DE102007036578B4

DE102007036578B4 - Verfahren und Vorrichtung zur robusteren Rutscherkennung von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE102007036578B4
Application number: DE102007036578.2A
Authority: DE
Inventors: Erik Hartmanshenn; Stephan Göbel; Robin Clemens
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Aumovio Germany GmbH
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: DE102007036578A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln eines Rutschvorgangs, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:a) Ermitteln eines Fahrzeugstillstands anhand des Drehverhaltens der Fahrzeugräder,b) Einleiten einer selbsttätigen Fortsetzung eines Betriebszustandes durch Einsteuern oder Halten eines Betriebsbremsdruckes,c) Überprüfen des Betriebszustandes mittels Fahrdynamikgrößen,d) Aufheben der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis unde) Einleiten einer Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdynamikgrößen zur Ermittlung des Fahrzeugstillstandes gegenüber bekannten Störgrößen in Bezug gesetzt, neu bestimmt und als Überprüfungsergebnis der Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle zugeführt werden, wobei die Gierrate Ψ̇ als Fahrdynamikgröße verwendet wird, und der auf eine Lenkbewegung zurückzuführenden Anteil Ψ̇Steerder Gierrate Ψ̇ des Fahrzeugs geschätzt und als Störgröße verwendet wird und als Überprüfungsergebnis die Differenz Ψ̇ -Ψ̇Steerder Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeuganfahrhilfen und insbesondere ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Anfahrassistent mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
Bei einem Fahrzeug mit einer Anfahrhilfe bzw. einem Anfahrassistenten wird das Betriebsbremssystem genutzt, um das Fahrzeug bei einem unterstützten Anfahrvorgang auf einer geneigten Fahrbahn zu halten, bis ein zum Anfahren ausreichendes Drehmoment vom Antriebsmotor auf die Räder übertragen wird. Üblicherweise wird dabei die Betriebsbremse selbsttätig gesteuert, die die für den Stillstand erforderlichen Bremskräfte erzeugt. Bei einem längeren Stillstand wird hierfür auch eine elektrische Feststellbremseinrichtung zum Einsatz gebracht.
Die DE 10 2005 015 062 A1 betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Fahrzeugstillstands nach einer Bremsung, bei dem eine selbsttätige Fortsetzung dieses Betriebszustandes zur Verhinderung des Wegrollens des Fahrzeugs beim Anfahren durchgeführt wird. Derartige Verfahren beschreiben eine Anfahrhilfe, mit der Fahrzeuge beim Anfahren am Berg über die Betriebsbremse am Zurückrollen gehindert werden sollen. Rutschen die Fahrzeuge am Berg bei detektiertem Fahrzeugstillstand, sind sie aufgrund der von der Anfahrhilfe blockierten Räder nicht mehr kontrollierbar. Es wird daher vorgeschlagen den Betriebszustand des Fahrzeugs mittels Fahrdynamikgrößen und/oder Fahrdynamikzuständen zu überprüfen und die selbsttätige Fortsetzung des Betriebszustandes in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis aufzuheben. Es wird eine Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle eingeleitet.
Aus der DE 44 46 823 C1 ist eine Vorrichtung zum Verhindern des Wegrollens eines Fahrzeugs bekannt, bei dem bei einem ordnungsgemässen, d. h. bei betätigter Feststellbremse, abgestellten Fahrzeug ein den Stillstand des Fahrzeugs sicherstellender Bremsdruck erzeugt wird, wenn die Feststellbremse gelöst wird. Hierdurch soll ein unbeabsichtigtes Wegrollen des Fahrzeugs, solange kein Anfahrvorgang festgestellt wurde oder bis die Feststellbremse des Fahrzeugs betätigt wird, sichergestellt werden.
Aus der WO 92/ 04 213 A1 ist eine Anordnung zum Halten eines Fahrzeugs am Berg bekannt, welche eine Haltehilfe, eine sogenannte Hillholder-Funktion bei geneigter Fahrbahn ermöglicht.
Die DE 195 25 552 A1 offenbart ein Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs auf geneigter Fahrbahn und beim Anfahren am Berg, bei dem unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Bremspedalbetätigung oder entsprechender Kriterien Bremskraft an einzelnen oder an mehreren Fahrzeugrädern, insbesondere an den Rädern einer Achse aufgebracht wird, d. h. aufrechterhalten, erhöht und wieder abgebaut wird. Die Bremskraft wird dabei in Abhängigkeit von der Fahrsituation des Fahrzeugs angepasst.
Aus der DE 196 25 919 A1 geht ein System zur Steuerung der Bremswirkung bei einem Kraftfahrzeug hervor, bei dem die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit erfasst und abhängig von dieser Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ein Kriechunterdrückungsmodus oder ein Hillholder-Modus aktiviert werden, um so ein vom Fahrer ungewolltes Fortbewegen des Fahrzeugs zu unterbinden.
Aus der DE 196 21 628 A1 geht ebenfalls ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs hervor, welches eine sogenannte Hillholder-Funktion ermöglicht. Diese Hillholder-Funktion wird dadurch in Betrieb gesetzt, dass der Fahrer das Bremspedal betätigt und ein entsprechendes Anforderungssignal, beispielsweise von einem vom Fahrer betätigbaren Taster oder von einer Fahrzeugstillstandserkennung vorliegt.
Einrichtungen mit Hillholder-Funktionen sind ferner aus der DE 34 26 669 A1 , der DE 35 07 330 A1 , der EP 0 822 129 A1 und der DE 36 18 532 A1 bekannt.
Aus der DE 196 11 360 A1 ist eine Einrichtung zur Betätigung der Bremsanlage eines Strassenfahrzeugs bekannt, bei welcher bei einem Strassenfahrzeug mit Automatikgetriebe in verkehrsbedingten Stillstandsphasen, bei denen bei laufendem Motor eine Fahrstufe des Getriebes eingelegt bleibt, kurze Zeit, nachdem das Fahrzeug durch eine Zielbremsung zum Stehen gekommen ist, die Betriebsbremse selbsttätig aktiviert wird, so dass der Fahrer die Bremspedalbetätigung aufheben kann und das Fahrzeug auf ebener oder abschüssiger Fahrbahn im Stillstand gehalten wird. Dieser Feststellbremsbetrieb der Betriebsbremsanlage des Fahrzeugs wird aufgehoben, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt, dessen Stellung mittels eines Schalters überwacht wird. Auch diese Einrichtung ermöglicht eine Anfahrhilfe am Berg.
Es gibt eine Vielzahl von Bedingungen, unter denen das Anfahren ( WO 99/ 20 921 A1 , DE 199 50 162 A1 , DE 100 63 061 A1 , DE 198 25 642 A1 ) oder die Aktivierung des Anfahrassistenten stattfinden kann oder soll. Dabei löst ein Anfahrassistent das bei der Anfahrt auf geneigter Fahrbahn, beispielsweise am Hang, auftretende Problem, dass das Fahrzeug ein wenig zurückrollt, wenn der Fahrer den Fuß vom Bremspedal nimmt, um kurze Zeit später zu beschleunigen. Aus der DE 199 50 162 A1 ist ein Anfahrassistent bekannt, welcher manuell vom Fahrer über das Bremspedal aktiviert wird, und ohne zusätzliche Sensoren auskommt. Zur Aktivierung des Anfahrassistenten wird der vom Fahrer eingesteuerte Bremsdruck überwacht. Dabei muss der Fahrer über eine bestimmte Zeit einen bestimmten Druck in die Betriebsbremse einspeisen um einen selbsttätigen Fahrzeugstillstand am Berg auszulösen.
Bei den meisten der vorab beschriebenen Bremsvorrichtungen werden die Anfahrhilfen automatisch aktiviert. Darüber hinaus ist es bekannt, die Anfahrhilfe dadurch zu aktivieren, dass gleichzeitig das Bremspedal und ein Schalter betätigt werden.
Andere Systeme verwenden Längsbeschleunigungssensoren oder Längsbeschleunigungsschätzungen, mittels denen eine Hangneigung ermittelt werden kann. In Abhängigkeit von der ermittelten Hangneigung und weiteren Bedingungen, wie zum Beispiel dem vom Fahrer eingesteuerten Bremsdruck, kann der zur Aufrechterhaltung des Fahrzeugstillstands am Berg erforderliche Bremsdruck selbsttätig in die Radbremsen des Fahrzeugs eingesteuert werden.
Üblicherweise verwenden die Anfahrhilfen zur Erkennung des Fahrzeugstillstands die Raddrehzahlsensoren des ABS-Systems ( DE 198 25 642 A1 ). Hierbei besteht die Gefahr, dass von einem Stillstand der Räder fälschlicherweise auf einen Stillstand des gesamten Fahrzeuges geschlossen wird, obwohl das Fahrzeug mit blockierten Rädern rutscht. Solche eine Aktivierung kann bei Niedrigreibwerten zu Fehlaktivierungen führen. Da manche Funktionen, zum Beispiel der „Hill-Start-Assist“ (HSA) nur im stillstehenden Fahrzeug aktiviert sein sollen, überwachen spezieller Reglerverfahren zusätzlich zu den Raddrehzahlsignalen, ob das Fahrzeug Anzeichen von Rutschen zeigt. Die Rutscherkennung wird kurz nach erkanntem Stillstand der Räder aktiv und soll ermitteln, ob das Fahrzeug mit blockierten Rädern rutscht, damit beispielsweise das betroffenen Reglerverfahren sofort abgeschaltet werden können.
Die Rutscherkennung wertet das Gierratensignal des ESP-Reglers aus, weil Fahrzeuge bei beginnendem Rutschen eine leichte Drehbewegung aufweisen. Lenkbewegungen führen ebenfalls zu einer leichten Gierbewegung des Fahrzeugs und stellen aus regelungstechnischer Sicht eine Störgröße für die Rutscherkennung dar. Ohne geeignete Massnahmen ist es möglich, die Rutscherkennung über starke Lenkbewegungen, wie sie beim Rangieren eines Fahrzeugs auftreten können, auszulösen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und ein Anfahrassistent sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, die sicherstellt, dass die aktivierte Rutscherkennung nicht durch zusätzliche durch den Fahrer verursachte Lenkbewegungen ausgelöst wurde.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Ermitteln eines Rutschvorgangs folgende Schritte durchgeführt werden:

a) Ermitteln des Fahrzeugstillstands anhand des Drehverhaltens des Fahrzeugs,
b) Einleiten der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes durch Einsteuern oder Halten eines Betriebsbremsdruckes,
c) Überprüfen des Betriebszustandes mittels Fahrdynamikgrößen,
d) Aufheben der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis und
e) Einleiten einer Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zur Überprüfung des Betriebszustands des Fahrzeugs der Lenkwinkel und/oder dessen Ableitungen ausgewertet wird.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Schätzung der Gierrate Ψ̇ als die Fahrdynamikgröße, um die Störgröße der von der Ausführung einer Lenkbewegung zurückzuführenden Anteils Ψ̇_Steer der Gierrate Ψ̇ des Fahrzeugs und als Überprüfungsergebnis die Differenz Ψ̇-Ψ̇_Steer der Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle zugeführt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Anfahrassistent zum Unterstützen des Anfahrens eines Fahrzeugs bergaufwärts wobei die Schritte

a) Ermitteln eines Fahrzeugstillstands anhand vom Drehverhalten der Fahrzeugräder,
b) Einleiten der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes durch Einsteuern oder Halten eines Betriebsbremsdruckes,
c) Überprüfen des Betriebszustandes mittels Fahrdynamikgrößen und/oder Fahrdynamikzuständen,
d) Aufheben der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis
e) Einleiten einer Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen

1 eine schematische Darstellung der auf ein Fahrzeug wirkenden Kräfte bei einer Fahrzeugbewegung an einer Steigung.
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Eliminierung einer durch das Lenken bewirkten Störeinwirkung und Weitergabe der korrigierten Gierrate an das Rutscherkennungsmodul

Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass ein Fahrzeug (1), das aus dem Fahrzustand in einen Stillstandszustand an einem Berg (2) gebracht wird und mit einem Anfahrassistenten ausgerüstet sind, rutschen kann. An einer Steigung wirkt dabei dem Steigungswiderstand G_g* sin α_st (3) die Längskraft F_x entgegen, die erforderlich ist, um das Fahrzeug am Berg im Stillstandszustand zu halten. Die zur Übertragung der Längskraft notwendige Reibungszahl $μ = \frac{F_{x}}{F_{G}}$
wird durch die Gewichtskraft bestimmt.
Ein Rutschen des Fahrzeugs kann aus dem Betriebszustand des Stillstands bei niedrigem Reibwert (z.B. auf Eis) und/oder großer Steigung und/oder hohem Fahrzeuggewicht ausgelöst bzw. beeinflusst werden. Ein zusätzlicher Einflussfaktor ist dabei auch die Lage des Schwerpunkts (4) und seine Änderung mit der Beladung des Fahrzeugs. Wird dabei ein Haftungsgrenzwert zwischen den Reifen des Fahrzeugs und dem Untergrund überschritten, fängt das Fahrzeug an, sich bergabwärts zu bewegen.
Die Erfindung macht in vorteilhafter Weise die Rutscherkennung des ESP-Reglers gegenüber Lenkradbewegungen im Stillstand robust.
Das Verfahren besteht darin, dass der auf Lenkbewegungen zurückzuführende Anteil Ψ̇_Steer (30) der Gierrate Ψ̇ (31) des Fahrzeugs geschätzt und dem Rutscherkennungsalgorithmus als Störgröße zugeführt wird. Dieser Anteil berechnet sich aus dem Lenkwinkel Θ (32) und dessen Ableitung Θ̇ (33) sowie einem Faktor ${\vec{k}}_{S t e e r} = (k_{Θ}, k_{\dot{Θ}})$
(34) mit ${\vec{k}}_{S t e e r} = (k_{Θ}, k_{\dot{Θ}}) zu {\dot{Ψ}}_{S t e e r} = {\vec{k}}_{S t e e r} \cdot (\begin{matrix} Θ \\ \dot{Θ} \end{matrix}) .$
2 zeigt, wie die korrigierte Gierrate Ψ̇_Corr (34) durch Subtraktion des Lenkanteils gewonnen wird: ${\dot{Ψ}}_{C o r r} = \dot{Ψ} - {\dot{Ψ}}_{S t e e r} .$
Allein die korrigierte Gierrate geht in die Rutscherkennung ein, die nun gegenüber Lenkbewegungen im Stand robust ist.
Durch die Aufschaltung der Lenkbewegung als Störgröße gelingt es, die Rutscherkennung gegenüber heftigen Lenkbewegungen unempfindlich zu machen. Dadurch kann die Rutscherkennung gleichzeitig gegenüber dem Gierratenanteil, welcher auf Rutschen zurückzuführen ist, empfindlicher gemacht werden.
Entscheidend ist, dass Anhand von Lenkwinkel und Lenkwinkelgeschwindigkeit der entsprechende Anteil an der Gierrate des Fahrzeugs geschätzt wird, welcher auf die Lenkbewegung im Stillstand zurückgeht. Das Rutscherkennungsverfahren nutzt dann die um diesen Anteil korrigierte Gierrate.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Rutschvorgangs, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Ermitteln eines Fahrzeugstillstands anhand des Drehverhaltens der Fahrzeugräder, b) Einleiten einer selbsttätigen Fortsetzung eines Betriebszustandes durch Einsteuern oder Halten eines Betriebsbremsdruckes, c) Überprüfen des Betriebszustandes mittels Fahrdynamikgrößen, d) Aufheben der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis und e) Einleiten einer Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrdynamikgrößen zur Ermittlung des Fahrzeugstillstandes gegenüber bekannten Störgrößen in Bezug gesetzt, neu bestimmt und als Überprüfungsergebnis der Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle zugeführt werden, wobei die Gierrate Ψ̇ als Fahrdynamikgröße verwendet wird, und der auf eine Lenkbewegung zurückzuführenden Anteil Ψ̇_Steer der Gierrate Ψ̇ des Fahrzeugs geschätzt und als Störgröße verwendet wird und als Überprüfungsergebnis die Differenz Ψ̇ -Ψ̇_Steer der Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung des Betriebszustands des Fahrzeugs der Lenkwinkel und/oder dessen Ableitungen ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis der Bremsdruck abgebaut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis der Bremsdruck ab- und aufgebaut wird.
Anfahrassistent zum Unterstützen des Anfahrens eines Fahrzeugs bergaufwärts wobei die Schritte a) Ermitteln eines Fahrzeugstillstands anhand vom Drehverhalten der Fahrzeugräder, b) Einleiten der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes durch Einsteuern oder Halten eines Betriebsbremsdruckes, c) Überprüfen des Betriebszustandes mittels Fahrdynamikgrößen und/oder Fahrdynamikzuständen, d) Aufheben der selbsttätigen Fortsetzung des Betriebszustandes in Abhängigkeit von dem Überprüfungsergebnis e) Einleiten einer Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle. dadurch gekennzeichnet dass die Fahrdynamikgrößen zur Ermittlung des Fahrzeugstillstandes gegenüber bekannten Störgrößen in Bezug gesetzt, neu bestimmt und als Überprüfungsergebnis der Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle zugeführt werden, wobei die Gierrate Ψ̇ als Fahrdynamikgröße verwendet wird, und der auf eine Lenkbewegung zurückzuführenden Anteil Ψ̇_Steer der Gierrate Ψ̇ des Fahrzeugs geschätzt und als Störgröße verwendet wird und als Überprüfungsergebnis die Differenz Ψ̇ -Ψ̇_Steer der Sonderregelung zur Stabilitäts- oder Traktionskontrolle zugeführt wird.