Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung bzw.

Steuerung der Fahrstabilität eines Fahrzeuges und zur

Kollisionsvermeidung mit einem in der Fahrspur befindlichen

Objekt, mit den Schritten,

Ermitteln anhand von Umfeldsignalen ob eine fahrdynamisch kritische Situation, insbesondere eine bevorstehende

Kollision, vorliegt,

Berechnen einer Ausweichbahn bei vorliegender fahrdynamisch kritischer Situation,

Ermitteln anhand von mehreren Eingangsgrößen Drücke für einzelnen Bremsen des Fahrzeuges.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Fahrstabilitätsregelung und Kollisionsvermeidung, mit einem Fahrstabilitätsregler der Mittel zur Erfassung von Eingangsgrößen und zur Festlegung von Eingriffen in einzelne Bremsen des Fahrzeuges enthält und mit einer das Umfeld des Fahrzeugs erfassenden Sensorik, die Radar- oder Lidarsignale aussendet und empfängt oder Videosignale empfängt.

Unter einer das Umfeld des Fahrzeugs erfassenden Sensorik werden Radar-Sensoren, Lidar-Sensoren, Video- bzw. kamerabasierte, fusionierte oder andere optische Sensoren verstanden. Die Sensoren können die Informationen mittels des eigenen Fahrzeugs aussenden und empfangen oder über eine Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation oder Fahrzeug zu Infrastruktur Kommunikation erhaltenen. Die das Umfeld des Fahrzeugs beschreibenden Signale können darüber hinaus über ein Satelliten- und navigationsgestütztes System an die Infrastruktur oder an nachfolgende Fahrzeuge weitergegeben werden.

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen insbesondere dazu, durch gezielte Eingriffe an einzelnen Bremsen des Fahrzeuges ein zusätzliches Drehmoment zu schaffen, so dass eine Fahrstabilität des Fahrzeuges erhöht und eine Kollision mit einem in der Fahrspur befindlichen Objekt vermieden wird. Der Begriff Fahrstabilitätsregelung umfasst insbesondere die nachfolgend genannten Prinzipien zur Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeuges. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Bremsschlupfregelung (ABS) , welche während eines Bremsvorgangs das Blockieren einzelner Räder verhindern soll, um eine Antriebsschlupfregelung (ASR) , welche das Durchdrehen der angetriebenen Räder verhindert, um eine elektronische Bremskraftverteilung (EBV) , welche das Verhältnis der Bremskräfte zwischen Vorder- und Hinterachse des Fahrzeuges regelt sowie um eine Giermomentregelung (GMR) , welche für stabile Fahrzustände beim Durchfahren einer Kurve sorgt .

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 195 15 048 Al ist eine Giermomentregelung bekannt, bei der Werte für einen Lenkwinkel, eine Fahrgeschwindigkeit, eine

Gierwinkelgeschwindigkeit sowie eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges gemessen, beziehungsweise ermittelt werden, wobei in Abhängigkeit vom Lenkwinkel und von der

Fahrgeschwindigkeit anhand eines mathematischen Referenzmodells eine Referenz- oder Soll-Giergeschwindigkeit bestimmt wird und wobei der Differenzwert zwischen der tatsächlichen Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges und der Referenz- oder Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit ermittelt wird. Anhand des Differenzwerts wird eine Drehmomentgröße berechnet, welche zur Festlegung von Bremsdrücken dient, die über die Bremsen des Fahrzeugs ein Zusatzgiermoment erzeugen. Der Inhalt der DE 195 15 048 Al ist Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.

Mit einer Lenkmomentunterstützung werden bereits entsprechend der Fahrstabilitätsregelung konforme Lenkwünsche an den

Fahrer vermittelt (WO2002/074638) . Mit einem Aktuator einer aktiven Vorderradlenkung kann ein Radlenkwinkel zur fahrdynamischen Unterstützung unabhängig vom Fahrer eingestellt werden (DE102004060053 Al, PC/EP2004050859) . Dabei wird noch kein Kurs, der nicht dem vom Fahrer vorgegebenen Richtungswunsch entspricht, eingestellt.

Die Umfelderkennung, wie z.B. „Long Range Radar", erkennt ein Objekt in Fahrtrichtung. Dies wird derzeit zur Abstandsregelung (DE 102005031854 Al) als Komfortfunktion für den Fahrer genutzt, bietet aber auch die Möglichkeit eine gefährliche Annäherung an ein Objekt zu erkennen. Bei anderen bekannten Systemen wird der Radar im Bereich geringer Geschwindigkeit schon genutzt um eine gefährliche Annäherung zu detektieren und dann geeignet vor dem Objekt abzubremsen. Andere Systeme erkennen die Gefahr von Kollisionen mit einem Objekt über geeignete Umfeldsensorik, wie Radar-, Lidar- und Videosensorik, (WO2004/085220 Al), warnen den Fahrer, leiten eine automatische Teilbremsung ein und verzögern zum Schluss abhängig von der zu verbleibenden Zeit bis zur Kollision mit dem Objekt mit einer automatischen Vollbremsung um die Kollision zu verhindern oder zumindest abzuschwächen. Weitere Systeme beschäftigen sich mit Maßnahmen nach einem Erstunfall (WO2005/047066 Al, EP 0976627 Al) .

In der WO2007/031580 Al ist ein Verfahren zum Prädizieren einer Bewegungstrajektorie eines sich im Straßenverkehr bewegenden Objekts offenbart. Ferner ist eine Vorrichtung zum Prädizieren einer Bewegungstrajektorie eines sich im Straßenverkehr bewegenden Objekts, das sich zur Durchführung des Verfahrens eignet, offenbart. In der DE 102 31 556 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prädiktion von Bewegungstrajektorien eines Fahrzeugs zur Verhinderung einer Kollision vorgeschlagen, bei welchem zur Prädiktion der Trajektorien nur die Trajektorien berücksichtigt werden, bei denen infolge einer Kombination von Brems- und Lenkeingriff die an den Rädern des Fahrzeugs auftretenden Kräfte in dem Bereich liegen, der der maximal vom Rad auf die Straße übertragbaren Kraft entspricht. Es erfolgt ein automatischer Brems- und/oder Lenkeingriff in Abhängigkeit der vorausberechneten Trajektorien.

Die Regelstrategie des eingangs beschriebenen

Fahrstabilitätsreglers bzw. Giermomentreglers beinhaltet eine Reihe von Kompromissen, die einerseits für die weitaus meisten Fahrsituationen eine recht gute Stabilisierung des Fahrzeugs gewährleistet, zum anderen aber auch verhindert, dass der Fahrstabilitätsregler zu früh oder zu heftig eingreift, was zu einer Einschränkung der tolerierten Fahrdynamik oder zu Einbußen im Regelkomfort führen würde. Gerade bezüglich der mit dem Fahrzeug erreichbaren

Fahrdynamik werden große Anforderungen dahingehend an den Fahrstabilitätsregler gestellt, dass die Eingriffe nicht zu einer Reduzierung einer „sportlichen" Fahrweise führen dürfen. Insbesondere müssen Regelschwellen des Fahrdynamikreglers so eingestellt werden, dass Fehlanregelungen vermieden werden, die durch Fahrbahnneigungen und sportliche Lenkvorgaben auf Rennstrecken oder Bergstraßen auftreten könnten.

Durch die Aufweitung von Regelschwellen des Fahrstabilitätsreglers oder den absichtlich zeitlich verzögerten Eingriff des Fahrstabilitätsreglers in die Bremsen oder die Lenkung des Fahrzeugs können in kritischen Situationen fahrdynamische Probleme auftreten, die mit einem sehr frühen und alle Möglichkeiten ausschöpfenden Eingriff vermeidbar gewesen wären.

Eine kritische Situation ist hierbei ein instabiler

Fahrzustand, in welchem im Extremfall das Fahrzeug dem Fahrer nicht mehr folgt. Die Funktion einer Fahrstabilitätsregelung besteht also darin, innerhalb der physikalischen Grenzen in derartigen Situationen dem Fahrzeug das von dem Fahrer gewünschte Fahrverhalten zu verleihen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung bzw. Steuerung der Fahrstabilität eines Fahrzeuges dahingehend weiterzubilden, dass die Fahrstabilitätsregelung in kritischen Situationen frühzeitiger und heftiger eingreifen kann und mit der Fahrstabilitätsregelung auch eine Kollision mit in der Fahrspur befindlichen Objekten vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den weiteren Schritt, Aktivieren von vorbereitenden Maßnahmen des Fahrdynamikreglers, insbesondere dynamisches Umschalten von Regelparametern, wenn die fahrdynamisch kritische Situation vorliegt, gelöst

Ferner wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mittel die Signale der Sensorik empfängt und daraufhin auswertet, ob eine fahrdynamisch kritische Situation, insbesondere eine bevorstehende Kollision, vorliegt, dass die Mittel beim vorliegen der fahrkritischen Situation in bekannter Weise eine Ausweichbahn berechnen, und dass die Fahrstabilitätsregelung beim Vorliegen der fahrkritischen Situation vorbereitende Maßnahmen ergreift, indem Regelparameter dynamisch umgeschaltet werden.

Eine kritische Situation ist somit gemäß der Erfindung ein instabiler und ein gefährlicher Fahrzustand, in welchem im Extremfall das Fahrzeug dem Fahrer nicht mehr folgt und/oder eine Kollision mit einem Objekt sensiert wurde. Die Funktion der erfindungsgemäßen Fahrstabilitätsregelung besteht also darin, innerhalb der physikalischen Grenzen in derartigen Situationen dem Fahrzeug das von dem Fahrer gewünschte Fahrverhalten zu verleihen und/oder das Fahrzeug entlang einer Trajektorie zu zwingen, um eine Kollision zu verhindern .

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, eine Vernetzung des Fahrdynamikreglers mit einer Umfeldsensorik vorzunehmen. Diese Vernetzung erlaubt es, bei gefährlichen und kritischen Situationen die Auslegung des Fahrstabilitätsreglers stark in Richtung „Stabilität" zu ungunsten des Komforts zu konfigurieren. Dabei ermittelt der Fahrstabilitätsregler oder die Umfeldsensorik auf Basis bekannter Umfeldinformationen ob die aktuelle Fahrsituation gefährlich und/oder kritisch ist oder nicht. Wenn die Auswertung der Fahrsituation ergeben hat, dass eine gefährliche und/oder kritische Situation vorliegt, können zahlreiche Regelparameter der Fahrstabilitätsregelung proaktiv schon im Vorfeld als quasi vorbereitende Maßnahme auf die bevorstehende Gefahrensituation dynamisch umgeschaltet werden. Die Empfindlichkeit des

Fahrstabilitätsreglers wird dabei in wenigstens einem Betriebszustand des Fahrzeugs durch wenigstens ein Signal der Umfeldsensorik beeinflusst. Die Gefahrensituation kann dabei ein bevorstehendes Notausweichmanöver sein.

Anhand einer Ausweichbahn bzw. Wunsch- oder Solltrajektorie wird bevorzugt eine Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet, welche der Regelung der Fahrstabilität zur Verfügung gestellt wird. Der Fahrdynamikregler vergleicht diese nach der Wunschtrajektorie berechnete Soll- Gierwinkelgeschwindigkeit mit einer gemessenen Ist- Gierwinkelgeschwindigkeit, wobei der festgestellte Differenzwert einer Berechnungseinheit zugeführt wird, in der eine Drehmomentengröße berechnet wird, welche zur Festlegung von Drücken dient, die über die Bremsen des Fahrzeugs ein Zusatzgiermoment erzeugen, welches die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit zu der die Ausweichbahn oder Wunschtrajektorie wiedergebende Soll- Gierwinkelgeschwindigkeit hinführt .

Anstatt einer nach der Wunschtrajektorie berechneten Soll- Gierrate kann bei Fahrzeugen mit automatisch verstellbarer Vorderradlenkung ein Soll-Lenkwinkel des Fahrzeugs berechnet werden, welcher der Regelung der Fahrstabilität und Kollisionsvermeidung zur Verfügung gestellt wird.

Entsprechend wird der Soll-Lenkwinkel mit einem ermittelten Ist-Lenkwinkel verglichen, wobei der festgestellte Differenzwert einer Berechnungseinheit zugeführt wird, in der eine Verstellgröße berechnet wird, welche zur Festlegung eines Lenkwinkels dient, der über ein aktives Lenksystem des Fahrzeugs an den Rädern eingestellt wird, und welches den ermittelten Ist-Lenkwinkel zu dem die Wunschtrajektorie wiedergebenden Soll-Lenkwinkel hinführt.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung wird die Sollgierrate, die das Fahrzeug auf die Wunschtrajektorie zwingt, nur dann vorgegeben, wenn der Fahrer dies dadurch auslöst, dass er diesen Kurs auch zumindest ansatzweise einschlägt, das heißt, der Fahrer muss zumindest in der ersten Anlenkphase in die richtige Richtung lenken und nicht

etwa sich völlig passiv verhalten oder gar in die Gegenrichtung lenken

Der Fahrstabilitätsregler für ein Fahrzeug mit mindestens vier Rädern, weist mindestens einen Sensor, der ein Giergeschwindigkeitssignal erzeugt, mindestens einen Sensor, der ein Querbeschleunigungssignal erzeugt, mindestens einen Sensor, der ein Lenkwinkelsignal bzw.

Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal erzeugt, mindestens Raddrehzahlsensoren, die Drehbewegungssignale der Räder erzeugen, auf. Weiterhin weist der Fahrstabilitätsregler ein ABS-Regelsystem und ein ASR-Regelsystem und ein GMR-

Regelsystem, auf. Die Regelsysteme sind mit den Sensoren verbunden, wobei das GMR Regelsystem bzw. der Fahrstabilitätsregler mit einer Umfeldsensorik verbunden ist. Innerhalb des Fahrstabilitätsreglers ist eine Berechnungseinheit, z.B. ein Fahrzeugmodell, vorgesehen, wobei ein modellbasierter Reibwert ermittelt wird, dessen Ausgangssignale (μ) der Berechnungseinheit bzw. dem Fahrzeugmodell zugeführt werden und damit bei der Berechnung des Sollwerts der Gierwinkelgeschwindigkeit (ι// _S oii) berücksichtigt wird.

Damit der Fahrstabilitätsregler möglichst früh und hart eingreift, wenn eine gefährliche und/oder kritische

Situation, wie ein Ausweichmanöver auf engem Raum, ermittelt wird, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die vorbereitenden Maßnahmen das Reduzieren von Regelschwellen bzw. Parametern ist. Als ein Parameter kann beispielsweise der bei der Sollgiergeschwindigkeitsvorgabe für die Ausweich- bzw.

Wunschtraj ektorie - insbesondere in der Gegenlenkphase - ermittelte Reibwert modifiziert werden. Der maximale Reibwert wird gegenüber dem tatsächlich geschätzten Reibwert reduziert, also statt z.B. μ=1.0 auf Hochreibwertfahrbahnen wird nur der Maximalwert μ= 0.7 oder 0.8 erlaubt. Diese Reibwertbeschränkung reduziert indirekt die maximale Gierwinkelgeschwindigkeit bzw. Gierrate und damit auch die maximale Querdynamik des Fahrzeugs. Dies führt - speziell beim Gegenlenkmanöver - zu einem sehr frühen und harten GMR-Eingriff der ein Ausbrechen des Fahrzeughecks stark unterdrückt.

Das Verfahren der Reibwertreduzierung führt generell zu einem harten GMR-Eingriff, damit zu einer Begrenzung der Fahrzeugdynamik und zu einem extrem stabilen Fahrverhalten. Dabei kann die Sollgierrate sowohl auf Basis der Trajektorie als auch nach wie vor auf Basis des Fahrerwunsches (Fahrerlenkwinkel) erfolgen. Beide Verfahren sind grundsätzlich möglich und begrenzen die Fahrzeugdynamik sehr effektiv. Damit der Fahrstabilitätsregler möglichst früh und hart

eingreift, wenn eine kritische Situation, wie ein Ausweichmanöver auf engem Raum, ermittelt wird, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die vorbereitenden Maßnahmen die Reduzierung, insbesondere auf Null, von Eingriffs- Verzögerungszeiten ist.

Damit der Fahrstabilitätsregler möglichst früh und hart eingreift, wenn eine kritische Situation, wie ein Ausweichmanöver auf engem Raum, ermittelt wird, ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass die vorbereitenden Maßnahmen in einer Steuerung bzw. Regelung mit Vorsteueranteilen besteht, die aus der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers berechnet werden. Dabei werden der absolute Lenkwinkel und die Lenkwinkelgeschwindigkeit berücksichtigt.

Eine zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die vorbereitende Maßnahme eine Vorbefüllung der Bremsen ist.

Eine Vorrichtung zur Fahrstabilitätsregelung und Kollisionsvermeidung ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass sie einen Fahrstabilitätsregler aufweist, der Mittel zur Erfassung von Eingangsgrößen und zur Festlegung von Eingriffen in einzelne Bremsen des Fahrzeuges enthält und mit einer das Umfeld des Fahrzeugs erfassenden Sensorik, die Radar- oder Lidarsignale aussendet und empfängt oder Videosignale empfängt. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch vorteilhaft aus, dass die Mittel die Signale der Sensorik empfängt und daraufhin auswertet, ob eine fahrdynamisch kritische Situation, insbesondere eine bevorstehende Kollision, vorliegt, dass die Mittel beim vorliegen der fahrkritischen Situation in bekannter Weise eine Ausweichbahn berechnen, und dass die Fahrstabilitätsregelung beim Vorliegen der fahrkritischen Situation vorbereitende Maßnahmen ergreift, indem Regelparameter dynamisch umgeschaltet werden.

Ferner ist ein Fahrstabilitätsregler für ein Fahrzeug mit mindestens vier Rädern zur Durchführung des Verfahrens so ausgebildet, dass der Fahrstabilitätsregler einen Sensor, der ein Giergeschwindigkeitssignal erzeugt, einen Sensor, der ein Querbeschleunigungssignal erzeugt, einen Sensor, der ein Lenkwinkelsignal erzeugt, Raddrehzahlsensoren, die Drehbewegungssignale der Räder erzeugen, und ein ABS- Regelsystem und ein ASR-Regelsystem und ein GMR-Regelsystem aufweist, welche verbunden sind mit den Sensoren, wobei das GMR Regelsystem vorteilhaft mit einer Umfeldsensorik verbunden ist.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den

Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels .

In Figur 1 ist ein Beispiel eines Ausweichmanövers des Fahrzeugs 12 mit einer Trajektorie 10, die sich durch die Fahrervorgabe ergibt, dargestellt. Das Fahrzeug 12 weist einen in seiner Grundfunktion bekannten Giermomentregler, wie er beispielsweise in der DE 195 15 048 Al beschrieben ist, auf. Dabei ist das Hindernis, z.B. ein Stauende, mit 14, die Fahrspur des Fahrzeugs 12 mit 18 und die Ausweichspur mit 20 bezeichnet. Das Fahrzeug 12 ist mit mindestens einem an sich bekannten Umfeldsensor 16 ausgestattet, der das Umfeld des Fahrzeugs erfasst. Die Signale des Umfeldsensors bzw. die fusionierten Signale der Umfeldsensoren werden Mitteln bzw. einer Berechnungseinheit zugeführt, die in dem gegenüber dem in der DE 195 15 048 Al beschriebenen Giermomentregler

modifizierten GMR-Regler enthalten ist. Die Berechnungseinheit empfängt die Signale der Sensorik und wertet diese im Hinblick auf ein Gefahrenpotential aus, d.h. ob eine fahrdynamisch kritische Situation, insbesondere eine bevorstehende Kollision mit dem Hindernis 14, vorliegt. Liegt die fahrdynamisch kritische Situation vor, werden vorbereitende Maßnahmen des GMR-Reglers eingeleitet, indem eine optimale Solltrajektorie 22 als Ausweichbahn berechnet wird, anhand von mehreren Eingangsgrößen Drücke für einzelnen Bremsen des Fahrzeuges ermittelt werden und indem die Regelparameter dynamisch umgeschaltet werden. Das dynamische Umschalten der Regelparameter besteht in der Reduzierung von Regelschwellen. Dabei werden die Verstärkungen erhöht und die Eingriffs-Verzögerungszeiten reduziert. Vorteilhaft werden die Eingriffs-Verzögerungszeiten auf Null reduziert.

Weiterhin bestehen die vorbereitenden Maßnahmen in einer Steuerung bzw. Regelung mit Vorsteueranteilen, die aus der Lenkwinkelvorgabe des Fahrers berechnet werden, wobei die Steuerung bzw. Regelung mit Vorsteueranteilen den absoluten Lenkwinkel und die Lenkwinkelgeschwindigkeit berücksichtigt. Ferner bestehen die vorbereitenden Maßnahmen eine Vorbefüllung der Bremsen.

In der Berechnungseinheit des GMR-Rglers wird anhand der Ausweichbahn eine Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs berechnet, welche der Regelung der Fahrstabilität zur Verfügung gestellt wird. Dabei wird die Soll- Gierwinkelgeschwindigkeit mit einer gemessenen Ist- Gierwinkelgeschwindigkeit verglichen, wobei der festgestellte Differenzwert der Berechnungseinheit zugeführt wird, in der eine Drehmomentgröße berechnet wird, welche zur Festlegung von Drücken dient, die über die Bremsen des Fahrzeugs ein Zusatzgiermoment erzeugen, welches die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit zu der die Ausweichbahn 22 wiedergebende Soll-Gierwinkelgeschwindigkeit hinführt. Zusätzlich oder anstatt kann anhand der Ausweichbahn ein Soll-Lenkwinkel des Fahrzeugs berechnet werden, welcher der Regelung der Fahrstabilität zur Verfügung gestellt wird. Dieser Soll-Lenkwinkel wird mit einem ermittelten Ist- Lenkwinkel verglichen wird, wobei der festgestellte Differenzwert der Berechnungseinheit zugeführt wird, in der eine Verstellgröße berechnet wird, welche zur Festlegung eines Lenkwinkels dient, der über ein aktives Lenksystem des Fahrzeugs an den Rädern eingestellt wird, und welches den ermittelten Ist-Lenkwinkel zu dem die Ausweichbahn 22 wiedergebenden Soll-Lenkwinkel hinführt.