DE102008009153A1

DE102008009153A1 - Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs während und nach Lastwechselvorgängen mittels Absenken einer Aktivierungsschwelle des ESP und Vorrichtung zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs bei Lastwechselvorgängen

Info

Publication number: DE102008009153A1
Application number: DE200810009153
Authority: DE
Inventors: Zoltan Doboczky; Frank Kniel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-08-20
Also published as: WO2009100965A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeuges während und nach Lastwechselvorgängen, wobei ein Lastwechselvorgang ermittelt wird und eine Steuervorrichtung eine das Fahrzeug stabilisierende Korrekturmaßnahme hervorruft, wenn eine Aktivierungsschwelle von der ermittelten Gierrate überschritten wird, wobei die Aktivierungsschwelle auf einen niedrigeren Wert abgesenkt wird, sobald ein Lastwechselvorgang ermittelt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, enthaltend Mittel zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeugs, während und nach Lastwechselvorgängen, wobei ein Lastwechselvorgang ermittelt wird und eine Steuervorrichtung eine das Fahrzeug stabilisierende Korrekturmaßnahme hervorruft, wenn eine Aktivierungsschwelle von einer ermittelten Gierrate überschritten wird.
Elektronische Stabilitätsprogramme, wie etwa ESP-Systeme, helfen durch gezielte Bremsen- und Motormomenteneingriffe Fahrzeuge zu stabilisieren. Dabei werden die von Sensoren detektierten aktuellen Bewegungen des Kraftfahrzeugs, also insbesondere bei mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten landgebundenen Kraftfahrzeugen, wie bei Pkws, Lkws oder Bussen, mit vom Fahrer gewünschten und/oder physikalisch möglichen Bewegungen verglichen, wobei bei einer detektierten Abweichung entsprechend Korrekturmaßnahmen eingeleitet werden.
Ein solches Verfahren ist aus der DE 3939069 C2 bekannt. Diese Druckschrift der Robert Bosch GmbH offenbart ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Hinterradantrieb, bei dem bei Erkennen eines Eindrehens des Fahrzeugs infolge eines übermäßigen Hinterradumfangsschlupfes ohne Bremsbetätigung ein Signal erzeugt wird, und bei dem eine Kurvenerkennungseinrichtung vorgesehen ist, die das Befahren einer Kurve und die Art der Kurve, also die Gebogenheit nach links oder rechts, erkennt und entsprechende Signale erzeugt, wobei bei Erkennen einer Kurve und Auftreten eines Eindrehens Bremsdruck derart eingesteuert wird, dass die Bremsdruckeinsteuerung am kurvenäußeren Hinterrad erfolgt, während der übermäßige Hinterradsumfangsschlupf ein Bremsschlupf des kurveninneren Hinterrades ist.
Bei sog. Lastwechseln, d. h. dem Loslassen des Gaspedals des Fahrzeugs, weisen die in einer Kurve laufenden Hinterräder, bei heckgetriebenen Fahrzeugen, insbesondere und vornehmlich das kurveninnere Rad, Schlupf und somit verminderte Seitenführung an dieser Achse auf, wodurch das Fahrzeug bei hoher Querbeschleunigung instabil wird und zum Eindrehen neigt.
Die DE 3939069 C2 bringt nach Auswertung der Raddrehzahlen und/oder dem Sensieren einer Gierbewegung mittels eines Giersensors oder Beschleunigungssensors außerhalb des Fahrzeugschwerpunktes und/oder eines Lenkwinkelsensors geeignete Korrekturmaßnahmen auf.
Dabei bedient sich die DE 3939069 C2 eines ESP-Systems. Ein zentraler Punkt des in solchen ESP-Systemen vorhandenen Regelalgorithmuses stellt die Berechnung der sog. Gierrate, die auch als Soll-Giergeschwindigkeit bezeichnet wird, dar. Diese Gierrate, welche sich u. a. aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und einem das jeweilige Fahrzeug modellierende Fahrzeugmodell, der Querbeschleunigung und den absetzbaren Kräften berechnet.
Fährt das Kraftfahrzeug mit hoher Querbeschleunigung an einem Stabilitätslimit, wird das Fahrzeug von einem sog. Freirollregler bzgl. des Gierverhaltens gedämpft. Die Freirollregler sind Regeleinrichtungen, die auf linearen Modellen beruhen und daher nur einen begrenzten Querbeschleunigungsbereich wirksam abdecken. Aufgrund der Ungenauigkeiten in einem das fahrdynamische Fahren eines Fahrzeugs modellierenden Fahrzeugs, das auch als Fahrzeug-Einspurmodell bezeichnet wird, kann hier keine Regelung der von einem ESP-Regler berechnete Soll-Gierrate erfolgen. In diesem Fall wird aus einem maximal vom Fahrzeug erreichbaren Querbeschleunigungswert unter Zuhilfenahme einer Referenzgeschwindigkeit, also der von dem ESP-System das Fahrzeug als zugrunde liegend bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit, die nicht mit der realen Fahrgeschwindigkeit übereinstimmen muss, eine Ersatz-Sollgierrate für die sog. Freirolleingriffe gebildet. Wird diese Sollgierrate von der gemessenen Gierrate, also von den jeweiligen Absolutwerten, überschritten, erfolgen an den kurvenäußeren Rädern momentbasierte ESP-Eingriffe.
Bei Lastwechsel, also bei schnellem Ändern der abgesetzten Motormomente auf die Räder, erfolgt eine Achslastverlagerung, und führt letztendlich zu einem spürbaren Auf schwimmen des Fahrzeuges, also einem hohen Schwimmwinkel, bei gleichzeitig hoher Beschleunigung, was zu einem Ausbrechen des Fahrzeuges führt.
Ein solches Ausbrechen des Fahrzeuges ist nicht für die Fahrzeuginsassen, sondern auch für die bis dahin unbeteiligten Dritten gefährdend und zu vermeiden. Die Gierrate ist im Wesentlichen eine Funktion der Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit, welche nach Ermittlung dieser Parameter ermittelt, d. h. berechnet werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem gattungsgemäßen Verfahren, die Aktivierungsschwelle auf einen niedrigeren Wert abgesenkt wird, sobald ein Lastwechselvorgang ermittelt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die entsprechende Mittel zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
Vorteile der Erfindung
Durch die Detektion des Lastwechsels und Herabsetzens der Aktivierungsschwelle werden die ungewünschten Folgen der stark zunehmenden Gierrate bereits im Ansatz gemindert. Dadurch werden bereits frühe Freirolleingriffe von einer Hydraulikeinheit, wie etwa einer Bremseinheit, möglich, die eine stärkere Auswirkung auf das dynamische Verhalten des Fahrzeuges in einem solchen Lastwechselfall verhindern.
Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Lastwechselerkennung benutzt, um eine Absenkung der ESP-Aktivierungsschwelle hervorzurufen, was zu einem früheren und sanfteren Eingreifen eines entsprechenden ESP-Reglers führt. Das Fahrzeug wird somit früher und sanfter wieder stabilisiert und bricht nicht aus. Ein Aufschwimmen des Fahrzeuges wird deutlich vermindert.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es besonders vorteilhaft, wenn die Aktivierungsschwelle wieder auf den alten Wert angehoben wird, sobald die Differenz aus ermittelter Gierrate und abgesenkter Aktivierungsschwelle über einem Aktivierungswert liegt, vorzugsweise ab einem bestimmten Zeitpunkt, nach Absenken der Aktivierungsschwelle. Dadurch wird das ESP-Regelsystem nicht dauerhaft sensibilisiert, sondern verbleibt nur in einem für die Auswirkungen des Lastwechsels relevanten Zeitpunkt abgesenkt, also sensibilisiert. Ein unnötiges frühes Korrigieren der Fahrzeugausrichtung, mittels Hervorrufens von Korrekturmaßnahmen, unterbleibt dann.
Um verlässlich einen Lastwechselvorgang zu detektieren, ist es von Vorteil, wenn der Lastwechselvorgang durch Auswertung des Pedalweges und/oder eines auf einer zeitlichen Ableitung von einem ein halbes Kardan-Moment verarbeitenden Ursprungswert ermittelt wird. Es ist sinnvoll und vorteilhaft ein halbes Kardan-Moment zu nutzen, da dann die Massenträgheit des Verbrennungsmotors und des Antriebsstrangs berücksichtigt wird und dieses Massenträgheitsmoment nicht negativ auf die Regelung im Rahmen des Verfahrens wirkt. Durch Verwendung der Größe „halbes Kardan-Moment" werden ein Getriebewirkungsgrad berücksichtigt, Wandlerverluste und Elastizitäten des Antriebsstranges eliminiert und nur die tatsächlich am Rad anstehenden Momente berücksichtigt. Durch Ermittlung des Gradienten des halben Kardan-Momentes wird es möglich, die Steilheit zur Detektierung des Lastwechselvorganges zu nutzen. Ist das doppelte halbe Kardan-Moment für mindestens drei Zyklen, also 3 mal 40 ms, größer als eine parametrisierbare Schwelle, erfolgt vorteilhafterweise die erfindungsgemäße Auswertung.
Wenn der Gradient des Ursprungswertes unter Verarbeitung eines Glättungsparameters in einer Filtervorrichtung zu einem Vergleichswert abgeglättet wird, so werden starke Ausreißer der zeitlichen Ableitung des Ursprungswertes, welche vorteilhafterweise das doppelte halbe Kardan-Moment ist, vermieden. Zu starke Sprünge des differenzierten Signals werden dann vermieden. Der Glättungsparameter wird in der Literatur auch als Filterzeitkonstante der Filtervorrichtung, nämlich einem PT₁-Filter, definiert.
Um verlässlich den Lastwechselvorgang, unter Ausschließung von etwaigen Störungseinflüssen, zu detektierten, ist es von Vorteil, wenn der Vergleichswert mit einem Vergleichsparameter verglichen wird und ein Lastwechselvorgang dann als erkannt definiert wird, wenn der Vergleichswert über dem Vergleichsparameter liegt. Vorteilhafterweise wird der Maximalwert des Vergleichswertes mit dem Vergleichsparameter verglichen. Übersteigt der Kardan-Gradient diesen Vergleichsparameter, so wird die Aktivierungsschwelle abgesenkt, und gleichzeitig ein sog. Lastwechselindikator gesetzt. Um ein Absenken der Aktivierungsschwelle, also der Soll-Gierrate für Freirolleingriffe, zu erhalten, wird diese Aktivierungsschwelle um einen parametrisierbaren Prozentsatz, z. B. zwischen 10 und 20%, weiter vorzugsweise 15%, abgesenkt, wenn der Lastwechselindikator gesetzt ist, d. h. vorliegt.
Wenn zumindest ein Rad des Kraftfahrzeuges abgebremst wird, so wird, wenn eine Korrekturmaßnahme hervorgerufen wird, das Fahrzeug mit einem gegensinnigen Drehmoment versorgt, was der Gierrate entgegenwirkt, und somit zur Beruhigung des Fahrzeuges führt. Es ist auch von Vorteil, wenn zumindest ein kurvenäußeres Rad des Kraftfahrzeuges abgebremst wird, da dann eine Stabilisierung des Fahrzeuges besonders wirkungsvoll und schnell erfolgt.
Besonders einfach lässt sich mit bestehenden Vorrichtungen ein Beruhigen des Fahrzeuges hervorrufen, wenn die Korrekturmaßnahme, wie ein Aufbauen eines Bremsdruckes an den Rädern einer Vorder- und/oder Hinterachse des Fahrzeuges, nur so lange dauert, bis die ermittelte Gierrate unter einen Stopwert fällt.
Um die Genauigkeit der Regelung zu erhöhen, ist es ferner von Vorteil, wenn in einer weiteren Ausführungsform in der Steuervorrichtung noch andere Werte, wie ein Lenkwinkel, ein Schwimmwinkel und/oder ein Querbeschleunigungswert verarbeitet wird und zum Hervorrufen der Korrekturmaßnahme berücksichtigt wird.
Es ist ferner von Vorteil, wenn der Glättungsparameter, der Vergleichsparameter und der Stopwert jeweils fahrzeugabhängig eingebbar ist und in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante auch auf unterschiedliche Fahrverhalten von Fahrzeugführern einstellbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend auch mit einer Figur, die ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens wiedergibt, näher beschrieben.
Ausführungsformen der Erfindung
Die 1 zeigt in einem ersten Schritt 1 die Erhebung des halben Kardan-Moments (M_KaHalb).
In einem zweiten Schritt 2 ist das Verarbeiten dieses halben Kardan-Momentes durch Multiplikation mit einem Faktor 2 zu einem Ursprungswert, nämlich M_Kardan dargestellt.
In einem nachfolgenden Schritt 3 findet die Weiterverarbeitung dieses Werts und dessen zeitliche Ableitung ( d / dt) statt.
In einem weiteren Schritt 4 wird der erhaltene Wert mittels eines Glättungsparameters (p_{FKoDcardanT_f}) geglättet.
Mit diesem Glättungsparameter wird die Filterzeitkonstante eines PT₁-Filters eingestellt. Dieser Filter verhindert zu starke Sprünge des differenzierten Signals.
In einem nachfolgenden Schritt 5, wird der Maximalwert des differenzierten Signals mit dem Vergleichsparameter (p_{LoadTransferDCardanTFDZ_f}) verglichen. Überschreitet der Vergleichswert diesen Vergleichsparameter, so wird der Lastwechsel-Indikator (Load Transfer) gesetzt.
In einem Schritt 6 wird dann ein Ausbleiben des Lastwechselvorgangs festgestellt. Ansonsten wird in einem Schritt 7 das Nichtvorliegen eines Lastwechselvorganges festgestellt.
Nachfolgend zu Schritt 6 erfolgt ein Absenken der Aktivierungsschwelle, die auch als Freiroll-Sollgierrate bezeichnet wird, in einem Schritt 8.
Die Aktivierungsschwelle wird auch als v_GiMaxFL bezeichnet. Ab diesem Zeitpunkt wird Schritt 9 durchlaufen, nämlich der Vergleich der ermittelten Gierrate mit der Aktivierungsschwelle.
Es wird danach etwa in einem Schritt 10 ein Überschreiten der ermittelten Gierrate über die Aktivierungsschwelle hinaus festgestellt, worauf dann in einem Schritt 12 Korrekturmaßnahmen ausgelöst werden.
Wird abweichend zu dieser Abfolge in einem Schritt 11 das Überschreiten der möglichen Gierrate mit der Aktivierungsschwelle nicht festgestellt, so wird der Entscheidungsbaum anders weiter durchlaufen.
Nach dem Schritt 10 wird in einem Schritt 12 das Auslösen von Korrekturmaßnahmen hervorgerufen.
Eine solche Korrekturmaßnahme besteht z. B., wie in Schritt 13 dargestellt, im Erhöhen des Bremsdruckes an den Rädern, insbesondere an den kurvenäußeren Rädern.
Um die Aktivierungsschwelle wieder anheben zu können, wird in einem nachfolgenden Schritt 14 geprüft, ob die Differenz zwischen der Gierrate und der Aktivierungsschwelle größer als ein Auslösewert ist. Ist dieser Auslösewert nicht überschritten, werden die Korrekturmaßnahmen ausgelöst belassen, wie es in einem Schritt 15 dargestellt ist, und die Aktivierungsschwelle nicht angehoben.
Andernfalls werden in einem Schritt 16 selbst nach vorherigem Überschreiten des Auslösewertes, die Korrekturmaßnahmen beendet und wird die Aktivierungsschwelle wieder auf den alten Wert angehoben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3939069 C2 [0003, 0005, 0006]

Claims

Verfahren zum Stabilisieren eines Kraftfahrzeuges während und nach Lastwechselvorgängen, wobei ein Lastwechselvorgang ermittelt wird und eine Steuervorrichtung eine das. Fahrzeug stabilisierende Korrekturmaßnahme hervorruft, wenn eine Aktivierungsschwelle von einer ermittelten Gierrate überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsschwelle auf einen niedrigeren Wert abgesenkt wird, sobald ein Lastwechselvorgang ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aktivierungsschwelle wieder auf den alten Wert angehoben wird, sobald die Differenz aus ermittelter Gierrate und abgesenkter Aktivierungsschwelle über einem Auslösewert liegt, vorzugsweise ab einem bestimmten Zeitpunkt nach Absenken der Aktivierungsschwelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Lastwechselvorgang durch Auswertung des Pedalweges und/oder eines auf einer zeitlichen Ableitung von einem ein halbes Kardan-Moment verarbeitendem Ursprungswert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Gradient des Ursprungswertes unter Verarbeitung eines Glättungsparameters in einer Filtervorrichtung zu einem Vergleichswert geglättet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Vergleichswert mit einem Vergleichsparameter verglichen wird und ein Lastwechselvorgang dann als erkannt definiert wird, wenn der Vergleichswert über dem Vergleichsparameter liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens ein Rad des Kraftfahrzeuges abgebremst wird, wenn eine Korrekturmaßnahme hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei zumindest ein kurvenäußeres Rad des Kraftfahrzeuges abgebremst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Korrekturmaßnahme, wie ein Aufbau eines Bremsdruckes an den Rädern einer Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeuges nur so lange dauert, bis die ermittelte Gierrate unter einen Stopwert fällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in der Steuervorrichtung noch andere Werte, wie ein Lenkwinkel, ein Schwimmwinkel und/oder ein Querbeschleunigungswert verarbeitet wird und zum Hervorrufen der Korrekturmaßnahmen berücksichtigt wird.
Vorrichtung enthaltend Mittel zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.