KALKKUHL JENS (DE)
RAU MAGNUS (DE)
TRAN VAN TUAN (DE)
KEPPLER DANIEL (DE)
KALKKUHL JENS (DE)
RAU MAGNUS (DE)
TRAN VAN TUAN (DE)
DE102005059814B3 | 2007-06-21 | |||
DE102004017638A1 | 2005-10-27 | |||
DE102008017950A1 | 2009-10-15 |
Patentansprüche 1. Verfahren zum Betreiben eines Seitenwindassistenten (1 ) eines Fahrzeugs, wobei der Seitenwindassistent (1 ) eine auf das Fahrzeug wirkende Seitenwindstörung (SW) erfasst und auf die erfasste Seitenwindstörung (SW) zumindest beim Überschreiten einer Eingriffsschwelle mit der Durchführung eines der Seitenwindstörung (SW) entgegenwirkenden Seitenwindkompensationseingriffs reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion des Seitenwindassistenten (1 ) auf die Seitenwindstörung (SW) frequenzselektiv ist und dass die Frequenzselektivität in Abhängigkeit des Seitenwindkompensationseingriffs oder eines mit dem Seitenwindkompensationseingriff korrelierten Zustands (SE, ~SE) des Seitenwindassistenten (1 ) gesteuert wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Frequenzselektivität des Seitenwindassistenten (1 ) in Abhängigkeit der Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs erfolgt. 3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Frequenzselektivität derart erfolgt, dass der Seitenwindassistent (1 ), wenn er in einem Zustand (~SE) ist, in dem er keinen Seitenwindkompensationseingriff durchführt, auf Frequenzanteile der Seitenwindstörung (SW), die unterhalb einer vorgebbaren ersten Grenzfrequenz (ω9ΐ ) liegen, nicht reagiert. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Frequenzselektivität derart erfolgt, dass der Seitenwindassistent (1 ) mit Einleitung des Seitenwindkompensationseingriffs für die Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs, jedoch maximal bis zum Ablauf einer vorgebbaren Haltedauer (TH), auf sämtliche oder nahezu sämtliche Frequenzanteile der Seitenwindstörung (SW) reagiert. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Frequenzselektivität derart erfolgt, dass der Seitenwindassistent (1) nach Ablauf der vorgebbaren Haltedauer (TH) auf Frequenzanteile der Seitenwindstörung (SW), die unterhalb einer zweiten Grenzfrequenz (ω92) liegen, nicht reagiert, wobei die zweite Grenzfrequenz (cog2) geringer als die erste Grenzfrequenz (cogi) ist. 6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenwindassistent (1 ) eine Regeleinrichtung (RE) zur Durchführung des Seitenwindkompensationseingriffs sowie einen der Regeleinrichtung (RE) vorgeschalteten steuerbaren Hochpass (HP) zur Filterung der Seitenwindstörung (SW) aufweist, und dass die Frequenzselektivität des Seitenwindassistenten (1) durch Variation einer Filterzeitkonstanten (τ) des Hochpasses (HP) gesteuert wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterzeitkonstante (τ) des Hochpasses (HP) derart einstellbar ist, dass der steuerbare Hochpass (HP) in einem Zustand A betreibbar ist, in dem er Frequenzanteile der Seitenwindstörung (SW) bis zu einer ersten Grenzfrequenz (cogi) sperrt, - in einen Zustand B betreibbar ist, in dem er sämtliche oder nahezu sämtliche Frequenzanteile der Seitenwindstörung (SW) durchlässt, und in einem Zustand C beteibbar ist, in dem er Frequenzanteile der Seitenwindstörung (SW) bis zu einer zweiten Grenzfrequenz (cog2) sperrt, wobei die zweite Grenzfrequenz (o)g2) geringer ist als die erste Grenzfrequenz (cogi), und dass der steuerbare Hochpass (HP) im Zustand A betrieben wird, wenn der Seitenwindassistent (1 ) momentan keinen Seitenwindkompensationseingriff durchführt, - aus dem Zustand A in den Zustand B geschaltet wird, wenn eine aus der Filterung der Seitenwindstörung (SW) resultierende gefilterte Seitenwindstörung (SWF) eine Eingriffsschwelle übersteigt, so dass ein Seitenwindkompensationseingriff eingeleitet wird, - aus dem Zustand B in den Zustand C geschaltet wird, wenn eine Dauer (TSE) des Seitenwindkompensationseingriffs eine vorgegebene Haltedauer (TH) erreicht oder übersteigt, - aus dem Zustand B in den Zustand A geschaltet wird, wenn der Seitenwindkompensationseingriff vor Ablauf der Haltedauer (TH) beendet wird, - aus dem Zustand C in den Zustand A geschaltet wird, wenn der Seitenwindkompensationseingriff beendet wird. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltedauer (TH) in Abhängigkeit von der Art des Seitenwindkompensationseingriffs vorgegeben wird. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seitenwindkompensationseingriffs als Lenkeingriff und/oder radindividueller Bremseingriff und/oder Eingriff zur Fahrwerksverspannung ausgeführt wird. 10. Seitenwindassistent (1 ) für ein Fahrzeug zur teilweisen oder vollständigen Kompensation des Einflusses einer auf das Fahrzeug wirkenden Seitenwindstörung (SW), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein frequenzempfindliches Übertragungsverhalten aufweist, wobei die Frequenzempfindlichkeit in Abhängigkeit eines zur Kompensation der Seitenwindstörung (SW) vorgenommenen Seitenwindkompensationseingriffs oder eines mit dem Seitenwindkompensationseingriff korrelierten Zustand (SE, ~SE) des Seitenwindassistenten steuerbar ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Seitenwindassistenten für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen
Seitenwindassistenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Aus der DE 10 2004 017 638 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer auf ein Fahrzeug, insbesondere auf einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen wirkenden Seitenwindkraft bekannt. Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung Schätzmittel zur Schätzung der Seitenwindkraft anhand eines
Querbeschleunigungswertes und eines Gierratenwertes auf der Basis eines
Fahrzeugmodells aufweist. Dabei wird der Querbeschleunigungswert als
Querbeschleunigungs-Sensorwert mithilfe eines Querbeschleunigungssensors und/oder der Gierratenwert als Gierraten-Sensorwert mithilfe eines Gierratensensors erfasst. Bei dem Fahrzeugmodell handelt es sich um ein linearisiertes Querdynamik-Einspurmodell des Fahrzeuges.
Aus der DE 10 2008 017 950 A1 ist ein Verfahren zum Beeinflussen der Querdynamik eines Fahrzeugs bekannt, bei dem eine auf das Fahrzeug und insbesondere den Fahrzeugaufbau einwirkende Querdynamik-Störgröße mittels einer Störgrößen- Bestimmungseinrichtung erkannt wird, und ein der Querdynamik-Störgröße
entgegenwirkendes Gegengiermoment erzeugt wird mit folgenden Verfahrensschritten:
Erkennen der dynamischen Querdynamik-Störgröße mittels der Störgrößen- Bestimmungseinrichtung,
Erzeugen eines ersten Gegengiermomentes zur zumindest teilweisen Kompensation der dynamischen Querdynamik-Störgröße mit Hilfe eines ersten Fahrzeugsystems, - Abbauen des ersten Gegengiermomentes nach der zumindest teilweisen
Kompensation der dynamischen Querdynamik-Störgröße, mit Hilfe der Störgrößen-Bestimmungseinrichtung prüfen, ob eine stationäre
Querdynamik-Störgröße vorliegt und Erzeugen eines zweiten Gegengiermomentes mit Hilfe eines zweiten Fahrzeugsystems zur zumindest teilweisen Kompensation der stationären Querdynamik-Störgröße, wenn eine stationäre Querdynamik-Störgröße erkannt wurde.
Dabei werden zunächst dynamisch Seitenwindstörungen erkannt und während einer begrenzten Zeitdauer durch einen radindividuellen Bremseingriff zumindest teilweise kompensiert. Nach dem Abbau des Bremseingriffs werden eventuell vorhandene stationäre Seitenwindstörungen erkannt und durch einen Lenkeingriff kompensiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Kompensation von Seitenwindstörungen anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft einen Seitenwindassistenten, der in einem Fahrzeug verwendet wird, um eine auf das Fahrzeug wirkende Seitenwindstörung zu erfassen und um auf diese zumindest beim Überschreiten einer Eingriffsschwelle mit der Durchführung eines der Seitenwindstörung entgegenwirkenden
Seitenwindkompensationseingriffs zu reagieren. Erfindungsgemäß ist die Reaktion des Seitenwindassistenten auf die erfasste Seitenwindstörung frequenzselektiv, wobei die Frequenzselektivität in Abhängigkeit des Seitenwindkompensationseingriffs oder eines mit dem Seitenwindkompensationseingriff korrelierten Zustands des Seitenwindassistenten gesteuert wird. Der mit dem Seitenwindkompensationseingriff korrelierten Zustands des Seitenwindassistenten, nachfolgend auch Eingriffszustand bezeichnet, zeigt dabei an, ob der Seitenwindassistent sich in einem Zustand befindet, in dem er einen
Seitenwindkompensationseingriff durchführt oder ob er sich in einem Zustand befindet, in dem er keinen Seitenwindkompensationseingriff durchführt. Das heißt, der Seitenwindassistent reagiert auf eine Seitenwindstörung frequenzempfindlich mit einer in Abhängigkeit des Seitenwindkompensationseingriffs oder des Eingriffszustands gesteuerten Frequenzempfindlichkeit.
Unter Seitenwindstörung wird vorliegend ein auf das Fahrzeug wirkender Seitenwind oder ein mit dem Seitenwind korreliertes Signal verstanden, insbesondere ist die
Seitenwindstörung ein Maß für die Kraft oder Intensität des auf das Fahrzeug wirkenden Seitenwindes. Aufgabe des Seitenwindassistenten ist es demnach, die aus dem
Seitenwind resultierende Wirkung auf die Querdynamik des Fahrzeugs zumindest dann, wenn die Seitenwindstörung eine Eingriffsschwelle übersteigt, d. h. wenn der Seitenwind zumindest mit einer Mindestkraft wirkt, zu kompensieren. Unter Kompensation ist nicht zwingend eine vollständige Kompensation zu verstehen, eine Teilkompensation ist vorteilhaft, da der Fahrer die Seitenwindstörung dann aufgrund der verbleibenden
Abweichung noch erkennen kann und somit eine Rückmeldung über die vorhandene Störung erhält.
Vorzugsweise erfolgt die Steuerung der Frequenzselektivität des Seitenwindassistenten in Abhängigkeit der Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Frequenzselektivität derart gesteuert, dass der Seitenwindassistent, wenn er keinen Seitenwindkompensationseingriff durchführt, auf Frequenzanteile der Seitenwindstörung, die unterhalb einer vorgebbaren ersten Grenzfrequenz liegen, nicht reagiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Frequenzselektivität derart gesteuert, dass der Seitenwindassistent mit Einleitung des
Seitenwindkompensationseingriffs für die Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs, jedoch maximal bis zum Ablauf einer vorgebbaren Haltedauer, auf sämtliche oder nahezu sämtliche Frequenzanteile der Seitenwindstörung reagiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Frequenzselektivität derart gesteuert, dass der Seitenwindassistent nach Ablauf der vorgebbaren Haltedauer auf Frequenzanteile der Seitenwindstörung, die unterhalb einer zweiten Grenzfrequenz liegen, nicht reagiert, wobei die zweite Grenzfrequenz geringer als die erste
Grenzfrequenz ist. Vorzugsweise umfasst der Seitenwindassistent eine Regeleinrichtung zur Durchführung des Seitenwindkompensationseingriffs sowie einen der Regeleinrichtung vorgeschalteten steuerbaren Hochpass zur Filterung der Seitenwindstörung, so dass der
Seitenwindkompensationseingriff basierend auf der gefilterten Seitenwindstörung durchgeführt wird. Die Frequenzselektivität des Seitenwindassistenten wird hierbei durch Variation einer Filterzeitkonstanten des Hochpasses gesteuert.
Der steuerbare Hochpass basiert auf einem herkömmlichen Hochpass. Der Unterschied zu einem herkömmlichen Hochpass besteht darin, dass die Zeitkonstante des
Hochpasses variierbar ist und dass die Hochpassfilterung angehalten werden kann.
Die Übertragungsfunktion eines Hochpasses ist:
G HP (s) = l - G PT {s)
Dabei ist G PT (s) die Übertragungsfunktion eines Tiefpasses. Ein Tiefpass erster Ordnung hat die Übertragungsfunktion
G PT (s) =— -— .
Die Zeitkonstante T bestimmt das zeitliche Verhalten des Tiefpasses. Der steuerbare Hochpass kann auf einem Tiefpass erster oder höherer Ordnung basieren.
Der steuerbare Hochpass macht diese Zeitkonstante T abhängig von verschiedenen Bedingungen variabel. Der steuerbare Hochpass schaltet dabei zwischen verschiedenen Zeitkonstanten um und gestaltet somit die Dynamik des Hochpasses. Das Umschalten kann kontinuierlich oder diskret erfolgen.
Zusätzlich kann die Funktion des Hochpasses abhängig von verschiedenen Bedingungen angehalten werden. In diesem Fall entspricht die Übertragungsfunktion des Hochpasses der Übertragungsfunktion eines Allpasses G AP (s) = 1 , so dass auch Gleichanteile durchgelassen werden. Der Seitenwindkompensationseingriff lässt sich daher optimal an die verwendete
Sensorik, das verwendete Fahrzeug und den Fahrer anpassen, da die Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs die Dynamik des Offsetabgleichs und die Dauer der Übergabe an den Fahrer nach Beendigung des Seitenwindkompensationseingriffs angepasst werden können.
Mittels des steuerbaren Hochpasses wird es ermöglicht, dynamische
Seitenwindstörungen von stationären Seitenwindstörungen abzugrenzen. Zusätzlich kann der Seitenwindkompensationseingriff und eine Übergabe der Kontrolle vom
Seitenwindassistenten an den Fahrer gestaltet werden.
Des Weiteren können die Offsets, die zum Beispiel aus der fahrdynamischen Sensorik herrühren, reduziert oder entfernt werden.
Die Dynamik des Fahrzeugs kann an die Dynamik von Seitenwindböen angepasst werden.
Der steuerbare Hochpass kann in einen Zustand A geschaltet sein oder werden, wenn gerade kein Seitenwindkompensationseingriff durchgeführt wird, wobei der steuerbare Hochpass im Zustand A mit einer ersten Filterzeitkonstanten betrieben wird, so dass Frequenzanteile des Signals bis zu einer vorgegebenen ersten Grenzfrequenz gesperrt werden.
Der steuerbare Hochpass kann aus dem Zustand A in einen Zustand B geschaltet werden, wenn die Eingriffsschwelle durch das gefilterte Signal überschritten wird, so dass ein Seitenwindkompensationseingriff eingeleitet wird, wobei der steuerbare Hochpass im Zustand B mit einer sehr großen Filterzeitkonstanten zumindest annähernd als Allpass betrieben wird.
Der steuerbare Hochpass kann aus dem Zustand B in einen Zustand C geschaltet werden, wenn eine Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs eine vorgegebene Haltedauer erreicht oder übersteigt, wobei der steuerbare Hochpass im Zustand C mit einer zweiten Filterzeitkonstanten betrieben wird, so dass Frequenzanteile des Signals bis zu einer vorgegebenen zweiten Grenzfrequenz gesperrt werden, wobei die zweite Filterzeitkonstante größer als die erste Filterzeitkonstante ist. Der steuerbare Hochpass kann aus dem Zustand B in den Zustand A geschaltet werden, wenn der Seitenwindkompensationseingriff vor Ablauf der Haltedauer beendet wird.
Weiter kann der steuerbare Hochpass aus dem Zustand C in den Zustand A geschaltet werden, wenn der Seitenwindkompensationseingriff beendet wird.
Die Frequenzempfindlichkeit wird insbesondere derart gesteuert, dass der
Seitenwindassistent auf Frequenzanteile der Seitenwindstörung, die unterhalb einer vorgebbaren ersten Grenzfrequenz liegen, nicht reagiert, dass er, mit Einleitung des Seitenwindkompensationseingriffs für die Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs, jedoch maximal bis zum Ablauf einer vorgebbaren Zeitdauer, der Haltedauer, auf zumindest nahezu sämtliche Frequenzanteile der Seitenwindstörung reagiert, und dass er nach Ablauf der Haltedauer auf Frequenzanteile der Seitenwindstörung, die unterhalb einer zweiten Grenzfrequenz liegen, nicht reagiert, wobei die zweite Grenzfrequenz geringer als die erste Grenzfrequenz ist. Der Seitenwindassistent reagiert zudem vorzugsweise nur auf Seitenwindstörungen, die eine vorgebbare Eingriffsschwelle übersteigen.
Diese Funktionsweise wird erreicht, indem ein die Seitenwindstörung repräsentierendes Signal über den steuerbaren Hochpass der Regeleinrichtung zugeführt wird, welche den Seitenwindkompensationseingriff dann in Abhängigkeit des gefilterten Signals, d. h. in Abhängigkeit der gefilterten Seitenwindstörung durchführt. Der Hochpass wird dabei derart gesteuert, dass sein Übertragungsverhalten in Abhängigkeit des Eingriffszustands des Seitenwindassistenten oder, was gleichbedeutend ist, in Abhängigkeit des
Eingriffszustands der Regeleinrichtung modifiziert wird. Dabei sind beispielsweise folgende Eingriffszustände vorgesehen: der Seitenwindkompensationseingriff wird durchgeführt, der Seitenwindkompensationseingriff wird nicht durchgeführt, die
Eingriffsdauer ist kurz, die Eingriffsdauer ist lang.
Der Seitenwindkompensationseingriff kann als Lenkeingriff und/oder radindividueller Bremseingriff und/oder Eingriff zur Fahrwerksverspannung ausgeführt werden.
Der steuerbare Hochpass kann als digitaler Filter realisiert sein, insbesondere als eine in einem Prozessor ablaufende Softwarefunktion. Als steuerbarer Hochpassfilter kann auch ein einzelner Filter oder eine Parallelschaltung mehrerer Einzelfilter entsprechend der Anzahl der unterschiedenen Zustände verwendet werden, von denen jeweils einer in Abhängigkeit vom Zustand aktiviert wird.
Es kann ein steuerbarer Hochpassfilter erster oder höherer Ordnung verwendet werden.
Die Haltedauer kann in Abhängigkeit von der Art des Seitenwindkompensationseingriffs vorgegeben werden, insbesondere abhängig davon, ob der
Seitenwindkompensationseingriff als Lenkeingriff, Bremseingriff oder Fahrwerkseingriff durchgeführt wird.
Ein erfindungsgemäßer Seitenwindassistent zur Durchführung eines
Seitenwindkompensationseingriffs zur teilweisen oder vollständigen Kompensation des Einflusses einer auf das Fahrzeug wirkenden Seitenwindstörung weist ein
Übertragungsverhalten auf, das frequenzempfindlich, insbesondere frequenzselektiv ist, wobei die Frequenzempfindlichkeit bzw. Frequenzselektivität in Abhängigkeit des Seitenwindkompensationseingriffs oder eines mit dem Seitenwindkompensationseingriff korrelierten Zustands, nachfolgend auch Eingriffszustand genannt, des
Seitenwindassistenten steuerbar ist.
Der erfindungsgemäße Seitenwindassistent umfasst insbesondere Mittel zum Erfassen der Seitenwindstörung und Erzeugen eines der Seitenwindstörung entsprechenden Signals, das in einer Regeleinrichtung zur Durchführung eines
Seitenwindkompensationseingriffs in mindestens einem Fahrzeugsystem verwendbar ist, derart, dass der Einfluss des Seitenwindes zumindest bei Überschreiten einer
Eingriffsschwelle zumindest teilweise kompensiert wird. Dabei ist ein steuerbarer Hochpass vorgesehen, über den das Signal der Regeleinrichtung zuführbar ist, wobei eine Filterzeitkonstante des steuerbaren Hochpasses in Abhängigkeit von einem
Eingriffszustand der Regeleinrichtung modifizierbar ist.
Die Umschaltung der Filtercharakteristik des steuerbaren Hochpasses hat folgende Wirkung: So lange die berechnete Seitenwindkraft zu gering für einen den Seitenwind kompensierenden Seitenwindkompensationseingriff ist, wird eine schnelle Filterzeit gewählt, beispielsweise 1 s, damit der steuerbare Hochpass schnell genug ist, um
Störungen und Offsets zügig auszugleichen. Damit wird auch verhindert, dass der Seitenwindassistent bei Störungen reagiert, die so langsam oder so klein sind, dass diese vom Fahrer ohne Hilfe ausgeglichen werden. Sobald die gefilterte Seitenwindkraft einen Eingriffsschwellwert überschreitet, soll der Fahrer für eine parametrierbare Haltedauer voll unterstützt werden. Dazu wird der steuerbare Hochpass angehalten, da sonst die berechnete Seitenwindkraft schnell weggefiltert und damit die Unterstützung für den Fahrer beendet wird. Daher ist die Haltedauer einstellbar. Durch das Anhalten des steuerbaren Hochpasses kann eingestellt werden, wie lange der Fahrer bei starkem Seitenwind unterstützt werden soll. Beispielsweise ist bei einem Bremseneingriff darauf zu achten, dass der Bremsenverschleiß und die Erwärmung der Bremsen nicht zu groß werden, während der Fahrer bei einem kompensierenden Lenkeingriff auch für eine längere Zeit unterstützt werden kann. Da sich der angehaltene steuerbare Hochpass wie ein Allpass verhält, werden auch Gleichanteile, das heißt Offsets durchgelassen. Die Offsets der Sensorik ändern sich im Verhältnis zu Windstörungen sehr viel langsamer und fallen damit während der Haltedauer nicht ins Gewicht.
Um den Seitenwindkompensationseingriff wieder sanft zu beenden und die Kontrolle wieder an den Fahrer zurückzugeben, wird nach einem länger als die Haltedauer anhaltenden Seitenwindkompensationseingriff nicht zurück auf die erste, kleine
Filterzeitkonstante sondern auf eine zweite, langsamere Filterzeitkonstante,
beispielsweise 2,5 s umgeschaltet. Wenn der Seitenwind länger anhält, wird der den Seitenwind kompensierende Seitenwindkompensationseingriff gegebenenfalls beendet, obwohl noch starker Seitenwind vorhanden ist. Würde in diesem Fall die schnelle
Filterzeitkonstante gewählt, bestünde das Problem, dass der Fahrer wieder vom
Seitenwind überrascht werden könnte, da es aus Sicht des Fahrers keinen Unterschied macht, ob der Seitenwind oder der den Seitenwindkompensationseingriff schlagartig wegfällt. Durch die Umschaltung auf die langsamere Zeitkonstante ist der Übergang von einem Zustand, in dem der Seitenwindkompensationseingriff durchgeführt wird, zu einem Zustand, in dem der Fahrer die Kontrolle ei lange anhaltendem Seitenwind voll übernimmt, gestaltbar.
Durch die gewählte Zeitkonstante ändert sich die Filterfrequenz des steuerbaren
Hochpasses. Mit der langsameren Zeitkonstante reduziert der steuerbare Hochpass den Gleichanteil des Seitenwindsignals langsamer. Der Seitenwindkompensationseingriff wird daher langsamer zurückgenommen und der Fahrer kann langsam die Kontrolle übernehmen. Der Seitenwindkompensationseingriff kann ungefähr proportional zum hochpassgefilterten Seitenwindsignal durchgeführt werden. Der Stelleingriff entspricht dabei der hochpassgefilterten Seitenwindstörung, multipliziert mit einem Gewichtungsfaktor.
Damit wird der Seitenwindkompensationseingriff, beispielsweise durch einseitiges Bremsen, wieder langsam zurückgenommen und der Fahrer kann langsam gegen den Seitenwind lenken. Nach Beendigung des den Seitenwind kompensierenden
Seitenwindkompensationseingriffs wird wieder auf die schnelle Filterzeit umgeschaltet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Seitenwindassistenten zur Kompensation einer auf ein Fahrzeug wirkenden Seitenwindstörung,
Fig. 2 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben des
Seitenwindassistenten aus Figur 1 ,
Fig. 3 Übertragungsfunktionen eines des steuerbaren Hochpasses in drei
verschiedenen Eingriffszuständen des Seitenwindassistenten.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Seitenwindassistenten 1 zur Kompensation des Einflusses einer auf ein Fahrzeug winkenden Seitenwindstörung. Der
Seitenwindassistent 1 umfasst einen steuerbaren Hochpass HP und eine
Regeleinrichtung RE und eine Seitenwinderfassungseinrichtung SWE. Die
Seitenwinderfassungseinrichtung SWE wertet eine durch Sensoren ermittelte
Querbeschleunigung QB und eine Gierrate GR des Fahrzeugs aus und bestimmt daraus ein mit dem Seitenwind korreliertes Signal SW, das der auf das Fahrzeug wirkenden Seitenwindstörung, d. h. der auf das Fahrzeug wirkenden Seitenwindkraft, entspricht. Das Signal SW wird dem steuerbaren Hochpass HP zur Filterung zugeführt. Dieser leitet das gefilterte Signal SW F an die Regeleinrichtung RE weiter, die bei Überschreiten einer Eingriffsschwelle durch das gefilterte Signal SW F einen Seitenwindkompensationseingriff in mindestens ein Fahrzeugsystem (nicht dargestellt), beispielsweise in ein Lenksystem, Bremssystem oder verspannbares Fahrwerk, vornimmt, um den Einfluss des
Seitenwindes auf das Fahrzeug zu kompensieren. Die Regeleinrichtung RE befindet sich daher in einem von zwei Zuständen SE oder -SE, die vorliegend auch als
Eingriffszustände bezeichnet werden, wobei der Zustand SE einem Zustand entspricht, in dem ein Seitenwindkompensationseingriff durchgeführt wird, d. h. in dem der
Seitenwindassistent 1 aktiv in die Fahrzeugquerdynamik eingreift, und wobei der Zustand -SE ein Zustand ist, in dem kein Seitenwindkompensationseingriff durchgeführt wird, d. h. in dem der Seitenwindassistent 1 passiv ist. Abhängig von den Zuständen SE oder ~SE und gegebenenfalls von einer Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs T S E im Vergleich zu einer vorgegebenen Haltedauer T H stellt eine Zeitdauerauswertung ZA im steuerbaren Hochpass HP eine von drei Übertragungsfunktionen G A (s), G B (s), G c (s) ein, die beispielhaft in Figur 3 dargestellt sind.
Figur 2 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben des in Figur 1 gezeigten Seitenwindassistenten.
Der steuerbare Hochpass HP wird derart gesteuert, dass er folgende Zustände aufweist:
Zustand A: Frequenzen bis zu einer vorgegebenen ersten Grenzfrequenz cogi werden gesperrt, falls kein Seitenwindkompensationseingriff ~SE durchgeführt wird, weil das gefilterte Signal SW F geringer als eine Eingriffsschwelle ist, d.h. weil die gefilterte
Seitenwindstörung gering ist oder nur langsam aufgebaut wird;
Dies entspricht der Einstellung der Filterzeitkonstanten τ auf einen vorgegebenen ersten Wert τ = ΤΊ = 1/cogi (z.B. 1 Sekunde => schnelle Filterzeit). Für die Übertragungsfunktion des Hochpasses gilt dann G A (s) = 1 - 1/(1 +ΤΊ s), wobei s die Laplace-Variable (komplexe Frequenzvariable) darstellt.
Dies hat folgende Wirkungsweise zur Folge: Bei geringer Seitenwindstörung ist der steuerbare Hochpass HP schnell (kurze Zeitkonstante Ti). Störungen und Offsets werden schnell durchgeleitet und der Seitenwindkompensationseingriff SE wird - sobald die gefilterte Seitenwindstörung soweit angestiegen ist, dass die Eingriffsschwelle
überschritten wird - schnell eingeleitet.
Seitenwindstörungen, die jedoch so schwach oder langsam (niederfrequent) sind, dass die gefilterte Seitenwindstörung die Eingriffsschwelle nicht überschreitet, führen zu keinem Seitenwindkompensationseingriff. Solche Seitenwindstörungen sind so gering oder langsam, dass der Fahrer sie ohne Probleme auch selbst ausgleichen kann, so dass der Seitenwindassistent auf solche Störungen nicht reagiert.
Zustand B: Mit Einleitung eines Seitenwindkompensationseingriffs, d. h. beim Übergang vom Zustand SE zum Zustand ~SE, werden alle oder nahezu alle Frequenzen der Seitenwindstörung SW durchgelassen, solange die Dauer des
Seitenwindkompensationseingriffs eine vorgegebene Haltedauer T H nicht überschreitet;
Dies entspricht einem zeitlich befristeten Anhalten des steuerbaren Hochpasses HP oder einer zeitlich befristeten Einstellung einer sehr hohen Filterzeitkonstanten τ bzw. einer sehr geringen Grenzfrequenz o, so dass der steuerbare Hochpass HP dann
vorübergehend wie oder nahezu wie ein Allpass wirkt. Für die Übertragungsfunktion gilt dann G B (s) » 1.
Dies hat folgende Wirkungsweise zur Folge: Sobald das gefilterte Signal SW F die
Eingriffsschwelle überschreitet, wird der Fahrer für eine parametrierbare Haltedauer T H voll unterstützt. Dazu muss der steuerbare Hochpass HP angehalten werden, so dass nahezu alle Frequenzanteile durchgelassen werden. Andernfalls würde die berechnete Seitenwindstörung wieder schnell weggefiltert und damit die Unterstützung für den Fahrer beendet werden.
Zustand C: Während der Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs werden
Frequenzen bis zu einer vorgegebenen zweiten Grenzfrequenz co g2 gesperrt, falls die Dauer T S E des Seitenwindkompensationseingriffs die vorgegebene Haltedauer T H überschreitet, wobei die zweite Grenzfrequenz ω 92 kleiner als die erste Grenzfrequenz ω 9 ι iSt: CÖg 2 < CÖg1.
Dies entspricht der Einstellung der Zeitkonstanten τ des steuerbaren Hochpasses HP auf einen vorgegebenen zweiten Wert τ = T 2 = 1/ω 92 , mit T 2 > ΤΊ, beispielsweise T 2 = 2,5 Sekunden, das heißt eine langsamere Filterzeit als TV Für die Übertragungsfunktion des Hochpasses gilt dann G(s) = 1-1/(1 +T 2 s)
Dies hat folgende Wirkungsweise zur Folge: Wenn die Seitenwindstörung länger als die vorgegebene Haltedauer T H andauert, wird der steuerbare Hochpass HP auf die langsamere Filterzeit T 2 umgeschaltet. Der Seitenwindkompensationseingriff wird damit sanft beendet und der Fahrer kann langsam gegen den Wind lenken. Nach Beendigung des Seitenwindkompensationseingriffs wird wieder auf Zustand A und damit auf die schnelle Filterzeit Ti umgeschaltet.
Auf die erste Grenzfrequenz co g i bzw. auf die kurze Filterzeit Ti und damit auf Zustand A wird auch dann umgeschaltet, wenn im Zustand B der Seitenwindkompensationseingriff aufgrund einer nur kurzzeitigen Seitenwindstörung vor Ablauf der vorgegebene
Haltedauer T H beendet wird.
Der Seitenwindkompensationseingriff kann als Lenkeingriff und/oder radindividueller Bremseingriff und/oder Eingriff zur Fahrwerksverspannung ausgeführt werden.
Der steuerbare Hochpass HP kann auch als drei parallel geschaltete Einzelfilter aufgefasst werden, von denen jeweils einer in Abhängigkeit vom Eingriffszustand SE, ~SE und der Dauer des Seitenwindkompensationseingriffs aktiviert wird.
Der steuerbare Hochpass HP kann als Filter höherer Ordnung ausgeführt sein. Im einfachsten Fall ist er als Filter erster Ordnung ausgeführt. Als Übertragungsfunktion G(s) erhält man dann abhängig vom Eingriffszustand SE, ~SE der Regeleinrichtung RE eine der folgenden Funktionen:
Diese Gleichung gilt, wenn kein Seitenwindkompensationseingriff durchgeführt wird.
Diese Gleichung gilt, wenn ein Seitenwindkompensationseingriff durchgeführt wird und wenn die vorgegebene Haltedauer T H noch nicht überschritten ist. Wenn der
Seitenwindkompensationseingriff aufgrund einer nur kurzzeitig wirkenden Seitenwindstörung beendet wird, bevor die
vorgegebene Haltedauer T H abgelaufen ist, wird eine
Umschaltung auf die Übertragungsfunktion G A (s) vorgenommen.
Diese Gleichung gilt, wenn ein länger andauernder
G c fs = 1 -
1 + T 2 · s Seitenwindkompensationseingriff durchgeführt wird, d.h. wenn die vorgegebene Haltedauer T H überschritten wird. Sobald der mit T 2 > ΤΊ Seitenwindkompensationseingriff beendet wird, weil der Fahrer die Seitenwindstörung durch Lenken selbst kompensiert oder weil die Seitenwindstörung nicht mehr besteht, wird wiederum auf die Übertragungsfunktion G A (s) umgeschaltet.
Im Ergebnis wird die Filterzeitkonstante τ auf einen Vorgabewert ΤΊ geschaltet, wenn keine Seitenwindstörungen vom System zu kompensieren sind. Ein
Seitenwindkompensationseingriff wird erst dann eingeleitet, wenn dynamische
Seitenwindstörungen erkannt worden sind, die eine vorgegebene Eingriffsschwelle
übersteigen. Mit Einleitung des Seitenwindkompensationseingriffs wird die
Frequenzselektivität des Hochpasses HP durch Änderung der Filterübertragungsfunktion so modifiziert, dass nunmehr vorübergehend für eine vorgegebene Haltedauer T H neben den dynamischen Seitenwindstörungen auch stationäre Seitenwindstörungen kompensiert werden und der Fahrer die volle Unterstützung erhält. Nach Ablauf der vorgegebenen
Haltedauer T H wird die Frequenzselektivität des Hochpasses HP durch Einstellung einer gegenüber dem Vorgabewert langsameren Filterzeitkonstante τ = T 2 wiederum
modifiziert, so dass der Seitenwindkompensationseingriff langsam abgebaut wird und die Kontrolle dem Fahrer langsam übergeben wird. Anschließend, nachdem der
Seitenwindkompensationseingriff beendet worden ist, wird die Filterzeit τ wieder auf den Vorgabewert ΤΊ geschaltet. Eventuell verbleibende stationäre Störungen können dann vom Fahrer durch Lenken manuell kompensiert werden.
Next Patent: INTERNAL COMBUSTION ENGINE VALVE DRIVE DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE