WO2023135002A1 - Verfahren und assistenzsystem zum unterstützen einer fahrzeugquerführung ohne hinterradbremseingriffe und kraftahrzeug - Google Patents

Verfahren und assistenzsystem zum unterstützen einer fahrzeugquerführung ohne hinterradbremseingriffe und kraftahrzeug Download PDF

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WO2023135002A1
WO2023135002A1 PCT/EP2022/087543 EP2022087543W WO2023135002A1 WO 2023135002 A1 WO2023135002 A1 WO 2023135002A1 EP 2022087543 W EP2022087543 W EP 2022087543W WO 2023135002 A1 WO2023135002 A1 WO 2023135002A1
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WO
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motor vehicle
deviation
assistance system
lateral guidance
reduced
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PCT/EP2022/087543
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Hauke Christian Schlimme
Stephan Gierke
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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    • B62D9/00—Steering deflectable wheels not otherwise provided for
    • B62D9/002—Steering deflectable wheels not otherwise provided for combined with means for differentially distributing power on the deflectable wheels during cornering

Definitions

  • the present invention relates to a method and an assistance system for a motor vehicle for lateral guidance of the motor vehicle or for supporting such a lateral guidance.
  • the invention further relates to a correspondingly equipped motor vehicle.
  • the motor vehicle In order to drive a motor vehicle safely, in particular through a curve, the motor vehicle must be prevented from swerving.
  • the tires of the motor vehicle When driving through a curve, the tires of the motor vehicle must build up transverse forces in order to keep the motor vehicle on a correspondingly curved trajectory. If the motor vehicle is braked in the process, the tires must also transmit longitudinal forces.
  • a force that can be transmitted by a tire is limited, so that the additional longitudinal force leads to a reduction in the maximum lateral force that can be transmitted to the tire. This can possibly lead to the motor vehicle swerving, in which case the radius of the traveled trajectory can increase and the motor vehicle can understeer.
  • an electronic stability program can recognize undisturbed driving behavior based on a yaw rate that is too low and compensate for it by braking interventions on the wheels of the respective motor vehicle.
  • a braking torque is generally built up on a rear wheel on the inside of the curve, which in turn can generate an agile torque around the vehicle's vertical axis and thus counteract understeer.
  • it cannot always be reliably recognized from the yaw rate whether there is a risk of unintentionally leaving a target trajectory or, for example, a traffic lane.
  • braking intervention on a rear wheel is not always possible, for example in the event of a fault or damage or the like.
  • DE 44 18 772 C1 describes a method for controlling the brake pressure as a function of a deviation of an actual wheel slip from a target slip.
  • the actual slip is determined from the rotational speeds of the wheels of a respective vehicle and the vehicle speed determined therefrom.
  • a desired slip value is determined from the determined vehicle speed and the rotational speeds of the wheels. It is provided that the desired slip is determined from the wheel speeds in such a way that the cornering forces given at the desired slip ensure stable driving behavior.
  • DE 196 09 869 B4 describes a braking force control system for a motor vehicle.
  • an estimated brake hydraulic pressure which is assumed to be actually present in a brake system of the motor vehicle, is calculated using a model for a flow velocity and the change in brake stiffness depending on the quantity of brake fluid. Further, a manipulated variable of an actuator included in a hydraulic pressure control device is calculated from the calculated estimated brake hydraulic pressure and a target brake hydraulic pressure by means of an inverse hydraulic pressure model. The aim is to create a braking force control system for a motor vehicle which is able to carry out braking control which corresponds to the current state of movement or the current driving behavior of the motor vehicle.
  • the object of the present invention is to improve the safety and directional stability of an at least assisted lateral guidance of a motor vehicle.
  • the method according to the invention is used and can therefore be used to control a motor vehicle to carry out or support lateral guidance of the motor vehicle in a driving situation without the possibility of automated brake intervention on a rear wheel of the motor vehicle.
  • a driving situation in particular none of the rear wheels of the motor vehicle can be braked automatically.
  • a typical braking intervention of an ESP assistance system as explained at the outset, cannot be carried out.
  • the method according to the invention can be used in particular for or when the motor vehicle is cornering, ie when the motor vehicle is driving through a corner in the forward direction of travel.
  • the motor vehicle has a lateral guidance assistance system for at least assisted lateral guidance of the motor vehicle and automatic wheel or tire slip control.
  • Such a tire slip control can be implemented, for example, as part of the ESP assistance system of the motor vehicle, but also separately from it, for example in another assistance system or control unit or the like.
  • the fact that the lateral guidance assistance system is set up for at least assisted lateral guidance of the motor vehicle can mean here in particular that it corresponds to or satisfies at least the requirements according to SAE J3016 Level 1 or higher.
  • a target path is determined along which the motor vehicle is to be guided.
  • a target path can be determined, for example, by the lateral guidance assistance system as part of path or trajectory planning for the motor vehicle.
  • determining the target path can also mean or include capturing or retrieving a target path that has already been determined, for example via a corresponding data interface. This can be carried out, for example, by an assistance system that is set up to carry out the method according to the invention.
  • an assistance system can correspond to the lateral guidance system, include it or be part of the lateral guidance system or be a separate assistance system of the respective motor vehicle.
  • a movement of the motor vehicle relative to the target path is monitored for a deviation from the target path.
  • This can be a current or also a predicted movement and accordingly a currently existing or an imminent or likely future deviation.
  • a target longitudinal slip for at least one front wheel of the motor vehicle is reduced.
  • an actual, ie already given, or a presumably imminent deviation can be detected.
  • the deviation can be detected, for example, by calculating a corresponding deviation variable, that is, for example, a spatial distance, or using a corresponding or corresponding variable from the transverse guide.
  • a deviation threshold value can also be specified, which specifies a permissible deviation from the target path.
  • measurement errors or prediction uncertainties can be taken into account and an overactive automated control or regulation of the motor vehicle, which could lead to unsteady driving behavior, can be avoided.
  • an intervention strength of a brake system on the at least one front wheel is reduced in order to achieve or set the reduced target longitudinal slip.
  • a reduction in the strength of a Automated braking intervention can in particular only take place on the respective front wheel or only on several or all front wheels of the motor vehicle, ie not on one or more rear wheels of the motor vehicle.
  • a correspondingly greater lateral force potential i.e. the possibility of transmitting correspondingly greater cornering forces, can be available there without exceeding the adhesion limit of the respective front wheel or the tire of this front wheel with less or less.
  • the transverse force potential decreases with increasing tire longitudinal slip, since the total force that can be transmitted by the front wheel, i.e. the corresponding tire, is limited and is given as a common variable or total variable for the transmission of longitudinal forces as well as the transmission of cornering or transverse forces .
  • the longitudinal forces to be transmitted by this front wheel can thus be reduced, which in turn results in a transmission of greater cornering or lateral forces and thus holding or guiding the motor vehicle on the target path or returning the motor vehicle can enable the target path.
  • the present invention thus enables a particularly safe and true-to-track lateral guidance of the motor vehicle along the respective target path without a braking intervention being or having to be performed on a rear wheel of the motor vehicle.
  • Reducing the degree of intervention of the braking system i.e. weaker braking of the motor vehicle, in particular when driving through a curve and the motor vehicle is or is about to skid or understeer, may initially appear counterintuitive, since braking the motor vehicle could in principle reduce centrifugal forces that the motor vehicle threaten to wear out of the respective curve. Due to the relationships explained with regard to the limited maximum forces that can be transmitted via the wheels or tires of the motor vehicle, however, the procedure according to the invention described here represents an effective possibility for stabilizing the motor vehicle.
  • a deviation in the yaw rate could be considered, just as with a conventional ESP.
  • a target yaw rate could be calculated using a corresponding model or a corresponding characteristic curve from driver inputs, ie operator actions by a driver of the motor vehicle, and compared with an actual yaw rate of the motor vehicle. If the setpoint yaw rate is less than the actual yaw rate, understeering of the motor vehicle could then be assumed.
  • looking at the yaw rate alone allows no reliable statement about an actual position of the motor vehicle with respect to the target path, for example within a respective lane or the like. According to the assessment of the yaw rate, there may be understeer, but this does not necessarily lead to an unwanted vehicle movement.
  • the present invention by considering the target path and the deviation from the target path, enables lateral guidance of the motor vehicle that is more reliable, more accurate and improved for the driver of the respective motor vehicle, as expected. It has been shown that the present invention keeps the motor vehicle close to the target path, particularly when braking in a curve, and thus a potentially dangerous departure from the target path or, for example, a respective lane can be prevented. Overall, the present invention makes it possible to achieve improved driving behavior compared to motor vehicles with conventional stabilization or lateral control assistance systems, in particular on road sections with relatively low roadway friction coefficients. In particular, this can also be achieved in situations in which the possibility of rear wheel braking is restricted or compromised.
  • the setpoint longitudinal slip is reduced, ie adjusted, as a function of a size of the detected deviation.
  • the desired longitudinal slip is reduced to a greater or lesser extent depending on the movement of the motor vehicle relative to the respective desired path.
  • the greater the detected deviation from the reference path the greater the reduction in the reference longitudinal slip.
  • a corresponding setpoint value of the tire slip control system is multiplied by a scaling factor corresponding to the respective reduction.
  • a scaling factor can be between 0 and 1 in particular.
  • the respective size of the scaling factor can, for example, depend on the given or recognized Deviation are automatically set or selected and / or be specified.
  • the approach proposed here enables a particularly simple and flexible realization or implementation of the present invention, since, for example, a calculation of the corresponding setpoint variable does not have to be completely revised or redesigned.
  • the method according to the invention can be used with particularly little computing effort and thus particularly quickly or in real time during the ferry operation of the motor vehicle. Such a correspondingly lower calculation outlay can ultimately enable particularly early intervention and thereby contribute to further improving the safety of the motor vehicle or the lateral guidance of the motor vehicle.
  • the scaling factor to be used in each case is determined using a predefined characteristic curve or using a predefined characteristic map.
  • a specific scaling factor can be assigned to a given deviation, for example.
  • one or more other variables or parameters can flow into a corresponding characteristics map.
  • the map can therefore be correspondingly multidimensional.
  • vehicle data of the motor vehicle such as a load, tires, tire pressure, speed, steering angle and/or the like, and/or environmental data, such as an environmental or outside temperature, weather conditions, a roadway type or condition and/or the like, can be used or specified.
  • Such a characteristic curve or such a characteristic diagram enables a particularly simple, reliable, predictable and rapid determination or determination of the scaling factor to be used in each case. This can enable the method according to the invention to be carried out or used in a particularly simple, inexpensive, reliable and predictable manner for the driver of the motor vehicle.
  • a predefined vehicle or tire model or a combination thereof can also be used.
  • the scaling factor can be calculated or determined by optimizing the power transmission, ie by triggering a corresponding optimization problem.
  • such models require sufficiently accurate parameterization and robustness to deviating parameter values.
  • corresponding inaccuracies or incorrect modeling by the proposed use of a predetermined characteristic or a predetermined map for determining the respective scaling factor can be avoided.
  • the desired longitudinal slip is reduced individually for the front wheels of the motor vehicle.
  • the scaling factors mentioned elsewhere for the corresponding setpoint variables of the tire slip control can be determined individually for both or all front wheels of the motor vehicle and can be different accordingly.
  • the target longitudinal slip for a front wheel on the inside of the curve can be reduced in a different way or to a different extent than the target longitudinal slip for a front wheel of the motor vehicle on the outside of the curve. As a result, it can be taken into account that different loads or forces typically occur on different front wheels of the motor vehicle, in particular when driving through a curve.
  • a further improvement in the safety of the at least assisted lateral guidance of the motor vehicle can ultimately be achieved.
  • different characteristic curves or characteristic diagrams can be specified for a front wheel of the motor vehicle that is on the inside of a curve and a front wheel that is on the outside of the curve.
  • the target longitudinal slip or the corresponding scaling factor for the target variable of the tire slip control for the front wheel of the motor vehicle on the outside of the curve is reduced earlier, faster and/or more strongly than the target longitudinal slip or the corresponding scaling factor for the front wheel of the motor vehicle on the inside of the curve .
  • the embodiment of the present invention proposed here is based on the finding that a braking torque on the front wheel on the outside of the curve generates a stabilizing yawing moment and such a stabilizing yawing moment can increase understeering or understeering driving behavior of the motor vehicle.
  • the braking torque there can ultimately be reduced correspondingly earlier, faster and/or more strongly.
  • an increase in the understeering of the motor vehicle caused by the braking torque can be avoided or reduced.
  • the motor vehicle can ultimately be guided closer, more reliably and more safely on or along the respective target path.
  • a corresponding specification can be given or followed for reducing the desired longitudinal slip of the front wheels. For example, different deviation threshold values can be specified for the front wheel on the outside of the curve and the front wheel on the inside of the curve, from which the respective Desired longitudinal slip is reduced.
  • the setpoint longitudinal slip for the front wheel on the outside of the curve and the front wheel on the inside of the curve can then be reduced in the same way when or after the respective deviation threshold value is reached, ie for example according to the same predefined reduction function.
  • different such reduction functions can be specified for the front wheel on the outside of the curve and the front wheel on the inside of the curve.
  • Such a reduction function can indicate or define a course according to which the respective reduction is to take place, for example as a function of the deviation, the time, the distance covered and/or the like.
  • a future movement of the motor vehicle is predicted based on the current time or a current position of the motor vehicle.
  • Such a future movement can be predicted, for example, based on a previous movement up to the current time or the current position, current journey, operating or status data of the motor vehicle and/or a corresponding predefined movement model, i.e. extrapolated, modeled or simulated, for example .
  • a current speed, a current steering angle, automated or assisted path planning, a driver type of the respective driver, a respective environment and/or the like can be taken into account.
  • a future deviation from the respective desired path that is likely to occur is identified or determined.
  • the target longitudinal slip for the respective front wheel is already reduced at the current time or at the next possible corresponding control or intervention time in order to reduce the detected future deviation reduce or prevent.
  • a probable further or future development of the deviation from the target path can be determined and taken into account here in order to enable even safer, more precise and more reliable driving of the motor vehicle on or on the target path.
  • this can enable improved safety of the motor vehicle or the lateral guidance of the motor vehicle, since possible deviations in the actual movement of the motor vehicle from the predicted future movement are typically relatively narrowly limited.
  • the future deviation that is likely to occur in each case is identified or determined using a predefined vehicle model.
  • At least the respective target path and current driving status or operating data of the motor vehicle are supplied to this as input variables or input data.
  • the latter can indicate or include, for example, a speed, an acceleration, a steering angle, a steering torque, a rotational speed, a transmission gear that is present, a driving mode and/or the like.
  • the respective future deviation can possibly be determined or predicted particularly precisely.
  • further input variables or input data can also be supplied to the corresponding vehicle model.
  • vehicle data of the motor vehicle can include, for example, vehicle data of the motor vehicle, such as its loading, occupancy, tires, tire pressure and/or the like.
  • the additional input data or input variables can also be or include environmental data, such as a respective ambient or outside temperature, weather conditions, a type of roadway and/or roadway condition of a road currently being traveled by the motor vehicle and/or the like. If at least some of the data or information or quantities mentioned are not available, corresponding model parts of the vehicle model can be ignored, for example, or a predefined standard value can then be used in each case.
  • the configuration of the present invention proposed here can make it possible to predict the future deviation particularly precisely and robustly, which in turn can enable a correspondingly precisely coordinated intervention and thus ultimately particularly safe and precise lateral guidance of the motor vehicle along the respective target path.
  • a further aspect of the present invention is an assistance system for a motor vehicle for carrying out or supporting lateral guidance of the motor vehicle.
  • the assistance system according to the invention has an input interface, a data processing device with a processor device, for example a microchip, microprocessor or microcontroller or the like, and a computer-readable data memory coupled thereto, and an output interface.
  • the assistance system according to the invention is set up for, in particular automatically, executing the method according to the invention in at least one variant, configuration or development. So it can be recorded, for example, via the input interface of the respective target path or the input variables mentioned and via the Output interface, for example, a respective target longitudinal slip or a corresponding scaling factor for a corresponding target value of the tire slip control or a corresponding control or regulation signal can be output.
  • a corresponding operating or computer program which implements or encodes the method steps, measures or sequences of the corresponding method or corresponding control instructions, can be stored in the data memory in order to carry out the method.
  • This operating or computer program can then be executed by means of the processor device during operation of the assistance system or the respective motor vehicle equipped with it, in order to execute the corresponding method or to bring about its execution.
  • the motor vehicle according to the invention has a lateral guidance assistance system, automatic tire slip control and a braking system for automated braking of at least the front wheels of the motor vehicle and an assistance system according to the invention.
  • This assistance system according to the invention can be part of the lateral guidance assistance system of the motor vehicle or can be provided in addition to it or coupled to it.
  • the motor vehicle according to the invention is therefore also set up for the automated execution or use of the method according to the invention.
  • the motor vehicle according to the invention can be the motor vehicle mentioned in connection with the method according to the invention and/or in connection with the assistance system according to the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention can have some or all of the properties and/or features mentioned in these contexts.
  • the motor vehicle according to the invention can in particular be a passenger car or a truck, but is not limited to these designs.
  • FIG. 1 shows a sectional schematic representation of a motor vehicle that is set up for improved lateral guidance
  • FIG. 2 shows an exemplary schematic flow chart of a method for supporting the lateral guidance of the motor vehicle
  • FIG. 3 shows an exemplary schematic diagram representation to illustrate a setpoint slip adjustment for lateral guidance support.
  • the motor vehicle 1 shows a schematic overview representation with a motor vehicle 1 that is to be guided along an indicated desired path 2 at least in an assisted or partially automated manner.
  • the motor vehicle 1 can have one or more systems for at least assisted or automated lateral guidance.
  • the motor vehicle 1 has a reduced braking system in which braking is only possible on a front axle, i.e. a braking torque can be built up, while no interventions via braking or drive systems can take place on a rear axle of the motor vehicle 1 here.
  • the motor vehicle 1 has an assistance system 6 to support the lateral guidance.
  • the assistance system 6 can be connected to other devices, for example one or more sensors, control devices, assistance systems or assistance devices, the brake system and/or the like, for example via an on-board network of the motor vehicle 1 .
  • the assistance system 6 includes an interface 7, which is indicated schematically here. This interface 7 can include an input interface and an output interface, for example, or can be set up as a bidirectional interface.
  • the assistance system 6 also has a processor 8 and a data memory 9 for processing recorded data or signals and for generating corresponding outputs or control signals therefrom.
  • a vehicle speed 10 of motor vehicle 1 and a deviation 11 of an actual position or an actual path, ie a current trajectory of motor vehicle 1 from target path 2, are indicated here.
  • vector arrows are shown on the rear wheels 3 and the front wheels 4, 5 to illustrate forces acting or to be transmitted.
  • a longitudinal force 12 to be transmitted, a lateral force 13 to be transmitted and a force resulting therefrom are to be transmitted transmitted total force 14 illustrated.
  • Different total forces 14 are to be transmitted through the various wheels, the sizes of which are illustrated here by circles around the individual rear wheels 3 and front wheels 4, 5.
  • FIG. 2 shows an exemplary schematic flowchart 15 of a method that can be used here or for this purpose.
  • a course of the target path 2 is determined or recorded, for example by the assistance system 6.
  • a method step S2 the movement of motor vehicle 1 relative to target path 2 is monitored for deviations 11 . Corresponding predictions can also be made. Input data 16 which describe or characterize the movement of motor vehicle 1 are recorded for method step S2. In other words, information about the movement of motor vehicle 1 in relation to target path 2 is used to determine current or future deviation 11 of the position or a movement path of motor vehicle 1 from target path 2 . With knowledge of the target path 2 and the input data 16 relating to the movement of the motor vehicle 1, an understeering departure from the target path 2, ie an increase in the path radius of the path or trajectory traveled by the motor vehicle 1, can be automatically detected.
  • a situation i.e. a current or probable future deviation 11 from the respective target path 2
  • a target variable of a tire slip control of the motor vehicle 1 i.e. for a target slip determined.
  • the corresponding predefined characteristic curve 17 for the respective front wheel 4 on the inside of the curve and the respective front wheel 5 on the outside of the curve can be accessed. These characteristics 17 can be stored in the data memory 9 of the assistance system 6, for example.
  • the setpoint longitudinal slips for the front wheels 4, 5 are adjusted individually for each wheel in a method step S4. They can do that For example, scaling factors s lying between 0 and 1 can be applied multiplicatively to corresponding target values of the tire slip control.
  • a corresponding tire slip control is then based on the adjusted target longitudinal slip by at least one automatic braking intervention or weakening of at least one automatic braking intervention on the front wheels 4, 5 to achieve or set the respective target longitudinal slip.
  • a reduced longitudinal tire slip on the front wheels 4, 5 can therefore be set or regulated in accordance with the respective setpoint longitudinal slip modified by the respective scaling factor s.
  • Different setpoint longitudinal slips can be set in particular for the front wheel 4 on the inside of the curve and the front wheel 5 on the outside of the curve.
  • the method described or individual method steps of the method can be run through regularly, continuously or in a loop-like manner during ferry operation of the motor vehicle 1, which is indicated here by corresponding arrows.
  • FIG. 3 shows an exemplary diagram to illustrate the different setpoint longitudinal slips or the different adaptation, in particular reduction, of the setpoint longitudinal slips for the front wheel 4 on the inside of the curve and the front wheel 5 on the outside of the curve.
  • the deviation 11 in meters is plotted on the abscissa and the unitless scaling factor s is plotted on the ordinate.
  • the deviation 11 from 0.1 m can be specified as a first deviation threshold value.
  • the scaling factor s a on the outside of the curve for the setpoint longitudinal slip of the front wheel 5 on the outside of the curve is first reduced with increasing deviation 11 to a predetermined minimum value.
  • the inside scaling factor Sj for the setpoint longitudinal slip of the front wheel 4 on the inside of the curve initially remains constant at 1, while the scaling factor s a on the outside of the curve is or is already being reduced.
  • this second deviation threshold value for the deviation 11 can be approximately 0.225 m here.
  • the examples described show how a target slip adjustment for automated lateral guidance can be applied and implemented in order to improve safety and directional stability of a vehicle that is at least assisted or partially automated in lateral guidance.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (15) und ein Assistenzsystem (6) für ein Kraftfahrzeug (1) zur Unterstützung einer Querführung ohne automatisierte Bremseingriffe an einem Fahrzeughinterrad (3). Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechendes Kraftfahrzeug (1). In dem Verfahren wird ein Sollpfad (2) bestimmt, entlang dessen das Kraftfahrzeug (1) zumindest assistiert geführt werden soll. Weiter wird eine Bewegung des Kraftfahrzeugs (1) relativ zu dem Sollpfad (2) auf eine Abweichung (11) hin überwacht. Auf ein Erkennen einer solchen Abweichung (1) in wird ein Solllängsschlupf für ein Vorderrad (4, 5) des Kraftfahrzeugs (1) automatisch reduziert. Zum Erreichen des reduzierten Sollängsschlupfes wird eine Eingriffsstärke eines Bremssystems des Kraftfahrzeugs (1) an dem jeweiligen Vorderrad (4, 5) reduziert.

Description

Verfahren und Assistenzsystem zum Unterstützen einer Fahrzeugquerführung ohne Hinterradbremseingriffe und Kraftahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Assistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zur Querführung des Kraftfahrzeugs oder zum Unterstützen einer solchen Querführung. Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechend eingerichtetes Kraftfahrzeug.
Für ein sicheres Führen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere durch eine Kurve, muss ein Ausbrechen des Kraftfahrzeugs vermieden werden. Dazu müssen beim Durchfahren einer Kurve die Reifen des Kraftfahrzeugs Querkräfte aufbauen, um das Kraftfahrzeug auf einer entsprechend gebogenen Trajektorie zu halten. Wird das Kraftfahrzeug dabei abgebremst, müssen die Reifen auch Längskräfte übertragen. Eine von einem Reifen übertragbare Kraft ist jedoch begrenzt, sodass die zusätzliche Längskraft zu einer Verringerung der an dem Reifen maximal übertragbaren Querkraft führt. Dies kann gegebenenfalls zu einem Ausbrechen des Kraftfahrzeugs führen, wobei sich ein Bahnradius der gefahrenen Trajektorie vergrößern und das Kraftfahrzeug untersteuern kann.
Als ein bekannter Ansatz kann ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) ein ungestörtes Fahrverhalten basierend auf einer zu geringen Gierrate erkennen und über Bremseingriffe an den Rädern des jeweiligen Kraftfahrzeugs ausgleichen. Dazu wird im Allgemeinen ein Bremsmoment an einem kurveninneren Hinterrad aufgebaut, was wiederum ein agilisierendes Drehmoment um die Fahrzeughochachse erzeugen und dadurch dem Untersteuern entgegenwirken kann. Es kann jedoch nicht immer anhand der Gierrate sicher erkannt werden, ob ein unbeabsichtigtes Verlassen einer Solltrajektorie oder beispielsweise eines befahrenen Fahrstreifens droht. Zudem ist ein Bremseingriff an einem Hinterrad nicht immer möglich, beispielsweise in einem Fehler- oder Beschädigungsfall oder dergleichen.
Als weiteren Ansatz beschreibt die DE 44 18 772 C1 ein Verfahren zur Regelung des Bremsdrucks in Abhängigkeit von einer Abweichung eines Istschlupf von Rädern zu einem Sollschlupf. Dabei wird der Istschlupf aus Drehzahlen von Rädern eines jeweiligen Fahrzeugs und der daraus ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Aus der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit und den Drehzahlen der Räder wird ein Schlupfsollwert ermittelt. Dabei ist es vorgesehen, dass der Schlupfsoll aus den Raddrehzahlen so ermittelt wird, dass die bei Schlupfsoll gegebenen Seitenführungskräfte ein stabiles Fahrverhalten sicherstellen. Als weiteren Ansatz beschreibt die DE 196 09 869 B4 ein Bremskraft-Regelungssystem für ein Kraftfahrzeug. Darin wird ein geschätzter Bremshydraulikdruck, von dem angenommen wird, dass er tatsächlich aktuell in einem Bremssystem des Kraftfahrzeugs vorliegt, mittels eines Modells für eine Strömungsgeschwindigkeit und der Veränderung einer Brems- Steifigkeit in Abhängigkeit von der Quantität eines Bremsfluids berechnet. Weiter wird eine Stellgröße eines in einer Regeleinrichtung für den hydraulischen Druck enthaltenen Stellgliedes aus dem berechneten geschätzten Bremshydraulikdruck und einem Soll- Bremshydraulikdruck mittels eines Umkehrmodells für den hydraulischen Druck berechnet. Damit soll ein Bremskraft-Regelungssystem für ein Kraftfahrzeug geschaffen werden, welches in der Lage ist, eine Bremsregelung durchzuführen, die mit dem aktuellen Bewegungs-Zustand oder dem aktuellen Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs übereinstimmt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheit und Spurtreue einer zumindest assistierten Querführung eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren offenbart.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient, kann also angewendet werden zum Steuern eines Kraftfahrzeugs zur Ausführung oder Unterstützung einer Querführung des Kraftfahrzeugs in einer Fahrsituation ohne automatisierte Bremseingriffsmöglichkeit an einem Hinterrad des Kraftfahrzeugs. In einer solchen Fahrsituation kann also insbesondere keines der Hinterräder des Kraftfahrzeugs automatisiert bremsbar sein. Dann kann also ein eingangs erläuterter typischer Bremseingriff eines ESP-Assistenzsystems nicht ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere für oder in Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs, wenn das Kraftfahrzeug also in Vorwärtsfahrtrichtung eine Kurve durchfährt, angewendet werden. Das Kraftfahrzeug weist ein Querführungsassistenzsystem zur zumindest assistierten Querführung des Kraftfahrzeugs und eine automatische Rad- oder Reifenschlupfregelung auf. Eine solche Reifenschlupfregelung kann beispielsweise als Teil des ESP-Assistenzsystem des Kraftfahrzeugs, aber ebenso separat davon, beispielsweise in einem anderen Assistenzsystem oder Steuergerät oder dergleichen, implementiert sein. Dass das Querführungsassistenzsystem zur zumindest assistierten Querführung des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, kann hier insbesondere bedeuten, dass dieses wenigstens den Anforderungen gemäß SAE J3016 Level 1 oder höher entspricht bzw. genügt. ln einem Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Sollpfad bestimmt, entlang dessen das Kraftfahrzeug geführt werden soll. Ein solcher Sollpfad kann beispielsweise durch das Querführungsassistenzsystem im Rahmen einer Bahn- oder Trajektorienplanung für das Kraftfahrzeug bestimmt werden. Das Bestimmen des Sollpfades kann hier aber ebenso ein Erfassen oder Abrufen eines bereits bestimmten Sollpfades, beispielsweise über eine entsprechende Datenschnittstelle, bedeuten oder umfassen. Dies kann beispielsweise durch ein Assistenzsystem durchgeführt werden, das zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Ein solches Assistenzsystem kann dem Querführungssystem entsprechen, dieses umfassen oder Teil des Querführungssystems sein oder ein separates Assistenzsystem des jeweiligen Kraftfahrzeugs sein.
In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Bewegung des Kraftfahrzeugs relativ zu dem Sollpfad auf eine Abweichung von dem Sollpfad hin überwacht. Dabei kann es sich um eine aktuelle oder auch eine vorhergesagte Bewegung und dementsprechend um eine aktuell bereits bestehende oder eine drohende oder eine voraussichtlich auftretende zukünftige Abweichung handeln.
In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf ein Erkennen einer solchen Abweichung des Kraftfahrzeugs, also einer Trajektorie oder eines Bewegungs- oder Istpfads des Kraftfahrzeugs von dem Sollpfad hin ein Solllängsschlupf für wenigstens ein Vorderrad des Kraftfahrzeugs reduziert. Wie bereits angedeutet kann dabei eine tatsächliche, also bereits gegebene, oder eine voraussichtlich bevorstehende Abweichung erkannt werden. Die Abweichung kann beispielsweise durch Berechnen einer entsprechenden Abweichungsgröße, also beispielsweise eines räumlichen Abstands, oder anhand einer entsprechenden bzw. korrespondierenden Größe aus der Querführung erkannt werden. Ebenso kann ein Abweichungsschwellenwert vorgegeben sein, der eine zulässige Abweichung von dem Sollpfad angibt. Es kann dann vorgesehen sein, dass der Solllängsschlupf für das wenigstens eine Vorderrad oder die Vorderräder des Kraftfahrzeugs erst bei - tatsächlichem oder voraussichtlichem - Erreichen oder Überschreiten des Abweichungsschwellenwerts reduziert wird. Dadurch können beispielsweise Messfehler oder Vorhersageunsicherheiten berücksichtigt und eine überaktive automatisierte Steuerung oder Regelung des Kraftfahrzeugs, die zu einem unruhigen Fahrverhalten führen könnte, vermieden werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Erreichen oder Einstellen des reduzierten Sollängsschlupfes eine Eingriffsstärke eines Bremssystems an dem wenigstens einen Vorderrad reduziert. Eine solche Reduzierung der Stärke eines automatisierten Bremseingriffs kann insbesondere nur an dem jeweiligen Vorderrad oder nur an mehreren oder allen Vorderrädern des Kraftfahrzeugs, also nicht an einem oder mehreren Hinterräder des Kraftfahrzeugs erfolgen. Durch das Reduzieren der Eingriffsstärken des Bremssystems an dem wenigstens einen Vorderrad kann dort ein entsprechend größeres Querkraftpotenzial, also die Möglichkeit zur Übertragung entsprechend größerer Seitenführungskräfte, ohne oder mit geringerem Überschreiten der Kraftschlussgrenze des jeweiligen Vorderrads bzw. des Reifens dieses Vorderrad, zur Verfügung stehen. Dies ist der Fall, da mit zunehmendem Reifenlängsschlupf das Querkraftpotenzial sinkt, da die von dem Vorderrad, also dem entsprechenden Reifen übertragbare Gesamtkraft begrenzt ist und als gemeinsame Größe oder Summengröße sowohl für die Übertragung von Längskräften als auch die Übertragung von Seitenführungs- oder Querkräften gegeben ist. Durch das Reduzieren der Eingriffsstärken des Bremssystems an dem wenigstens einen Vorderrad können somit die von diesem Vorderrad zu übertragenden Längskräfte reduziert werden, was wiederum eine Übertragung größerer Seitenführungs- oder Querkräfte und damit ein Halten oder Führen des Kraftfahrzeugs auf dem Sollpfad oder ein Zurückführen des Kraftfahrzeugs auf den Sollpfad ermöglichen kann.
Damit ermöglicht die vorliegende Erfindung also eine besonders sichere und spurtreue Querführung des Kraftfahrzeugs entlang des jeweiligen Sollpfades, ohne dass dazu ein Bremseingriff an einem Hinterrad des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird oder werden müsste. Das Reduzieren der Eingriffsstärke des Bremssystems, also ein schwächeres Bremsen des Kraftfahrzeugs, insbesondere beim Durchfahren einer Kurve und einem gegebenen oder drohenden Ausbrechen oder Untersteuern des Kraftfahrzeugs mag zunächst kontraintuitiv erscheinen, da durch ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs prinzipiell Fliehkräfte reduziert werden könnten, die das Kraftfahrzeug aus der jeweiligen Kurve heraus zu tragen drohen. Aufgrund der erläuterten Zusammenhänge bezüglich der begrenzten maximal über die Räder bzw. Reifen des Kraftfahrzeugs übertragbaren Kräfte stellt das hier beschriebene erfindungsgemäße Vorgehen jedoch eine effektive Möglichkeit zur Stabilisierung des Kraftfahrzeugs dar.
Anstatt Informationen über die Abweichung zu dem jeweiligen Sollpfad zu nutzen, könnte ebenso wie bei einem herkömmlichen ESP eine Abweichung in der Gierrate betrachtet werden. Dabei könnte über ein entsprechendes Modell oder eine entsprechende Kennlinie aus Fahrereingaben, also Bedienhandlungen eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, eine Sollgierrate berechnet und mit einer Istgierrate des Kraftfahrzeugs verglichen werden. Wenn die Sollgierrate kleiner als die Istgierrate ist, könnte dann ein Untersteuern des Kraftfahrzeugs angenommen werden. Die Betrachtung der Gierrate allein ermöglicht jedoch keine sichere Aussage über eine tatsächliche Position des Kraftfahrzeugs bezüglich des Sollpfades, beispielsweise innerhalb eines jeweiligen Fahrstreifens oder dergleichen. So kann es zwar nach der Bewertung der Gierrate ein Untersteuern geben, das jedoch nicht notwendigerweise zu einer ungewollten Fahrzeugbewegung führt.
Demgegenüber ermöglicht die vorliegende Erfindung durch die Betrachtung des Sollpfades und der Abweichung zu dem Sollpfad eine zuverlässigere, genauere und für den Fahrer des jeweiligen Kraftfahrzeugs verbessert erwartungsgemäße Querführung des Kraftfahrzeugs. Es hat sich gezeigt, dass durch die vorliegende Erfindung das Kraftfahrzeug insbesondere beim Bremsen in einer Kurve nahe am Sollpfad gehalten und somit ein potenziell gefährliches Verlassen des Sollpfades oder beispielsweise eines jeweiligen Fahrstreifens verhindert werden kann. Insgesamt kann durch die vorliegende Erfindung ein gegenüber Kraftfahrzeugen mit herkömmlichen Stabilisierungs- oder Querführungsassistenzsystemen verbessertes Fahrverhalten, insbesondere in Streckenabschnitten mit relativ niedrigen Fahrbahnreibwerten erreicht werden. Dies kann dabei insbesondere auch in Situationen mit eingeschränkter oder kompromittierter Hinterradbremsmöglichkeit erreicht werden.
In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Solllängsschlupf in Abhängigkeit von einer Größe der erkannten Abweichung reduziert, also angepasst. Mit anderen Worten wird also abhängig von der Bewegung des Kraftfahrzeugs relativ zu dem jeweiligen Sollpfad der Solllängsschlupf mehr oder weniger stark reduziert. Dabei wird der Solllängsschlupf umso stärker reduziert, je größer die erkannte Abweichung von dem Sollpfad ist. Dadurch können bei relativ kleinen Abweichungen letztlich unnötig starke Eingriffe vermieden und bei größeren Abweichungen dennoch ein sicheres Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Insbesondere kann durch eine entsprechend kontinuierliche oder abgestufte Reduzierung des Solllängsschlupfes eine zu große sprunghafte Verhaltensänderung des Kraftfahrzeugs vermieden werden, was wiederum entsprechende Irritationen oder einen Überraschungseffekt für den Fahrer des Kraftfahrzeugs reduzieren oder vermeiden kann. Insgesamt kann somit die Sicherheit des Kraftfahrzeugs bzw. der zumindest assistierten Querführung des Kraftfahrzeugs weiter verbessert werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zum Reduzieren des Solllängsschlupfes eine entsprechende Sollgröße der Reifenschlupfregelung mit einem der jeweiligen Reduzierung entsprechenden Skalierungsfaktor multipliziert. Ein solcher Skalierungsfaktor kann insbesondere zwischen 0 und 1 liegen. Die jeweilige Größe des Skalierungsfaktor kann beispielsweise abhängig von der jeweils gegebenen oder erkannten Abweichung automatisch festgelegt oder ausgewählt werden und/oder vorgegeben sein. Der hier vorgeschlagene Ansatz ermöglicht eine besonders einfache und flexible Realisierung bzw. Implementierung der vorliegenden Erfindung, da beispielsweise eine Berechnung der entsprechenden Sollgröße nicht komplett überarbeitet oder neugestaltet werden muss. Zudem kann durch die hier vorgeschlagene einfache Multiplikation mit dem jeweiligen Skalierungsfaktor das erfindungsgemäße Verfahren mit besonders geringem Rechenaufwand und damit besonders schnell bzw. in Echtzeit während des Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs angewendet werden. Ein solcher entsprechend geringerer Berechnungsaufwand kann letztlich ein besonders frühes Eingreifen ermöglichen und dadurch zur weiter verbesserten Sicherheit des Kraftfahrzeugs bzw. der Querführung des Kraftfahrzeugs beitragen.
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der jeweils zu verwendende Skalierungsfaktor anhand einer vorgegebenen Kennlinie oder anhand eines vorgegebenen Kennfeldes ermittelt. Dadurch kann beispielsweise einer gegebenen Abweichung ein bestimmter Skalierungsfaktor zugeordnet werden. Ebenso können in einem entsprechenden Kennfeld eine oder mehrere weitere Größen oder Parameter einfließen. Das Kennfeld kann also entsprechend multidimensional sein. So können als weitere Parameter oder Dimensionen des Kennfeldes beispielsweise Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs, wie etwa eine Beladung, eine Bereifung, ein Reifendruck, eine Geschwindigkeit, ein Lenkwinkel und/oder dergleichen, und/oder Umgebungsdaten, wie etwa eine Umgebungs- oder Außentemperatur, Witterungsbedingungen, eine Fahrbahnart oder -beschaffenheit und/oder dergleichen, verwendet werden bzw. vorgegeben sein. Durch eine solche Kennlinie oder ein solches Kennfeld kann eine besonders einfache, zuverlässige, vorhersagbare und schnelle Ermittlung oder Bestimmung des jeweils zu verwendenden Skalierungsfaktor ermöglicht werden. Dies kann eine besonders einfache, aufwandsarme, zuverlässige und für den Fahrer des Kraftfahrzeugs vorhersehbare Ausführung oder Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen.
Statt der Nutzung einer Kennlinie oder eines Kennfeldes, um aus einer jeweiligen Abweichung den wenigstens einen Skalierungsfaktor zu berechnen oder zu bestimmen, kann ebenso ein vorgegebenes Fahrzeug- oder Reifenmodell oder eine Kombination daraus genutzt werden. Damit kann beispielsweise der Skalierungsfaktor durch eine Optimierung der Kraftübertragung, also durch Auslösen eines entsprechenden Optimierungsproblems, berechnet oder bestimmt werden. Solche Modelle benötigen jedoch eine ausreichend genaue Parametrisierung und Robustheit gegenüber abweichenden Parameterwerten. Demgegenüber können entsprechende Ungenauigkeiten oder Fehlmodellierungen durch die vorgeschlagene Verwendung einer vorgegebenen Kennlinie oder eines vorgegebenen Kennfeldes zum Ermitteln des jeweiligen Skalierungsfaktor vermieden werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Solllängsschlupf radindividuell für die Vorderräder des Kraftfahrzeugs reduziert. Mit anderen Worten können also die an anderer Stelle genannten Skalierungsfaktoren für die entsprechenden Sollgrößen der Reifenschlupfregelung für beide bzw. alle Vorderräder des Kraftfahrzeugs individuell ermittelt werden und dementsprechend unterschiedlich sein. Insbesondere kann also der Solllängsschlupf für ein jeweils kurveninneres Vorderrad auf andere Weise oder in anderem Maße reduziert werden als der Solllängsschlupf für ein jeweiliges kurvenäußeres Vorderrad des Kraftfahrzeugs. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass an verschiedenen Vorderrädern des Kraftfahrzeugs, insbesondere beim Durchfahren einer Kurve, typischerweise unterschiedliche Belastungen bzw. Kräfte auftreten. Durch die radindividuelle Bestimmung bzw. Reduzierung des Solllängsschlupfes kann letztlich eine weiter verbesserte Sicherheit der zumindest assistierten Querführung des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Zur Umsetzung können beispielsweise unterschiedliche Kennlinien oder Kennfelder für ein jeweils kurveninneres und ein kurvenäußeres Vorderrad des Kraftfahrzeugs vorgegeben sein.
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der Solllängsschlupf bzw. der entsprechende Skalierungsfaktor für die Sollgröße der Reifenschlupfregelung für das jeweils kurvenäußeres Vorderrad des Kraftfahrzeugs früher, schneller und/oder stärker reduziert als der Solllängsschlupf bzw. der entsprechende Skalierungsfaktor für das jeweils kurveninnere Vorderrad des Kraftfahrzeugs. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Bremsmoment am kurvenäußeren Vorderrad ein stabilisierendes Giermoment erzeugt und ein solches stabilisierendes Giermoment ein Untersteuern bzw. ein untersteuerndes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs verstärken kann. Durch die frühere, schnellere und/oder stärkere Reduzierung des Solllängsschlupfes bzw. des entsprechenden Skalierungsfaktors an dem kurvenäußeren Vorderrad kann also letztlich das dortige Bremsmoment entsprechend früher, schneller und/oder stärker reduziert werden. Dadurch kann eine bremsmomentbedingte Verstärkung des Untersteuerns des Kraftfahrzeugs vermieden oder reduziert werden. Dadurch kann letztlich das Kraftfahrzeug näher, zuverlässiger und sicherer auf oder an dem jeweiligen Sollpfad geführt werden. Für das Reduzieren des Solllängsschlupfes der Vorderräder kann eine entsprechende Vorgabe gegeben sein oder befolgt werden. So können beispielsweise für das kurvenäußere Vorderrad und das kurveninnere Vorderrad unterschiedliche Abweichungsschwellenwerte vorgegeben sein, ab denen der jeweilige Solllängsschlupf reduziert wird. Der Solllängsschlupf für das kurvenäußeres Vorderrad und das kurveninneres Vorderrad kann dann bei oder ab Erreichen des jeweiligen Abweichungsschwellenwerts auf gleiche Weise, also beispielsweise gemäß der gleichen vorgegebenen Reduzierungsfunktion, reduziert werden. Ebenso können für das kurvenäußeres Vorderrad und das kurveninneres Vorderrad unterschiedliche solche Reduzierungsfunktionen vorgegeben sein. Eine solche Reduzierungsfunktion kann dabei einen Verlauf angeben oder definieren, gemäß welchem die jeweilige Reduzierung stattfinden soll, beispielsweise in Abhängigkeit von der Abweichung, der zeit, der zurückgelegten Wegstrecke und/oder dergleichen mehr.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine zukünftige Bewegung des Kraftfahrzeugs ausgehend vom jeweils aktuellen Zeitpunkt bzw. einer jeweils aktuellen Position des Kraftfahrzeugs vorhergesagt. Eine solche zukünftige Bewegung kann beispielsweise anhand einer bisherigen Bewegung bis zu dem jeweils aktuellen Zeitpunkt oder der jeweils aktuelle Position, jeweils aktuellen Fahrt-, Betriebs- oder Zustandsdaten des Kraftfahrzeugs und/oder einem entsprechenden vorgegebenen Bewegungsmodell vorhergesagt, also beispielsweise extrapoliert, modelliert oder simuliert werden. Dabei können beispielsweise eine aktuelle Geschwindigkeit, ein aktueller Lenkwinkel, eine automatisierte oder assistierte Bahnplanung, ein Fahrertyp des jeweiligen Fahrers, eine jeweilige Umgebung und/oder dergleichen mehr berücksichtigt werden. Basierend auf der vorhergesagten zukünftigen Bewegung wird eine dabei voraussichtlich auftretende zukünftige Abweichung von dem jeweiligen Sollpfad erkannt oder ermittelt. Daraufhin, wenn also eine voraussichtlich auftretende oder sich voraussichtlich vergrößernde zukünftige Abweichung erkannt wird oder erkannt wurde, wird der Solllängsschlupf für das jeweilige Vorderrad bereits zum jeweils aktuellen Zeitpunkt bzw. zum jeweils nächstmöglichen entsprechenden Regel- oder Eingriffszeitpunkt vorausschauend reduziert, um die erkannte zukünftige Abweichung zu reduzieren oder zu verhindern. Mit anderen Worten kann hier also eine voraussichtliche weitere oder zukünftige Entwicklung der Abweichung von dem Sollpfad bestimmt und berücksichtigt werden, um ein noch sicheres, genaueres und zuverlässigeres Führen des Kraftfahrzeugs auf oder an dem Sollpfad zu ermöglichen. Dies kann letztlich auch dann, wenn die vorhergesagte zukünftige Bewegung nicht exakt eintritt, eine verbesserte Sicherheit des Kraftfahrzeugs bzw. der Querführung des Kraftfahrzeugs ermöglichen, da mögliche Abweichungen der tatsächlichen Bewegung des Kraftfahrzeugs von der vorhergesagten zukünftigen Bewegung typischerweise relativ eng begrenzt sind. Dies ist der Fall, da das Kraftfahrzeug aufgrund der physikalischen Gegebenheiten beispielsweise seine Geschwindigkeit und seine Trajektorie nicht beliebig schnell und stark ändern kann. ln einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird die jeweils voraussichtlich auftretende zukünftige Abweichung mittels eines vorgegebenen Fahrzeugmodells erkannt bzw. bestimmt. Diesem werden als Eingangsgrößen oder Eingangsdaten zumindest der jeweilige Sollpfad und jeweils aktuelle Fahrzustands- oder Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs zugeführt. Letztere können beispielsweise eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, einen Lenkwinkel, ein Lenkmoment, eine Drehzahl, einen anliegenden Getriebegang, einen Fahrmodus und/oder dergleichen mehr angeben oder umfassen. Durch eine derartige modellierte Berücksichtigung verschiedener Daten oder Informationen kann die jeweilige zukünftige Abweichung gegebenenfalls besonders genau bestimmt bzw. vorhergesagt werden. Zur weiteren Verbesserung können dem entsprechenden Fahrzeugmodell ebenso weitere Eingangsgröße oder Eingangsdaten zugeführt werden. Diese können beispielsweise Fahrzeugdaten des Kraftfahrzeugs, wie etwa dessen Beladung, Besetzung mit Insassen, Bereifung, Reifendruck und/oder dergleichen umfassen. Ebenso können die weiteren Eingangsdaten oder Eingangsgrößen Umgebungsdaten, wie etwa eine jeweilige Umgebungs- oder Außentemperatur, Wetterbedingungen, eine Fahrbahnart und/oder Fahrbahnbeschaffenheit einer jeweils aktuell von dem Kraftfahrzeug befahrenen Straße und/oder dergleichen mehr, sein oder umfassen. Sofern zumindest einige der genannten Daten oder Informationen bzw. Größen nicht verfügbar sind, können entsprechende Modellteile des Fahrzeugmodells beispielsweise unberücksichtigt bleiben oder es kann dann jeweils ein vorgegebener Standardwert verwendet werden. Insgesamt kann durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die zukünftige Abweichung gegebenenfalls besonders genau und robust vorhersagbar sein, was wiederum ein entsprechend genau abgestimmtes Eingreifen und somit letztlich eine besonders sichere und genaue Querführung des Kraftfahrzeugs entlang des jeweiligen Sollpfades ermöglichen kann.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Assistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zum Ausführen oder Unterstützen einer Querführung des Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Assistenzsystem weist eine Eingangsschnittstelle, eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einer Prozessoreinrichtung, also beispielsweise einem Mikrochip, Mikroprozessor oder Mikrocontroller oder dergleichen, und einem damit gekoppelten computerlesbaren Datenspeicher sowie eine Ausgangsschnittstelle auf. Das erfindungsgemäße Assistenzsystem ist dabei zum, insbesondere automatischen, Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in wenigstens einer Variante, Ausgestaltung oder Weiterbildung eingerichtet. Es können also beispielsweise über die Eingangsschnittstelle der jeweilige Sollpfad oder die genannten Eingangsgrößen erfasst und über die Ausgangsschnittstelle beispielsweise ein jeweiliger Solllängsschlupf oder ein entsprechender Skalierungsfaktor für eine entsprechende Sollgröße der Reifenschlupfregelung oder ein entsprechendes Steuer- oder Regelsignal ausgegeben werden. Zum Ausführen des Verfahrens kann beispielsweise ein entsprechendes Betriebs- oder Computerprogramm, das die Verfahrensschritte, Maßnahmen oder Abläufe des entsprechenden Verfahrens oder entsprechende Steueranweisungen implementiert oder codiert, in dem Datenspeicher gespeichert sein. Dieses Betriebs- oder Computerprogramm kann dann im Betrieb des Assistenzsystems bzw. des jeweiligen damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs mittels der Prozessoreinrichtung ausgeführt werden, um das entsprechende Verfahren auszuführen oder dessen Ausführung zu bewirken.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist ein Querführungsassistenzsystem, eine automatische Reifenschlupfregelung und ein Bremssystem zum automatisierten Bremsen zumindest von Vorderrädern des Kraftfahrzeugs und ein erfindungsgemäßes Assistenzsystem auf. Dieses erfindungsgemäße Assistenzsystem kann dabei Teil des Querführungsassistenzsystem des Kraftfahrzeugs oder zusätzlich zu diesem vorgesehen bzw. mit diesem gekoppelt sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist also ebenfalls zum automatisierten Ausführen oder Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Assistenzsystem genannte Kraftfahrzeug sein. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug einige oder alle der in diesen Zusammenhängen genannten Eigenschaften und/oder Merkmale aufweisen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Pkw oder ein Lkw sein, ist jedoch nicht auf diese Bauformen beschränkt.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine ausschnittweise schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs, das für eine verbesserte Querführung eingerichtet ist; Fig. 2 einen bespielhaften schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zum Unterstützen der Querführung des Kraftfahrzeugs; und
Fig. 3 eine beispielhafte schematische Diagrammdarstellung zur Veranschaulichung einer Sollschlupfanpassung zur Querführungsunterstützung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung mit einem Kraftfahrzeug 1 , das zumindest assistiert oder teilautomatisiert entlang eines angedeuteten Sollpfades 2 geführt werden soll. Dazu kann das Kraftfahrzeug 1 ein oder mehrere Systeme zur zumindest assistierten oder automatisierten Querführung aufweisen. In der hier beschriebenen Situation weist das Kraftfahrzeug 1 ein reduziertes Bremssystem auf, bei welchem allein an einer Vorderachse gebremst, also ein Bremsmoment aufgebaut werden kann, während an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs 1 hier keine Eingriffe über Brems- oder Antriebssysteme erfolgen können.
Zur Veranschaulichung der Querführung sind Hinterräder 3 sowie ein kurveninneres Vorderrad 4 und ein kurvenäußeres Vorderrad 5 dargestellt.
Das Kraftfahrzeug 1 weist zum Unterstützen der Querführung ein Assistenzsystem 6 auf.
Das Assistenzsystem 6 kann beispielsweise über ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 1 mit weiteren Einrichtungen, beispielsweise einem oder mehreren Sensoren, Steuergeräten, Assistenzsystemen oder Assistenzeinrichtungen, dem Bremssystem und/oder dergleichen mehr verbunden sein. Das Assistenzsystem 6 umfasst hier schematisch angedeutet eine Schnittstelle 7. Diese Schnittstelle 7 kann beispielsweise eine Eingangsschnittstelle und eine Ausgangsschnittstelle umfassen oder als bidirektionale Schnittstelle eingerichtet sein. Weiter weist das Assistenzsystem 6 einen Prozessor 8 und deinen Datenspeicher 9 zum Verarbeiten von erfassten Daten oder Signalen und zum Erzeugen entsprechender Ausgaben oder Steuersignale daraus auf.
Zur Veranschaulichung der Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 sind hier eine Fahrzeuggeschwindigkeit 10 des Kraftfahrzeugs 1 sowie eine Abweichung 11 einer Istposition bzw. eines Istpfades, also einer aktuellen Trajektorie des Kraftfahrzeugs 1 von dem Sollpfad 2 angedeutet. Zudem sind an den Hinterrädern 3 und den Vorderrädern 4, 5 jeweils Vektorpfeile zur Veranschaulichung wirkender bzw. zu übertragender Kräfte dargestellt. Beispielsweise ist für das kurvenäußere Vorderrad 5 eine zu übertragende Längskraft 12, eine zu übertragende Querkraft 13 und eine daraus resultierende zu übertragende Gesamtkraft 14 veranschaulicht. Dabei sind durch die verschiedenen Räder unterschiedliche Gesamtkräfte 14 zu übertragen, deren Größen hier durch Kreise um die einzelnen Hinterräder 3 und Vorderräder 4, 5 veranschaulicht sind.
Ziel ist es, das Kraftfahrzeug 1 assistiert oder zumindest teilautomatisiert sicher und stabil, also beispielsweise ohne ein Ausbrechen und mit möglichst geringem Untersteuern, entlang des Sollpfades 2 zu führen, letztlich also die Abweichung 11 zu minimieren. Dazu zeigt Fig. 2 einen beispielhaften schematischen Ablaufplan 15 eines dabei oder dazu anwendbaren Verfahrens.
Darin wird in einem Verfahrensschritt S1 ein Verlauf des Sollpfades 2 bestimmt bzw. erfasst, beispielsweise von dem Assistenzsystem 6.
In einem Verfahrensschritt S2 wird die Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 relativ zu dem Sollpfad 2 auf Abweichungen 11 hin überwacht. Dabei können auch entsprechende Vorhersagen getroffen werden. Für den Verfahrensschritt S2 werden dabei Eingangsdaten 16 erfasst, welche die Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 beschreiben oder charakterisieren. Mit anderen Worten werden also Informationen über die Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 in Relation zu dem Sollpfad 2 verwendet, um basierend darauf die aktuelle oder eine zukünftige Abweichung 11 der Position oder eines Bewegungspfades des Kraftfahrzeugs 1 von dem Sollpfad 2 zu ermitteln. Mit Kenntnis des Sollpfades 2 und der Eingangsdaten 16 bezüglich der Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 kann ein untersteuerndes Verlassen des Sollpfades 2, also eine Vergrößerung des Bahnradius der von dem Kraftfahrzeug 1 befahrenen Bahn oder Trajektorie automatisch erkannt werden.
Wenn eine solche Situation, also eine aktuelle oder voraussichtliche zukünftige Abweichung 11 von dem jeweiligen Sollpfad 2 erkannt wird, werden abhängig von der Größe der erkannten Abweichung 11 Skalierungsfaktoren s (siehe Fig. 3) für eine Sollgröße einer Reifenschlupfregelung des Kraftfahrzeugs 1 , also für einen Zielschlupf bestimmt. Dazu kann beispielsweise auf entsprechende vorgegebene Kennlinie 17 für das jeweilige kurveninnere Vorderrad 4 und das jeweilige kurvenäußere Vorderrad 5 zugegriffen werden. Diese Kennlinien 17 können beispielsweise in dem Datenspeicher 9 des Assistenzsystems 6 hinterlegt sein.
Basierend auf den bestimmten Skalierungsfaktoren s werden in einem Verfahrensschritt S4 die Solllängsschlupfe für die Vorderräder 4, 5 radindividuell angepasst. Dazu können die beispielsweise zwischen 0 und 1 liegenden Skalierungsfaktoren s auf entsprechende Sollgrößen der Reifenschlupfregelung multiplikativ angewendet werden.
In einem Verfahrensschritt S5 erfolgt dann basierend auf den angepassten Solllängsschlupfen eine entsprechende Reifenschlupfregelung durch wenigstens einen automatischen Bremseingriff bzw. Abschwächung wenigstens eines automatischen Bremseingriffs an den Vorderrädern 4, 5 zum Erreichen oder Einstellen des jeweiligen Solllängsschlupfes. Es kann dabei also gemäß dem jeweiligen durch den jeweiligen Skalierungsfaktor s modifizierten Solllängsschlupf ein reduzierter Reifenlängsschlupf an den Vorderrädern 4, 5 eingestellt oder eingeregelt werden. Dabei können insbesondere für das kurveninnere Vorderrad 4 und das kurvenäußere Vorderrad 5 unterschiedliche Solllängsschlupfe eingestellt werden.
Das beschriebene Verfahren bzw. einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens können während eines Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs 1 regelmäßig, kontinuierlich oder schleifenartig wiederholt durchlaufen werden, was hier durch entsprechende Pfeile angedeutet ist.
Fig. 3 zeigt zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Solllängsschlupfe bzw. der unterschiedlichen Anpassung, insbesondere Reduzierung, der Solllängsschlupfe für das kurveninnere Vorderrad 4 und das kurvenäußere Vorderrad 5 eine beispielhafte Diagrammdarstellung. Darin ist auf der Abszisse die Abweichung 11 in Metern und auf der Ordinate der einheitenlose Skalierungsfaktor s aufgetragen. In der hier dargestellten beispielhaften Ausgestaltung findet bis zu einer Abweichung 11 von etwa 0,1 m keine Anpassung bzw. Reduzierung des Solllängsschlupfes für die Vorderräder 4, 5 statt, sodass der Skalierungsfaktor s also 1 beträgt. Die Abweichung 11 von 0,1 m kann dabei als ein erster Abweichungsschwellenwert vorgegeben sein. Ab einer Abweichung 11 von 0,1 m, also dem Erreichen oder Überschreiten des ersten Abweichungsschwellenwerts wird zunächst der kurvenäußerer Skalierungsfaktor sa für den Solllängsschlupf des kurvenäußeren Vorderrads 5 mit zunehmender Abweichung 11 bis zu einem vorgegebenen Minimalwert reduziert. Dabei bleibt bis zu einem für das kurveninneres Vorderrad 4 vorgegebenen zweiten Abweichungsschwellenwert der kurveninnere Skalierungsfaktor Sj für den Solllängsschlupf des kurveninneren Vorderrads 4 zunächst konstant bei 1 , während der kurvenäußere Skalierungsfaktor sa bereits reduziert ist oder wird. Beispielhaft kann dieser zweite Abweichungsschwellenwert für die Abweichung 11 hier etwa 0,225 m betragen. Mit zunehmender Vergrößerung der Abweichung 11 über den zweiten Abweichungsschwellenwert hinaus ist auch eine Verkleinerung des kurveninneren Skalierungsfaktors Sj vorgesehen, der dann erst bei einer entsprechend größeren Abweichung 11 den vorgegebenen Minimalwert erreicht. Ebenso können für den kurveninneren Skalierungsfaktor Sj und den kurvenäußeren Skalierungsfaktor sa prinzipiell unterschiedliche Minimalwerte und/oder Verläufe vorgegeben sein.
Die hier dargestellten Verläufe der Skalierungsfaktoren sa, Sj sind also rein beispielhaft zu verstehen, haben sich aber vorläufig als geeignet für einen Pkw herausgestellt.
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine Zielschlupfanpassung für eine automatisierte Querführung angewendet und realisiert werden kann, um eine verbesserte Sicherheit und Spurtreue eines zumindest assistiert oder teilautomatisiert quergeführten Fahrzeugs zu verbessern.
Bezugszeichenliste
1 Kraftfahrzeug
2 Sollpfad
3 Hinterräder
4 kurveninneres Vorderrad
5 kurvenäußeres Vorderrad
6 Assistenzsystem
7 Schnittstelle
8 Prozessor
9 Datenspeicher
10 Fahrzeuggeschwindigkeit
11 Abweichung
12 Längskraft
13 Querkraft
14 Gesamtkraft
15 Ablaufplan
16 Eingangsdaten
17 Kennlinie
S1-S5 Verfahrensschritte s Skalierungsfaktor
Sa kurvenäußerer Skalierungsfaktor
Sj kurveninnerer Skalierungsfaktor

Claims

Patentansprüche Verfahren (15) zum Steuern eines Kraftfahrzeugs (1) zur Unterstützung einer Querführung in einer Fahrsituation ohne automatisierte Bremseingriffsmöglichkeit an einem Hinterrad (3) des Kraftfahrzeugs (1), wobei das Kraftfahrzeug (1) ein Querführungsassistenzsystem zur zumindest assistierten Querführung des Kraftfahrzeug (1) und eine Reifenschlupfregelung aufweist und automatisch
- ein Sollpfad (2) bestimmt wird, entlang dessen das Kraftfahrzeug (1) durch das Querführungsassistenzsystem geführt werden soll,
- eine Bewegung des Kraftfahrzeugs (1) relativ zu dem Sollpfad (2) auf eine Abweichung (11) hin überwacht wird,
- auf ein Erkennen einer Abweichung (11) des Kraftfahrzeugs (1) von dem Sollpfad (2) hin ein Solllängsschlupf für ein Vorderrad (4, 5) des Kraftfahrzeugs (1) reduziert wird,
- zum Erreichen des reduzierten Sollängsschlupfes eine Eingriffsstärke eines Bremssystems des Kraftfahrzeug (1) an dem jeweiligen Vorderrad reduziert wird. Verfahren (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollängsschlupf in Abhängigkeit von einer Größe der erkannten Abweichung (11) reduziert wird. Verfahren (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reduzieren des Solllängsschlupfes eine entsprechende Sollgröße der Reifenschlupfregelung mit einem entsprechenden Skalierungsfaktor (s), insbesondere zwischen 0 und 1 , multipliziert wird. Verfahren (15) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils zu verwendende Skalierungsfaktor (s) anhand einer vorgegebenen Kennlinie oder anhand eines vorgegebenen Kennfeldes ermittelt wird. Verfahren (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Solllängsschlupf (s) radindividuell für die Vorderräder (4, 5) des Kraftfahrzeugs (1) reduziert wird. Verfahren (15) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Solllängsschlupf für ein jeweils kurvenäußeres Vorderrad (5) des Kraftfahrzeugs (1) früher, schneller und/oder stärker reduziert wird als der Solllängsschlupf für ein jeweils kurveninneres Vorderrad (4) des Kraftfahrzeugs (1). Verfahren (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zukünftige Bewegung des Kraftfahrzeugs (1) ausgehend vom jeweils aktuellen Zeitpunkt vorhergesagt wird, eine dabei voraussichtlich auftretende zukünftige Abweichung (11) von dem Sollpfad (2) erkannt wird und der Solllängsschlupf daraufhin bereits zum jeweils aktuellen Zeitpunkt vorausschauend reduziert wird, um die erkannte zukünftige Abweichung (11) zu reduzieren oder zu verhindern. Verfahren (15) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die voraussichtlich auftretende zukünftige Abweichung (11) mittels eines vorgegebenen Fahrzeugmodells erkannt wird, dem als Eingangsgrößen zumindest der Sollpfad (2) und jeweils aktuelle Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs (1) zugeführt werden. Assistenzsystem (6) für ein Kraftfahrzeug (1) zum Unterstützen einer Querführung des Kraftfahrzeugs (1), aufweisend eine Eingangsschnittstelle (7), eine Datenverarbeitungseinrichtung (8, 9) mit einer Prozessoreinrichtung (8) und einem damit gekoppelten Datenspeicher (9) und eine Ausgangsschnittstelle (7), wobei das Assistenzsystem (6) zum Ausführen eines Verfahrens (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist. Kraftfahrzeug (1), aufweisend Querführungsassistenzsystem, eine automatische Reifenschlupfregelung, ein Bremssystem zum automatisierten Bremsen zumindest von Vorderrädern (4, 5) des Kraftfahrzeugs (1) und ein Assistenzsystem (6) nach Anspruch 9.
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