WO2008095749A2 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen einer instabilität einer fahrzeugdynamik eines fahrzeugs - Google Patents

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yaw
omega
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Herbert Preis
Thomas Schweiger
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Continental Automotive Gmbh
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    • B60R21/0132—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to vehicle motion parameters, e.g. to vehicle longitudinal or transversal deceleration or speed value
    • B60R2021/01327—Angular velocity or angular acceleration

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting instability of a vehicle dynamics of a vehicle.
  • the recognition of instability of a vehicle dynamics of a vehicle can be used, inter alia, for pre-safe or pre-crash systems, the aim of which is to optimally prepare the occupants of a vehicle for an imminent accident.
  • a driving situation with an unstable vehicle dynamics for example, the driver loses control of the vehicle and collides with an obstacle.
  • Active safety systems such as an ABS antilock braking system or an ESP electronic stability program, are used to avoid unstable driving situations.
  • active systems for the detection of unstable situations the focus is on the active stabilization of the driving situation.
  • an ESP reacts to unstable lateral dynamics by reducing drive torque as well as by means of targeted wheel-specific braking interventions. Such interventions require precise knowledge of the deviation of the actual state from the desired state of the vehicle. This deviation is preferably determined using a yaw rate sensor.
  • passive safety systems should make it possible to protect vehicle occupants in the event of an accident. This can be done for example by the triggering of an airbag or the activation of a belt tensioner. In addition, vehicle occupants can be prepared for an imminent accident.
  • the corresponding systems can one
  • Belt tensioners include, or functions that bring the seats in an upright position.
  • the driving of such systems is based on the knowledge that an unstable or a just stable driving situation is present.
  • the identification of such situations usually takes place with dynamic driving characteristics, for example the yaw rate or the slip angle, which describe the lateral dynamics, and the steering slip of the respective wheels, on the basis of which an unstable long dynamic can be recognized.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for detecting an instability of a dynamic behavior of a vehicle, which or in a particularly simple manner enables a precise recognition of instability of a vehicle dynamics of a vehicle.
  • the invention is characterized by a method and a correspondingly designed device for detecting an instability of a vehicle dynamics of a vehicle having at least two wheels, in which wheel speeds of at least two of the wheels of the vehicle are determined, a steering angle of the vehicle is determined, an actual yaw rate dependent on at least two of the determined wheel speeds of the wheels of the vehicle is determined, a target yaw rate of the vehicle is determined depending on the determined steering angle, and a lateral dynamics of the vehicle is recognized as unstable, if an amount of a difference between the actual yaw rate and the target yaw rate is greater than a predetermined first threshold.
  • a vehicle speed is determined and the desired yaw rate of the vehicle is determined as a function of the determined vehicle speed. This makes it possible to precisely determine the speed of the vehicle and thus to precisely determine the instability of the lateral dynamics of the vehicle.
  • the desired yaw rate of the vehicle is determined as a function of at least one of the determined wheel speeds of the wheels of the vehicle. This allows, in particular, a simple determination of the desired yaw rate of the vehicle and thus a simple determination of the instability of the lateral dynamics of the vehicle.
  • the actual yaw rate is determined depending on a wheel speed of a arranged on a rear axle of the vehicle first rear wheel of the vehicle and a wheel speed of a arranged on the rear axle of the vehicle second rear wheel of the vehicle.
  • the steering angle is determined and the slip determined by one of the wheels of the vehicle depending on the determined steering angle.
  • Vehicle speed determined and the slip of one of the wheels of the vehicle is determined depending on the determined vehicle speed.
  • a precise determination of the speed of the vehicle and thus an accurate detection of the instability of the long-range dynamics of the vehicle are possible.
  • FIG. 1 is a schematic view of a vehicle
  • FIG. 2 shows a flow chart for a method for detecting instability of a dynamic behavior of the vehicle
  • FIG. 1 shows a vehicle 10 having a center of gravity 14.
  • a coordinate system is provided in which an X-axis X is representative of a longitudinal axis of the vehicle 10, a Y-axis Y is representative of a transverse axis of the vehicle 10 and a Z-axis Z is representative of a vertical axis of the vehicle 10. Die Axes intersect at center of gravity 14.
  • the vehicle has a front axle and a rear axle, which have an axis distance DIST_AX from each other.
  • the front axle of the vehicle 10 has a front track S_FN and the rear axle of the vehicle 10 has a rear track S RE.
  • the vehicle 10 preferably has four wheels 12.
  • the four wheels 12 are a first and a second front wheel and a first and a second rear wheel, wherein the first and the second front wheel on the front axle of the vehicle 10 and the first and the second rear wheel on the rear axle of the vehicle 10th are arranged.
  • vehicle 10 may alternatively include more or fewer wheels 12.
  • a yaw rate OMEGA_YAW is representative of a rotation of the vehicle 10 about the vertical axis of the vehicle 10.
  • the yaw rate OMEGA YAW is preferably used in a system with an electronic stability program ESP and in navigation systems of the vehicle 10.
  • a reference speed of the vehicle speed VEL VEH can be determined. This can contribute to a precise control of a driver assistance system, such as a system with an electronic stability program ESP. In particular, this can contribute to an antilock braking system, such as an ABS system, being very precisely controllable.
  • the vehicle speed VEL_VEH represents a speed of the vehicle 10.
  • a wheel speed VEL WHEEL Fl of a first front wheel, a wheel speed VEL_WHEEL_F2 of a second front wheel, a wheel speed VEL_WHEEL_R1 of a first rear wheel, and a wheel speed VEL WHEEL R2 of a second rear wheel represent slow speeds of the respective wheel centers relative to a roadway that is traveled by the vehicle 10.
  • the wheel speeds are preferably determined as a function of radii of the wheels 12 and as a function of angular speeds with which the corresponding wheels 12 rotate about their own axis.
  • the vehicle 10 may also include a yaw rate sensor.
  • a yaw rate sensor makes it possible to determine the yaw rate OMEGA YAW of the vehicle 10 in a simple manner. However, the vehicle 10 should preferably not have a yaw rate sensor.
  • a program for determining an instability of a vehicle dynamics DYN of the vehicle 10 is preferably stored on a storage medium of a control device of the vehicle 10.
  • the program serves to determine the instability of the vehicle dynamics DYN of the vehicle 10. For this purpose, it is determined in various parts of the program whether there is an instability of a long dynamic DYN L of the vehicle 10 and / or an instability of a lateral dynamics DYN_T of the vehicle 10.
  • the program is preferably started in a step S10 in which variables are initialized if necessary.
  • wheel speeds VEL_WHEEL of at least two of the wheels 12 of the vehicle 10 are determined.
  • the wheel speeds VEL_WHEEL of the wheels 12 of the vehicle 10 are preferably determined by sensors for detecting the angular velocity of the corresponding wheel 12 of the vehicle 10.
  • a steering angle A_STE of the vehicle 10 is determined.
  • the steering angle A STE of the vehicle 10 is preferably determined by a steering angle sensor.
  • a desired value OMEGA_YAW_SP of the yaw rate of the vehicle 10 is determined.
  • the desired value OMEGA_YAW_SP of the yaw rate of the vehicle 10 can be determined on the basis of the calculation rule given in FIG. According to this calculation rule, the desired value OMEGA_YAW_SP of the yaw rate of the vehicle 10 can be dependent on the vehicle speed VEL_VEH of the vehicle 10, the steering angle A_STE of the vehicle 10, the distance DIST AX of the vehicle 10 and a cha characteristic speed VEL CH of the vehicle 10 can be determined.
  • the vehicle speed VEL_VEH of the vehicle 10 may be determined depending on at least one of the wheel speeds VEL_WHEEL such as the wheel speed VEL_WHEEL_F1 of the first front wheel, the wheel speed VEL WHEEL F2 of the second front wheel, the wheel speed VEL_WHEEL_R1 of the first rear wheel, and the wheel speed VEL WHEEL R2 of the second rear wheel.
  • the steering angle A_STE of the vehicle 10 can be used for calculating the vehicle speed VEL VEH of the vehicle 10.
  • the characteristic speed VEL_CH of the vehicle 10 is a parameter that characterizes the steering behavior of the vehicle 10, preferably as a function of the mass distribution within the vehicle 10.
  • an actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 is determined.
  • the determination of the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 can be made on the basis of the calculation rule given in FIG. According to this calculation rule, the actual value OMEGA YAW AV of the yaw rate of the vehicle 10 can be determined as a function of the rear gauge S_RE of the vehicle 10, the wheel speed VEL_WHEEL_R1 of the first rear wheel and the wheel speed VEL WHEEL R2 of the second rear wheel.
  • the calculation rule for determining the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 shown in FIG. 3 represents a approximation formula. This can yield good results, in particular for vehicles with front-wheel drive in stable driving situations and in the presence of a flat roadway.
  • a step S20 it is checked whether an amount of the difference of the target value OMEGA_YAW_SP of the yaw rate of the vehicle 10 and the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 is greater than a predetermined first threshold value THD 1. If the condition of step S20 is not met, the processing in step S22 is continued. If the condition of step S20 is satisfied, the processing is continued in step S28.
  • a slip SLIP_WHEEL is determined by one of the wheels 12 as a function of the determined wheel speed VEL WHEEL of the corresponding wheel 12 of the vehicle 10.
  • a slip SLIP_WHEEL_F1 of the first front wheel of the vehicle 10, a slip SLIP_WHEEL_F2 of the second front wheel of the vehicle 10, a slip SLIP_WHEEL_R1 of the first rear wheel of the vehicle 10, and a slip SLIP_WHEEL_R2 of the second rear wheel of the vehicle 10 can be determined on the basis of the calculation rules given in FIG be determined according to the calculation rules given in Figure 3.
  • the slip SLIP_WHEEL_F1 or the slip SLIP_WHEEL_F2 of a wheel 12 of the front axle are dependent on the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10, the vehicle speed
  • the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 can be determined in accordance with the calculation rule of FIG. 3 already described.
  • the slippage SLIP_WHEEL_R1 and SLIP_WHEEL_R2 of a wheel 12 of the rear axle of the vehicle 10 are related to the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10, the vehicle speed VEL VEH of the vehicle 10 and the wheel speed VEL_WHEEL_R1 of the first rear wheel of the vehicle 10 in accordance with the calculation rules in FIG.
  • the wheel speed VEL_WHEEL_R2 of the second rear wheel of the vehicle 10 is determined.
  • the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 can be determined according to the calculation rule of Figure 3 already described are determined.
  • a step S24 it is checked whether an amount of one of the slips SLIP_WHEEL_F1, SLIP_WHEEL_F2, SLIP_WHEEL_R1 and SLIP_WHEEL_R2 of the wheels 12 of the vehicle 10 is greater than a predetermined second threshold THD_2. If the condition of step S24 is not met, the processing in step S12 is continued. If the condition of step S24 is satisfied, the processing will be continued in step S26.
  • step S26 the long dynamic DYN L of the vehicle 10 is set to FALSE. Since this step is executed when it has been determined in step S24 that the amount of one of the slips SLIP_WHEEL_F1, SLIP_WHEEL_F2, SLIP_WHEEL_R1 and SLIP_WHEEL_R2 of the wheels 12 of the vehicle 10 is greater than the predetermined second threshold THD_2, instability of the long dynamic DYN_L may occur of the vehicle 10 if one or more wheels 12 have a slip SLIP WHEEL greater than the second threshold THD_2.
  • the processing of the program is then continued in step S30.
  • a step S28 the lateral dynamics DYN T of the vehicle 10 is set to FALSE. Since this step is executed when it is determined in step S20 that the amount of the difference of the target value OMEGA_YAW_SP of the yaw rate of the vehicle 10 and the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 is larger than a predetermined first threshold value THD_1, this corresponds to one Recognizing a deviation of a vehicle behavior from a driver's request and thus an instability of the lateral dynamics DYN T of the vehicle 10.
  • THD_1 a predetermined first threshold value
  • step S30 the vehicle dynamics DYN of the vehicle 10 is set to FALSE. Since this step then executed If, in the step S26, the instability of the long dynamic DYN_L of the vehicle 10 or the instability of the lateral dynamics DYN_T of the vehicle 10 has been determined in step S28, this corresponds to detecting the vehicle dynamics DYN of the vehicle 10 as being unstable due to unstable lateral dynamics DYN_T of the vehicle 10 and / or an unstable long dynamic DYN_L of the vehicle 10.
  • step S32 the program can be ended.
  • the program is executed regularly during the operation of the vehicle 10 and the processing of the program is continued after execution of step S30 in step S12.
  • the execution of the program can also be limited to the recognition of the instability of the lateral dynamics DYN T of the vehicle 10. In this case, steps S22, S24 and S26 of the program may be skipped. In this case, the program is continued after step 20 in step 12 if the condition of step S20 is not satisfied.
  • a recognition of the instability of the lateral dynamics DYN_T and / or the instability of the long dynamic DYN_L of the vehicle 10 can be used to execute various actions, preferably passive safety systems. So the first one
  • Threshold THD_1 may be set so that if the amount of the difference between the target value OMEGA_YAW_SP of the yaw rate of the vehicle 10 and the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 is greater than the first threshold THD 1, a warning lamp on a dashboard of the vehicle will light up.
  • the first threshold value THD_1 may also be predetermined such that, if the amount of the difference between the target value OMEGA_YAW_SP of the yaw rate of the vehicle 10 and the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 is greater than the first threshold value THD_1, a seatbelt pretensioner is activated in the vehicle.
  • the first threshold value THD_1 can also be predetermined such that, if the amount of the difference of the setpoint value OMEGA YAW SP of the yaw rate of the vehicle 10 and the actual value OMEGA_YAW_AV of the yaw rate of the vehicle 10 is greater than the first threshold value THD_1, an erection of a vehicle seat takes place.
  • first threshold values THD 1 are predetermined, which allow a combination of the execution of several actions, preferably passive safety systems.
  • THD 2 it is also possible to specify the second threshold value THD 2 or a plurality of second threshold values THD 2, which make it possible to execute one or more actions of passive safety systems.

Abstract

Verfahren zum Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik (DYN) eines Fahrzeugs (10) mit mindestens zwei Rädern (12), bei dem Radgeschwindigkeiten (VEL_WHEEL) von mindestens zwei der Räder (12) des Fahrzeugs (10) ermittelt werden, ein Lenkwinkel (A_STE) des Fahrzeugs (10) ermittelt wird, eine Ist-Gierrate (OMEGA_YAW_AV) abhängig von mindestens zwei der ermittelten Radgeschwindigkeiten (VEL_WHEEL) der Räder (12) des Fahrzeugs (10) bestimmt wird, eine Soll-Gierrate (OMEGA_YAW_SP) des Fahrzeugs (10) abhängig vom ermittelten Lenkwinkel (A_STE) bestimmt wird, und eine Querdynamik (DYN_T) des Fahrzeugs (10) als instabil erkannt wird, falls ein Betrag einer Differenz (OMEGA_YAW_DIF) zwischen der Ist-Gierrate (OMEGA_YAW_AV) und der Soll-Gierrate (OMEGA_YAW_SP) grösser ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert (THD_1).

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik eines Fahrzeugs .
Das Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik eines Fahrzeugs ist unter anderem für Pre-Safe- oder Pre-Crash- Systeme einsetzbar, deren Ziel es ist, die Insassen eines Fahrzeugs auf einen bevorstehenden Unfall hin optimal vorzubereiten. Oftmals geht einem Unfall eine Fahrsituation mit einer instabilen Fahrzeugdynamik voraus, wobei beispielsweise der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert und mit einem Hindernis kollidiert. Mit aktiven Sicherheitssystemen, wie beispielsweise einem Antiblockiersystem ABS oder einem Elektronischen Stabilitatsprogramm ESP, wird versucht, insta- bile Fahrsituationen zu vermeiden. In aktiven Systemen für die Erkennung von instabilen Situationen liegt der Schwerpunkt auf der aktiven Stabilisierung der Fahrsituation. Beispielsweise reagiert ein ESP durch eine Antriebsmomentreduzierung sowie durch gezielte radindividuelle Bremseingriffe auf eine instabile Querdynamik. Solche Eingriffe verlangen die genaue Kenntnis über die Abweichung des Ist-Zustands vom Soll-Zustand des Fahrzeugs. Diese Abweichung wird vorzugsweise mit einem Gierratensensor ermittelt.
Dem gegenüber sollen passive Sicherheitssysteme ermöglichen, die Fahrzeuginsassen im Falle eines Unfalls zu schützen. Dies kann beispielsweise durch das Auslosen eines Airbags oder die Aktivierung eines Gurtstraffers geschehen. Darüber hinaus können Fahrzeuginsassen auf einen bevorstehenden Unfall vor- bereitet werden. Die entsprechenden Systeme können einen
Gurtstraffer beinhalten, oder Funktionen, welche die Sitze in eine aufrechte Position bringen. Das Ansteuern solcher Systeme basiert auf der Erkenntnis, dass eine instabile oder eine gerade noch stabile Fahrsituation vorliegt. Die Identifikation solcher Situationen geschieht in der Regel mit fahrdynamischen Kenngroßen, beispielsweise der Gierrate oder dem Schwimmwinkel, welche die Querdynamik beschreiben, und dem Lenkschlupf der jeweiligen Rader, auf dessen Basis eine instabile Langsdynamik erkennbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen einer Instabilität eines dynamischen Verhaltens eines Fahrzeugs zu schaffen, das beziehungsweise die in besonders einfacher Weise ein präzises Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik eines Fahrzeugs ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelost durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierend ausgebildete Vorrichtung zum Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik eines Fahrzeugs mit mindestens zwei Radern, bei dem Radgeschwindigkeiten von mindestens zwei der Rader des Fahrzeugs ermittelt werden, ein Lenkwinkel des Fahrzeugs ermittelt wird, eine Ist-Gierrate abhan- gig von mindestens zwei der ermittelten Radgeschwindigkeiten der Rader des Fahrzeugs bestimmt wird, eine Soll-Gierrate des Fahrzeugs abhangig vom ermittelten Lenkwinkel bestimmt wird, und eine Querdynamik des Fahrzeugs als instabil erkannt wird, falls ein Betrag einer Differenz zwischen der Ist-Gierrate und der Soll-Gierrate großer ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert .
Dies ermöglicht eine einfache Ermittlung der Ist-Gierrate des Fahrzeugs ohne Gierratensensor und ein Erkennen der Instabi- litat der Dynamik eines Fahrzeugs. Insbesondere ermöglicht dies ein einfaches Erkennen der Instabilität der Querdynamik des Fahrzeugs . In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und die Soll-Gierrate des Fahrzeugs wird abhangig von der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Damit sind eine genaue Feststellung der Geschwindig- keit des Fahrzeugs und damit ein genaues Ermitteln der Instabilität der Querdynamik des Fahrzeugs möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform wird die Soll-Gierrate des Fahrzeugs abhangig von mindestens einer der ermittelten Radgeschwindigkeiten der Rader des Fahrzeugs bestimmt. Dies ermöglicht insbesondere eine einfache Feststellung der Soll-Gierrate des Fahrzeugs und damit ein einfaches Ermitteln der Instabilität der Querdynamik des Fahrzeugs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform wird die Ist- Gierrate abhangig von einer Radgeschwindigkeit eines auf einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordneten ersten Hinterrades des Fahrzeugs und einer Radgeschwindigkeit eines auf der Hinterachse des Fahrzeugs angeordneten zweiten Hinterrades des Fahrzeugs bestimmt. Damit ist eine einfache und präzise Ermittlung der Ist-Gierrate des Fahrzeugs ohne Gierratensensor und damit eine genaues Ermitteln der Instabilität der Querdynamik des Fahrzeugs möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform wird ein
Schlupf von einem der Rader des Fahrzeugs abhangig von der ermittelten Radgeschwindigkeit des entsprechenden Rades des Fahrzeugs ermittelt, und eine Langsdynamik des Fahrzeugs als instabil ermittelt, falls ein Betrag des Schlupfs großer als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert ist. Damit ist eine einfache Ermittlung des Schlupfs des entsprechenden Rads des Fahrzeugs auch ohne Gierratensensor und demzufolge ein einfaches Erkennen der Instabilität der Langsdynamik des Fahrzeugs ermöglicht .
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform wird der Lenkwinkel ermittelt und der Schlupf von einem der Rader des Fahrzeugs abhangig vom ermittelten Lenkwinkel bestimmt. Damit ist eine einfache und präzise Ermittlung des Schlupfs der Rader des Fahrzeugs auch ohne Gierratensensor und damit der Instabilität der Langsdynamik des Fahrzeugs möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform wird die
Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und der Schlupf des einen der Rader des Fahrzeugs wird abhangig von der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Damit sind eine genaue Feststellung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und damit ein genaues Erkennen der Instabilität der Langsdynamik des Fahrzeugs möglich.
Vorteilhafte Ausfuhrungsformen der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen naher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs,
Figur 2 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Erkennen einer Instabilität eines dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs, und
Figur 3 Rechenvorschriften für das Verfahren zum Erkennen der Instabilität des dynamischen Verhaltens des
Fahrzeugs .
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- ubergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 10, das einen Schwerpunkt 14 aufweist. Ein Koordinatensystem ist vorgegeben, bei dem eine X- Achse X repräsentativ ist für eine Langsachse des Fahrzeugs 10, eine Y-Achse Y repräsentativ ist für eine Querachse des Fahrzeugs 10 und eine Z-Achse Z repräsentativ ist für eine Hochachse des Fahrzeugs 10. Die Achsen schneiden sich im Schwerpunkt 14. Das Fahrzeug hat eine Vorderachse und eine Hinterachse, die einen Achsenabstand DIST_AX voneinander haben. Die Vorderachse des Fahrzeugs 10 weist eine vordere Spurweite S_FN und die Hinterachse des Fahrzeugs 10 eine hintere Spurweite S RE auf. Ferner weist das Fahrzeug 10 vorzugsweise vier Rader 12 auf. Weiter ist bevorzugt, wenn die vier Rader 12 ein erstes und ein zweites Vorderrad und ein erstes und ein zweites Hinterrad sind, wobei das erste und das zweite Vorderrad auf der Vorderachse des Fahrzeugs 10 und das erste und das zweite Hinterrad auf der Hinterachse des Fahrzeugs 10 angeordnet sind. Das Fahrzeug 10 kann anstelle von vier Radern 12 alternativ jedoch auch mehr oder weniger Rader 12 umfassen.
Eine Gierrate OMEGA_YAW ist repräsentativ für eine Drehung des Fahrzeugs 10 um die Hochachse des Fahrzeugs 10. Die Gierrate OMEGA YAW kommt vorzugsweise in einem System mit einem elektronischen Stabilitatsprogramm ESP und in Navigationssystemen des Fahrzeugs 10 zum Einsatz. Ferner kann beispielsweise abhangig von der Gierrate OMEGA_YAW eine Referenzgeschwin- digkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit VEL VEH ermittelt werden. Dies kann dazu beitragen, dass ein Fahrerassistenzsystem, etwa ein System mit einem elektronischen Stabilitatsprogramm ESP, präzise steuerbar ist. Insbesondere kann dies dazu beitragen, dass ein Antiblockiersystem, etwa ein ABS-System, sehr präzise steuerbar ist.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit VEL_VEH repräsentiert eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10. Eine Radgeschwindigkeit VEL WHEEL Fl eines ersten Vorderrades, eine Radgeschwindig- keit VEL_WHEEL_F2 eines zweiten Vorderrades, eine Radgeschwindigkeit VEL_WHEEL_R1 eines ersten Hinterrades und eine Radgeschwindigkeit VEL WHEEL R2 eines zweiten Hinterrades repräsentieren Langsgeschwindigkeiten der entsprechenden Radschwerpunkte relativ zu einer Fahrbahn, die vom Fahrzeug 10 befahren wird. Die Radgeschwindigkeiten werden vorzugsweise abhangig von Radien der Rader 12 und abhangig von Winkelgeschwindigkeiten ermittelt, mit der sich die entsprechenden Rader 12 um die eigene Achse drehen. Das Fahrzeug 10 kann auch einen Gierratensensor aufweisen. Ein Gierratensensor ermöglicht in einfacher Weise das Ermitteln der Gierrate OMEGA YAW des Fahrzeugs 10. Bevorzugt soll das Fahrzeug 10 jedoch keinen Gierratensensor aufweisen.
Ein Programm zum Ermitteln einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik DYN des Fahrzeugs 10 ist vorzugsweise auf einem Speichermedium einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs 10 gespei- chert. Das Programm dient dazu, die Instabilität der Fahrzeugdynamik DYN des Fahrzeugs 10 zu ermitteln. Dazu wird in verschiedenen Teilen des Programms ermittelt, ob eine Instabilität einer Langsdynamik DYN L des Fahrzeugs 10 und/oder eine Instabilität einer Querdynamik DYN_T des Fahrzeugs 10 vorliegt.
Das Programm wird vorzugsweise in einem Schritt SlO gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S12 werden Radgeschwindigkeiten VEL_WHEEL von mindestens zwei der Rader 12 des Fahrzeugs 10 ermittelt. Die Radgeschwindigkeiten VEL_WHEEL der Rader 12 des Fahrzeugs 10 werden vorzugsweise durch Sensoren zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit des entsprechenden Rades 12 des Fahrzeugs 10 ermittelt.
In einem Schritt S14 wird ein Lenkwinkel A_STE des Fahrzeugs 10 ermittelt. Der Lenkwinkel A STE des Fahrzeugs 10 wird vorzugsweise durch einen Lenkwinkelsensor bestimmt.
In einem Schritt S16 wird ein Sollwert OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 ermittelt. Der Sollwert OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 kann anhand der in der Figur 3 angegebenen Rechenvorschrift ermittelt werden. Nach dieser Rechenvorschrift kann der Sollwert OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 abhangig von der Fahrzeuggeschwindigkeit VEL_VEH des Fahrzeugs 10, dem Lenkwinkel A_STE des Fahrzeugs 10, dem Achsenabstand DIST AX des Fahrzeugs 10 und einer cha- rakteristischen Geschwindigkeit VEL CH des Fahrzeugs 10 ermittelt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit VEL_VEH des Fahrzeugs 10 kann abhangig von mindestens einer der Radgeschwindigkeiten VEL_WHEEL, wie der Radgeschwindigkeit VEL_WHEEL_F1 des ersten Vorderrades, der Radgeschwindigkeit VEL WHEEL F2 des zweiten Vorderrades, der Radgeschwindigkeit VEL_WHEEL_R1 des ersten Hinterrades und der Radgeschwindigkeit VEL WHEEL R2 des zweiten Hinterrades bestimmt werden. Zusatzlich kann zur Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit VEL VEH des Fahrzeugs 10 noch der Lenkwinkel A_STE des Fahrzeugs 10 herangezogen werden. Alternativ kann die Fahrzeuggeschwindigkeit VEL VEH des Fahrzeugs 10 auch mittels eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors oder vorzugsweise von einem ABS-System über einen CAN-Bus (CAN = Controller Area Network) ermittelt werden. Die charakteristische Geschwindigkeit VEL_CH des Fahrzeugs 10 ist ein Parameter, der das Lenkverhalten des Fahrzeugs 10 vorzugsweise in Abhängigkeit von der Masseverteilung innerhalb des Fahrzeugs 10 kennzeichnet.
In einem Schritt S18 wird ein Istwert OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 ermittelt. Die Ermittlung des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 kann anhand der in der Figur 3 angegebenen Rechenvorschrift erfolgen. Nach dieser Rechenvorschrift kann der Istwerts OMEGA YAW AV der Gier- rate des Fahrzeugs 10 abhangig von der hinteren Spurweite S_RE des Fahrzeugs 10, der Radgeschwindigkeit VEL_WHEEL_R1 des ersten Hinterrades und der Radgeschwindigkeit VEL WHEEL R2 des zweiten Hinterrades ermittelt werden. Die in der Figur 3 angegebene Rechenvorschrift für die Ermittlung des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 stellt eine Naherungsformel dar. Diese kann insbesondere für Fahrzeuge mit Frontantrieb bei stabilen Fahrsituationen und bei Vorliegen einer ebenen Fahrbahn gute Ergebnisse liefern.
In einem Schritt S20 wird überprüft, ob ein Betrag der Differenz des Sollwerts OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 und des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 großer als ein vorgegebener erster Schwellenwert THD 1 ist. Ist die Bedingung des Schritts S20 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung im Schritt S22 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S20 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S28 fortgesetzt.
Im Schritt S22 wird ein Schlupf SLIP_WHEEL von einem der Rader 12 abhangig von der ermittelten Radgeschwindigkeit VEL WHEEL des entsprechenden Rades 12 des Fahrzeugs 10 ermittelt. Anhand der in der Figur 3 angegebenen Rechenvorschrif- ten kann ein Schlupf SLIP_WHEEL_F1 des ersten Vorderrades des Fahrzeugs 10, ein Schlupf SLIP_WHEEL_F2 des zweiten Vorderrades des Fahrzeugs 10, ein Schlupf SLIP_WHEEL_R1 des ersten Hinterrades des Fahrzeugs 10 und ein Schlupf SLIP_WHEEL_R2 des zweiten Hinterrades des Fahrzeugs 10 nach den in Figur 3 angegebenen Rechenvorschriften ermittelt werden.
Gemäß dieser Rechenvorschriften werden der Schlupf SLIP_WHEEL_F1 beziehungsweise der Schlupf SLIP_WHEEL_F2 eines Rads 12 der Vorderachse abhangig vom Istwert OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10, der Fahrzeuggeschwindigkeit
VEL_VEH des Fahrzeugs 10, dem Lenkwinkel A_STE des Fahrzeugs 10 und der Radgeschwindigkeit VEL_WHEEL_F1 des ersten Vorderrades des Fahrzeugs 10 beziehungsweise der Radgeschwindigkeit VEL WHEEL F2 des zweiten Vorderrades des Fahrzeugs 10 ermit- telt. Der Istwert OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 kann dabei gemäß der bereits beschriebenen Rechenvorschrift der Figur 3 ermittelt werden.
Der Schlupf SLIP_WHEEL_R1 und SLIP_WHEEL_R2 eines Rads 12 der Hinterachse des Fahrzeugs 10 werden gemäß der Rechenvorschriften in Figur 3 in Abhängigkeit vom Istwert OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10, der Fahrzeuggeschwindigkeit VEL VEH des Fahrzeugs 10 und der Radgeschwindigkeit VEL_WHEEL_R1 des ersten Hinterrades des Fahrzeugs 10 bezie- hungsweise der Radgeschwindigkeit VEL_WHEEL_R2 des zweiten Hinterrades des Fahrzeugs 10 ermittelt. Der Istwert OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 kann dabei gemäß der bereits beschriebenen Rechenvorschrift der Figur 3 ermittelt werden.
In einem Schritt S24 wird überprüft, ob ein Betrag von einem der Schlupfe SLIP_WHEEL_F1, SLIP_WHEEL_F2, SLIP_WHEEL_R1 und SLIP_WHEEL_R2 der Rader 12 des Fahrzeugs 10 großer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert THD_2. Ist die Bedingung des Schritts S24 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung im Schritt S12 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S24 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S26 fortgesetzt werden.
Im Schritt S26 wird die Langsdynamik DYN L des Fahrzeugs 10 auf FALSE gesetzt. Da dieser Schritt dann ausgeführt wird, wenn im Schritt S24 festgestellt wurde, dass der Betrag von einem der Schlupfe SLIP_WHEEL_F1, SLIP_WHEEL_F2, SLIP_WHEEL_R1 und SLIP_WHEEL_R2 der Rader 12 des Fahrzeugs 10 großer ist als der vorgegebene zweite Schwellenwert THD_2, kann damit eine Instabilität der Langsdynamik DYN_L des Fahr- zeugs 10 festgestellt werden, falls eines oder mehrere Rader 12 einen Schlupf SLIP WHEEL aufweisen, der großer ist als der zweite Schwellenwert THD_2. Die Bearbeitung des Programms wird anschließend im Schritt S30 fortgesetzt.
In einem Schritt S28 wird die Querdynamik DYN T des Fahrzeugs 10 auf FALSE gesetzt. Da dieser Schritt dann ausgeführt wird, wenn im Schritt S20 festgestellt wurde, dass der Betrag der Differenz des Sollwerts OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 und des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahr- zeugs 10 großer als ein vorgegebener erster Schwellenwert THD_1 ist, entspricht dies einem Erkennen einer Abweichung eines Fahrzeugverhaltens von einem Fahrerwunsch und damit einer Instabilität der Querdynamik DYN T des Fahrzeugs 10. Die Bearbeitung des Programms wird anschließend im Schritt S30 fortgesetzt.
In einem Schritt S30 wird die Fahrzeugdynamik DYN des Fahrzeugs 10 auf FALSE gesetzt. Da dieser Schritt dann ausgeführt wird, wenn im Schritt S26 die Instabilität der Langsdynamik DYN_L des Fahrzeugs 10 oder im Schritt S28 die Instabilität der Querdynamik DYN_T des Fahrzeugs 10 festgestellt wurde, entspricht dies einem Erkennen der Fahrzeugdynamik DYN des Fahrzeugs 10 als instabil aufgrund einer instabilen Querdynamik DYN_T des Fahrzeugs 10 und/oder einer instabilen Langsdynamik DYN_L des Fahrzeugs 10.
In einem Schritt S32 kann das Programm beendet werden. Vor- zugsweise wird das Programm jedoch wahrend des Betriebes des Fahrzeugs 10 regelmäßig abgearbeitet und die Bearbeitung des Programms wird nach Ausfuhrung des Schritts S30 im Schritt S12 fortgesetzt.
Die Ausfuhrung des Programms kann auch auf die Erkennung der Instabilität der Querdynamik DYN T des Fahrzeugs 10 beschrankt werden. In diesem Fall können die Schritte S22, S24 und S26 des Programms übersprungen werden. Das Programm wird in diesem Fall nach dem Schritt 20 im Schritt 12 fortgesetzt, falls die Bedingung des Schritts S20 nicht erfüllt ist.
Ein Erkennen der Instabilität der Querdynamik DYN_T und/oder der Instabilität der Langsdynamik DYN_L des Fahrzeugs 10 kann dazu genutzt werden, verschiedene Aktionen vorzugsweise pas- siver Sicherheitssysteme auszufuhren. So kann der erste
Schwellenwert THD_1 so vorgegeben sein, dass, falls der Betrag der Differenz des Sollwerts OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 und des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 großer als der erste Schwellenwert THD 1 ist, eine Warnlampe an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs aufleuchtet. Der erste Schwellenwert THD_1 kann auch so vorgegeben sein, dass, falls der Betrag der Differenz des Sollwerts OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 und des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 großer als der erste Schwellenwert THD_1 ist, ein Gurtstraffer im Fahrzeug aktiviert wird. Weiter kann der erste Schwellenwert THD_1 auch so vorgegeben sein, dass, falls der Betrag der Differenz des Sollwerts OMEGA YAW SP der Gierrate des Fahr- zeugs 10 und des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 großer als der erste Schwellenwert THD_1 ist, eine Aufrichtung eines Fahrzeugsitzes erfolgt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass, falls der Betrag der Differenz des Sollwerts OMEGA_YAW_SP der Gierrate des Fahrzeugs 10 und des Istwerts OMEGA_YAW_AV der Gierrate des Fahrzeugs 10 großer als der erste Schwellenwert THD_1 ist, automatisch ein Notruf abgesetzt wird. Es ist weiter vorgesehen, dass mehrere erste Schwellenwerte THD 1 vorgegeben sind, die eine Kombina- tion der Ausfuhrung mehrerer Aktionen vorzugsweise passiver Sicherheitssysteme ermöglichen. In entsprechender Weise können auch der zweite Schwellenwert THD 2 oder mehrere zweite Schwellenwerte THD 2 vorgegeben sein, die es möglich machen, eine oder mehrere Aktionen von passiven Sicherheitssystemen auszufuhren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik (DYN) eines Fahrzeugs (10) mit mindestens zwei Radern (12) , bei dem
- Radgeschwindigkeiten (VEL_WHEEL) von mindestens zwei der Rader (12) des Fahrzeugs (10) ermittelt werden,
- ein Lenkwinkel (A STE) des Fahrzeugs (10) ermittelt wird,
- eine Ist-Gierrate (OMEGA YAW AV) abhangig von mindestens zwei der ermittelten Radgeschwindigkeiten (VEL_WHEEL) der Rader (12) des Fahrzeugs (10) bestimmt wird,
- eine Soll-Gierrate (OMEGA_YAW_SP) des Fahrzeugs (10) abhangig vom ermittelten Lenkwinkel (A STE) bestimmt wird, und
- eine Querdynamik (DYN_T) des Fahrzeugs (10) als instabil erkannt wird, falls ein Betrag einer Differenz
(OMEGA_YAW_DIF) zwischen der Ist-Gierrate (OMEGA_YAW_AV) und der Soll-Gierrate (OMEGA_YAW_SP) großer ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert (THD_1) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit (VEL_VEH) ermittelt wird und bei dem die Soll- Gierrate (OMEGA_YAW_SP) des Fahrzeugs (10) abhangig von der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit (VEL_VEH) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Soll- Gierrate (OMEGA_YAW_SP) des Fahrzeugs (10) abhangig von mindestens einer der ermittelten Radgeschwindigkeiten (VEL_WHEEL) der Rader (12) des Fahrzeugs (10) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ist-Gierrate (OMEGA_YAW_AV) abhangig von einer Radgeschwindigkeit (VEL WHEEL Rl) eines auf einer Hinterachse des Fahrzeugs (10) angeordneten ersten Hinterrades des Fahrzeugs (10) und einer Radgeschwindigkeit (VEL_WHEEL_R2) eines auf der Hinterachse des Fahrzeugs (10) angeordneten zweiten Hinterrades des Fahrzeugs (10) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem - ein Schlupf (SLIP_WHEEL) von einem der Rader (12) des Fahrzeugs (10) abhangig von der ermittelten Radgeschwindigkeit (VEL_WHEEL) des entsprechenden Rads (12) des Fahrzeugs (10) ermittelt wird, und - eine Langsdynamik (DYN L) des Fahrzeugs (10) als instabil ermittelt wird, falls ein Betrag des Schlupfs (SLIP_WHEEL) großer als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert (THD_2) ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Lenkwinkel (A_STE) ermittelt wird und bei dem der Schlupf (SLIP_WHEEL) von einem der Rader (12) des Fahrzeugs (10) abhangig vom ermittelten Lenkwinkel (A STE) bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit (VEL VEH) ermittelt wird und bei dem der Schlupf (SLIP_WHEEL) von einem der Rader (12) des Fahrzeugs (10) abhangig von der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit (VEL_VEH) ermittelt wird.
8. Vorrichtung zum Erkennen einer Instabilität einer Fahrzeugdynamik (DYN) eines Fahrzeugs (10) mit mindestens zwei Radern (12), die ausgebildet ist zum
- Ermitteln von Radgeschwindigkeiten (VEL WHEEL) von mindes- tens zwei der Rader (12) des Fahrzeugs (10) ,
- Ermitteln eines Lenkwinkels (A_STE) des Fahrzeugs (10),
- Bestimmen einer Ist-Gierrate (OMEGA_YAW_AV) abhangig von mindestens zwei der ermittelten Radgeschwindigkeiten
(VEL_WHEEL) der Rader (12) des Fahrzeugs (10), - Bestimmen einer Soll-Gierrate (OMEGA_YAW_SP) des Fahrzeugs (10) abhangig vom ermittelten Lenkwinkel (A_STE) , und
- Erkennen einer Querdynamik (DYN T) des Fahrzeugs (10) als instabil, falls ein Betrag einer Differenz (OMEGA_YAW_DIF) zwischen der Ist-Gierrate (OMEGA_YAW_AV) und der SoIl- Gierrate (OMEGA_YAW_SP) großer ist als ein vorgegebener erster Schwellenwert (THD 1) .
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