur
Für die Fahrdynamik des Fahrzeugs 5 gilt unter Bezugnahme auf Figur 3 folgendes :
Figure imgf000011_0001
^,.+^,2+^5,3+^,4+^
V = -Vχψ + m
Vχ=Vy^ +—-= - m
mit
Fs,ι: Seitenkraft auf eines der Fahrzeugräder 22 (i=l,2,3,4) Fu,i: Umfangskraft auf eines der Fahrzeugräder 22 (i=l,2,3,4) ψ : Istgierbeschleunigung v : Zeitliche Änderung der Quergeschwindigkeit vx : Zeitliche Änderung der Längsgeschwindigkeit
ΔM: Giermoment aus auf das Fahrzeug einwirkender äußeren
Querkraft (z.B. Seitemwind)
ΔFS: Auf das Fahrzeug einwirkende äußere Querkraft
ΔFU: Auf das Fahrzeug einwirkende äußere Längskraft (z.B.
Hangabtriebskraft aufgrund einer Fahrbahnneigung) m: Fahrzeugmasse sv: Spurweite des Fahrzeugs an der Vorderachse
Sh: Spurweite des Fahrzeugs an der Hinterachse lv: Abstand des Fahrzeugschwerpunkts SP von der Vorderachse des Fahrzeugs
1H: Abstand des Schwerpunkts SP des Fahrzeugs von der
Hinterachse Für die Lenkdynamik des Fahrzeugs gilt folgender Zusammenhang :
J L Öy — ry -Ty
Figure imgf000012_0001
mit
JL: Trägheitsmoments des Lenksystems rs,ι: Lenkrollradius links n,i: Nachlauf links rs,2: Lenkrollradius rechts nK/2: Nachlauf rechts dL, cL: Lenksystem abhängige Parameter δ v : Istlenkwinkel an den lenkbaren Fahrzeugrädern δ E : Lenkradistwinkel iL: Lenkübersetzung
ΔML: Lenkmoment
Die Umfangskrafte FUιi(i=l-4) stellen sich entsprechend dem jeweils auf das Rad einwirkende Radmoment, das jeweils aus einem Radbremsmoment und einem Radantriebsmoment gebildet ist, ein. Die auf die Fahrzeugräder 22 einwirkenden Seitenkräfte Fs,i (i=l-4) hängen von der Istgierrate ψ , der Quergeschwindigkeit vy und der Längsgeschwindigkeit vx ab. Sie wirken dem Aufbau eines Giermoments entgegen.
Aus diesen Gleichungen wird nun das Soll-Vorderachsmoment Mv und das Soll-Hinterachsmoment MH in Abhängigkeit von dem gewünschten Verhalten des Lenksystems 20 ermittelt. Durch Zusammenfassen von Kräften und Momenten können die Gleichungen weiter vereinfacht werden.
Figure imgf000013_0001
JLδv = —My + AML' Sv
ΔM*G: Giermomentstörgröße ΔM*L: LenkmomentStörgröße
Daraus könne nunmehr die Gleichungen für das Soll- Vorderachsmoment Mv und das Soll-Hinterachsmoment MH bestimmt werden:
Mv - δy )+ q0(δy<Soll
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000013_0003
M„ = - -MV -AMC + Γ~ { Mi + 4θ{ψ Soll ~ψ )} J Fz
Mit :
<V soii: Solllenkwinkelbeschleunigung δ , soiι= Solllenkwinkelgeschwindigkeit δv, soii: Solllenkwinkel
^soii: Sollgierbeschleunigung /soii: Sollgierrate q0 : Reglerverstärkungsfaktor qx : Reglerverstärkungsf ktor
Sind die Radumfangskräfte - d. h. die einzelnen Radmomente die Istgierrate ψ und der Istlenkwinkel δv bekannt, so lassen sich die Giermomentstörgröße ΔM*G und die Lenkmomen Störgröße ΔM*L mit Hilfe eines Störgrößenbeobachters bestimmen und können anschließend in bekannter Weise durch Aufschaltung in einem Regler kompensiert werden.
Alternativ zu einem Störgrößenbeobachter kann auch ein Zustandsregler, insbesondere ein sogenannter Riccati-Regler (bei dem ein quadratisches Gütekriterium optimiert wird) verwendet werden, um das Soll-Vorderachsmoment Mv und das Soll-Hinterachsmoment MH entsprechend der Sollvorgaben einzustellen. Dabei ist es möglich, das Lenk- und Gierverhalten des Fahrzeugs unterschiedlich stark zu gewichten und die Lenkdynamik des Fahrzeugs im Regler zu berücksichtigen. Auf diese Weise können auch Eingriffe in die Lenkung und in den Antriebsstrang des Fahrzeugs, wie z. B. in den Motor, in das Getriebe oder in die Achsdifferenziale realisiert werden.
Wurden das Soll-Vorderachsmoment Mv und das Soll- Hinterachsmoment MH im Schritt 49 bestimmt, wird im darauffolgenden Schritt 50 an jedem Fahrzeugrad 22 ein Radmoment eingestellt, derart, dass sich das Soll- Vorderachsmoment Mv und das Soll-Hinterachsmoment MH ergeben. Das Verfahren wird im Anschluss an den fünften Schritt 50 wieder am ersten Schritt 40 gestartet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Spurhaltung für ein Fahrzeug, wobei die Referenz-Fahrspur ermittelt und mit dem aktuellen Fahrtrichtungsverlauf verglichen wird, wobei ein dem Verlassen der Referenz-Fahrspur entgegenwirkendes Korrektur-Giermoment Fahrer unabhängig erzeugt wird, wenn das Vergleichsergebnis angibt, dass das Fahrzeug die Referenz-Fahrspur verlässt oder ein Verlassen bevorsteht, und wobei zur Erzeugung des Korrektur-Giermoments Rad individuelle Radmomente erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer vorgebbaren, gewünschten Rückwirkung am Lenksystem des Fahrzeugs eine Soll- Momentenverteilung ermittelt wird, und die Radmomente gemäß der ermittelten Soll-Momentenverteilung eingestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Momentenverteilung die Verteilung der Radmomente zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Fahrzeugs angibt .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Momentenverteilung die gewünschte Summe der Radmomente an der Vorderachse als Soll-Vorderachsmoment und die gewünschte Summe der Radmomente an der Hinterachse als Soll-Hinterachsmoment angibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Hinterachsmoment in Abhängigkeit vom Soll- Vorderachsmoment ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Momentenverteilung und insbesondere das Soll-Vorderachsmoment in Abhängigkeit vom Solllenkwinkel und/oder vom Istlenkwinkel und/oder von einer mit dem Solllenkwinkel bzw. dem Istlenkwinkel korrelierten Größe ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Momentenverteilung und insbesondere das Soll-Hinterachsmoment in Abhängigkeit von der Sollgierrate und/oder der Istgierrate und/oder von einer mit der Sollgierrate bzw. der Istgierrate korrelierten Größe ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Momentenverteilung und insbesondere das Soll-Vorderachsmoment und/oder das Soll-Hinterachsmoment in Abhängigkeit von vorgegebenen Fahrzeugparametern ermittelt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radmomente zur Erzeugung des Korrektur- Giermomentes zusätzlich zu den durch einen Rad individuellen Bremseingriff verursachten Radbremsmomenten durch eine rad- oder achsindividuelle Antriebsmoment- einstellung erfolgt.
Spurhaltesystem für ein Fahrzeug, mit
Spurerfassungsmitteln zur Erfassung der vorausliegenden Fahrbahn, mit einer Recheneinrichtung, die aus der erfassten Fahrbahn eine Referenz-Fahrspur ermittelt und den aktuellen Fahrtrichtungsverlauf mit der Referenz- Fahrspur vergleicht, wobei die Recheneinrichtung Giermomenterzeugungsmittel zur Erzeugung eines dem Verlassen der Referenz-Fahrspur entgegenwirkenden Korrektur-Giermomentes Fahrer unabhängig ansteuert, wenn das Vergleichsergebnis angibt, dass das Fahrzeug die Referenz-Fahrspur verlässt oder ein Verlassen bevorsteht, und wobei die Giermomenterzeugungsmittel Rad individuelle Radmomente erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Momentenverteilung ermittelt wird, die zur Erzielung einer vorgebbaren, gewünschten Rückwirkung am Lenkrad des Fahrzeugs während der Erzeugung des Korrektur-Giermomentes dient, wobei die Radmomente gemäß der ermittelten Soll-Momentenverteilung eingestellt werden.
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