WO2016146509A1 - Verfahren und vorrichtung zur kurvenradiusabhängigen antriebsmomentenregelung für ein kraftfahrzeug während einer kurvenfahrt - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kurvenradiusabhängigen antriebsmomentenregelung für ein kraftfahrzeug während einer kurvenfahrt Download PDF

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    • B60W2710/0666—Engine torque

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the engine torque of a
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that before the start of the curve or at the beginning of the curve, the driving torque of the motor vehicle is reduced independently of the driver.
  • An advantageous embodiment of the invention characterized in that even before the end of the curve, the drive torque driver independently again is increased, so that a noticeable to the driver failure of an expected traction structure at the end of the curve is avoided.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that a maximum speed for traversing the curve is determined and that the drive torque is reduced so far driver independently that the maximum speed is not exceeded.
  • the invention comprises a device comprising means which are specially designed for carrying out the method according to the invention.
  • This is in particular a control unit in which the
  • Fig. 1 shows on the left the case of a too late drive torque reduction by the driver after curves occurs, right the case of a driver independent
  • FIG. 2 shows on the left the case of too late a drive torque addition by the driver after reaching the curve vertex, on the right the case of a driver-independent timely drive torque addition in a vehicle equipped with curve radius recognition or curve radius information.
  • the aim of a vehicle dynamics control is to keep the vehicle on the safe side within a physical boundary area, but at the same time a driving dynamics control should behave passively with stable travel. Achieving these two goals requires a correct and reliable determination of the physical boundary. By using the current road radius known from other driver assistance systems, the determination of the limit range can be substantially improved.
  • the physically maximum speed for passing through a curve can be calculated from the curve radius and the friction coefficient ⁇ of the roadway.
  • vxmax is the maximum physically possible speed for safely passing through a curve
  • R is the curve radius
  • ⁇ is the coefficient of friction
  • Fn is the sum of the wheel contact forces
  • ay is the lateral acceleration
  • g denotes the acceleration due to gravity. While the coefficient of friction ⁇ can be estimated well and the sum of the
  • Vehicle dynamics control systems often assumed that the radius of curvature corresponds to the radius that sets the driver by its steering angle according to the Ackermann model. Since the driver only turns the steering wheel at the beginning of a curve, a speed reduction of a vehicle dynamics control system can only then take place. Here, a substantial improvement can be achieved by using additional curve radius information, which is e.g. from a radar or video or environmental sensor.
  • the driver is included in the control loop by reacting with the steering on a visible road curvature.
  • the driving dynamics control for example, reacts to the driver's steering response with a drive torque reduction. Since each driver behaves differently, it is difficult to have one over several drivers
  • the driver can be decoupled with its behavior the control loop and thus a
  • the effect of the invention in Figures 1 and 2 is shown.
  • the left figure always refers to the cornering behavior of a equipped with a vehicle dynamics control without additional external curve radius information vehicle
  • the right figure in each case to an invention equipped with additional external curve radius information vehicle.
  • FIG. 1 shows a vehicle 100 which is to move along a trajectory 101 in each case.
  • the steering angle of the driver is still close to zero.
  • the drive torque reduction performed by a vehicle dynamics controller is therefore very low.
  • Vertex 103 of the curve the steering angle of the driver is very large and there is still too high a vehicle speed. The vehicle understeers, the driver feels scared and goes off the gas. At long last is thus the curve along the drawn trajectory, ie not optimal, drive through.
  • the drive torque is already sufficiently reduced at the point 104 by an available radius information of the upcoming curve.
  • the driver feels safe at point 105 at all times and can stay on the gas and drive through the curve at maximum speed.
  • the drive torque can be reduced at an early stage in order to adapt one adapted for driving through the curve
  • Fig. 2 the driving behavior when corner exit is considered. From the vertex 106, the driver desires an increasing traction in the left image. But even at the point 107 after the vertex, the steering angle is still large and the driver feels by the moment feedback
  • Curve-radius information provided driving dynamics control system knows only the currently given by the steering angle direction of the driver, e.g. after the Ackermann model, but it does not know the
  • Such a vehicle dynamics control system can only respond to the curve output when the driver indicates this by means of his steering input, in particular by the withdrawal of the vehicle

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Motormoments eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt, bei dem vor dem Kurveneintritt oder zum Zeitpunkt des Kurveneintritts mittels einer Radar- oder Videosensorik oder mittels einer in einer Datenbank hinterlegten Karte eine den Kurvenradius der Kurve beschreibende Kurvenradiusgröße ermittelt wird, und abhängig von der Kurvenradiusgröße eine fahrerunabhängige Antriebsmomentenreduktion stattfindet.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zur kurvenradiusabhängigen
Antriebsmomentenregelung für ein Kraftfahrzeug während einer Kurvenfahrt.
Stand der Technik
Im Rahmen einer Antriebsschlupfregelung ist es bekannt, das Antriebsmoment eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren, um ein Durchdrehen der angetriebenen Räder zu verhindern. Dort wird mittels einer in einem Fahrdynamikregler beinhalteten Sensorik ein Durchdrehen der Räder erkannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Motormoments eines
Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt, bei dem
vor dem Kurveneintritt oder zum Zeitpunkt des Kurveneintritts mittels einer Radar- oder Videosensorik oder mittels einer in einer Datenbank hinterlegten Karte eine den Kurvenradius der Kurve beschreibende Kurvenradiusgröße ermittelt wird und
abhängig von der Kurvenradiusgröße eine fahrerunabhängige
Antriebsmomentenreduktion stattfindet.
Damit wird dem Fahrer ein sicheres Durchfahren einer Kurve erleichtert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Kurvenbeginn oder bei Kurvenbeginn das Antriebsmoment des Kraftfahrzeugs fahrerunabhängig reduziert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass bereits vor dem Ende der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird, so dass ein für den Fahrer spürbares Ausbleiben eines erwarteten Traktionsaufbaus am Kurvenende vermieden wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass am Scheitelpunkt der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Maximalgeschwindigkeit für das Durchfahren der Kurve ermittelt wird und dass das Antriebsmoment so weit fahrerunabhängig reduziert wird, dass die Maximalgeschwindigkeit nicht überschritten wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenradius in die Ermittlung der
Maximalgeschwindigkeit eingeht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Reibwert der Fahrbahn in die Ermittlung der
Maximalgeschwindigkeit eingeht. Der Reibwert der Fahrbahn wird in vielen Fahrdynamikreglern bereits serienmäßig ermittelt und erlaubt eine genauere Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit, welche für das sichere Durchfahren der Kurve nicht überschritten werden sollte.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Datenbank um eine fahrzeugexterne Datenbank handelt, deren Daten auf drahtlosem Wege vom Kraftfahrzeug empfangen werden oder dass es sich bei der Datenbank um eine in einem Navigationssystem enthaltene
Datenbank handelt.
Weiter umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, enthaltend Mittel, die speziell zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Steuergerät, in welchem der
Programmcode zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren hinterlegt bzw. abgespeichert ist. Die Zeichnung umfasst die Figuren 1 und 2.
Fig. 1 zeigt links den Fall einer zu späten Antriebsmomentenreduktion durch den Fahrer nach Kurven eintritt, rechts den Fall einer fahrerunabhängigen
rechtzeitigen Antriebsmomentenreduktion bei einem mit Kurvenradiuserkennung bzw. Kurvenradiusinformation ausgestatteten Fahrzeug.
Fig. 2 zeigt links den Fall einer zu späten Antriebsmomentenzugabe durch den Fahrer nach Erreichen des Kurvenscheitelpunktes, rechts den Fall einer fahrerunabhängigen rechtzeitigen Antriebsmomentenzugabe bei einem mit Kurvenradiuserkennung bzw. Kurvenradiusinformation ausgestatteten Fahrzeug.
Das Ziel einer Fahrdynamikregelung besteht darin, das Fahrzeug auf der sicheren Seite innerhalb eines fahrphysikalischen Grenzbereichs zu halten, zugleich soll sich eine Fahrdynamikregelung bei stabiler Fahrt aber passiv verhalten. Um diese beiden Ziele zu erreichen, ist eine korrekte und zuverlässige Bestimmung des fahrphysikalischen Grenzbereichs notwendig. Durch eine Nutzung des aus anderen Fahrerassistenzsystemen bekannten momentanen Fahrbahnradius kann die Bestimmung des Grenzbereichs wesentlich verbessert werden.
Die physikalisch maximale Geschwindigkeit zum Durchfahren einer Kurve, die sogenannte Kurvengrenzgeschwindigkeit, kann aus dem Kurvenradius sowie dem Reibwert μ der Fahrbahn berechnet werden.
Dabei gilt vxmax = JR ■ ay = = JR ■ μ ■ g
Figure imgf000004_0001
Dabei ist vxmax die physikalisch maximal mögliche Geschwindigkeit zum sicheren Durchfahren einer Kurve, R ist der Kurvenradius, μ ist der Reibwert, Fn ist die Summe der Radaufstandskräfte, ay ist die Querbeschleunigung und g kennzeichnet die Erdbeschleunigung. Während sich der Reibwert μ gut schätzen lässt und die Summe der
Aufstandskräfte Fn als bekannt vorausgesetzt werden kann, wird in
Fahrdynamikregelungssystemen häufig angenommen, dass der Kurvenradius demjenigen Radius entspricht, den der Fahrer durch seinen Lenkwinkel gemäß dem Ackermann- Modell einstellt. Da der Fahrer erst bei Beginn einer Kurve das Lenkrad einschlägt, kann damit auch erst dann eine Geschwindigkeitsreduktion eines Fahrdynamikregelungssystems erfolgen. Hier kann eine wesentliche Verbesserung durch Nutzung einer zusätzlichen Kurvenradiusinformation erzielt werden, welche z.B. von einer Radar- oder Video- oder Umfeldsensorik stammt.
In bekannten Fahrdynamikregelungssystemen ist der Fahrer im Regelkreis inbegriffen, indem er mit der Lenkung auf eine sichtbare Straßenkrümmung reagiert. Auf die Lenkreaktion des Fahrers reagiert die Fahrdynamikreglung beispielsweise mit einer Antriebsmomentreduktion. Da sich jeder Fahrer unterschiedlich verhält, ist es schwierig, ein über mehrere Fahrer
reproduzierbares Regelverhalten eines Fahrdynamikregelungssystems darzustellen.
Durch Nutzung einer externen Kurvenradiusinformation kann der Fahrer mit seinem Verhalten dem Regelkreis entkoppelt werden und somit ein
reproduzierbares Reglerverhalten dargestellt werden.
Beispielhaft ist die Wirkung der Erfindung in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Dabei bezieht sich die linke Figur jeweils auf das Kurvenverhalten eines mit einer Fahrdynamikregelung ohne zusätzliche externe Kurvenradiusinformation ausgestatteten Fahrzeugs, die rechte Figur jeweils auf ein erfindungsgemäß mit zusätzlicher externer Kurvenradiusinformation ausgestattetes Fahrzeug.
In Fig. 1 ist ein Fahrzeug 100 eingezeichnet, welches sich jeweils entlang einer Trajektorie 101 bewegen soll. Im linken Bild ist zum Kurvenbeginn 102 der Lenkeinschlag des Fahrers noch nahe Null. Die durch einen Fahrdynamikregler durchgeführte Antriebsmomentenreduktion ist deshalb sehr gering. Am
Scheitelpunkt 103 der Kurve ist der Lenkeinschlag des Fahrers sehr groß und es besteht auch weiterhin eine zu hohe Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Fahrzeug untersteuert, der Fahrer fühlt sich beängstigt und geht vom Gas. Letztendlich wird damit die Kurve entlang der eingezeichneten Trajektorie, d.h. nicht optimal, durchfahren.
Im rechten Bild wird am Punkt 104 durch eine verfügbare Radiusinformation der kommenden Kurve das Antriebsmoment bereits rechtzeitig hinreichend reduziert. Der Fahrer fühlt sich am Punkt 105 jederzeit sicher und kann auf dem Gas bleiben und durchfährt die Kurve mit maximaler Geschwindigkeit. Damit kann unter Verwendung der Radiusinformation frühzeitig das Antriebsmoment reduziert werden, um eine für das Durchfahren der Kurve angepasste
Geschwindigkeit einzuregeln.
In Fig. 2 wird das Fahrverhalten beim Kurvenausgang betrachtet. Ab dem Scheitelpunkt 106 wünscht sich der Fahrer im linken Bild eine ansteigende Traktion. Doch selbst am Punkt 107 nach dem Scheitelpunkt ist der Lenkwinkel noch groß und der Fahrer spürt durch die Momentenrücknahme ein
Traktionsloch. Im rechten Bild wird bereits ab dem Scheitelpunkt 108 eine sich öffnende Kurve, d.h. eine Zunahme des Kurvenradius, erkannt. Die Traktion kann dann über die Aufhebung der am Kurveneingang fahrerunabhängig erfolgten Rücknahme des Antriebsmoments wieder erhöht werden. Am Punkt 109 ist ersichtlich, dass sich der gefahrene Kurvenradius der Trajektorie vergrößert und die volle Fahrbahnbreite ausgenutzt wird.
Am Kurvenausgang wird häufig zu spät das Antriebsmoment erhöht. Als Folge beschleunigt das Fahrzeug zu langsam aus der Kurve. Es tritt auch der Fall auf, dass der Fahrer ab dem Scheitelpunkt aus der Kurve heraus beschleunigen will. Möglicherweise möchte er die gesamte Fahrbahnbreite ausnutzen, d.h. sich nach außen treiben lassen. Ein ohne externe bzw. zusätzliche
Kurvenradiusinformation ausgestattetes Fahrdynamikregelungssystem kennt allerdings nur die aktuell durch den Lenkwinkel vorgegebene Richtung des Fahrers, z.B. nach dem Ackermann-Modell, es kennt jedoch nicht den
tatsächlichen Fahrbahnverlauf. D.h. ein solches Fahrdynamikregelungssystem kann auf den Kurvenausgang erst dann reagieren, wenn der Fahrer dies durch seine Lenkvorgabe anzeigt, insbesondere durch die Zurücknahme des
Lenkwinkels.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Regelung des Motormoments eines Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt, bei dem
vor dem Kurveneintritt oder zum Zeitpunkt des Kurveneintritts mittels einer Radar- oder Videosensorik oder mittels einer in einer Datenbank hinterlegten Karte eine den Kurvenradius der Kurve beschreibende Kurvenradiusgröße (R) ermittelt wird und
abhängig von der Kurvenradiusgröße (R) eine fahrerunabhängige Antriebsmomentenreduktion (104) stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem
Kurvenbeginn oder bei Kurvenbeginn das Antriebsmoment des
Kraftfahrzeugs fahrerunabhängig reduziert wird (104).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bereits vor dem Ende der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird (108).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Scheitelpunkt der Kurve das Antriebsmoment fahrerunabhängig wieder erhöht wird (108).
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Maximalgeschwindigkeit (vxmax) für das Durchfahren der Kurve ermittelt wird und dass das Antriebsmoment so weit reduziert wird, dass die
Maximalgeschwindigkeit (vxmax) nicht überschritten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurvenradius (R) in die Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit (vxmax) eingeht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich der Reibwert der Fahrbahn (μ) in die Ermittlung der Maximalgeschwindigkeit (vxmax) eingeht.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Datenbank um eine fahrzeugexterne Datenbank handelt, deren Daten auf drahtlosem Wege vom Kraftfahrzeug empfangen werden oder dass es sich bei der Datenbank um eine in einem Navigationssystem enthaltene Datenbank handelt.
9. Vorrichtung, enthaltend Mittel, die speziell zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgestaltet sind.
PCT/EP2016/055256 2015-03-16 2016-03-11 Verfahren und vorrichtung zur kurvenradiusabhängigen antriebsmomentenregelung für ein kraftfahrzeug während einer kurvenfahrt WO2016146509A1 (de)

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Citations (4)

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