Eine nicht angepaßte Fahrzeuggeschwindigkeit kann in gegebenen Fahrsituationen zu Fahrzeuginstabilitäten führen. Es sind verschiedene Fahrstabilitätsregelungen bekannt geworden, die das Ziel haben, den Fahrzeuginstabilitäten selbsttätig entgegenzuwirken.

Grundsätzlich lassen sich fünf Prinzipien unterscheiden, die das Fahrverhalten eines Fahrzeugs mittels vorgebbarer Drücke bzw. Bremskräfte in oder an einzelnen Radbremsen und mittels Eingriff in das Motormanagement des Antriebsmotors beeinflussen. Dabei handelt es sich um Bremsschlupfregelung (ABS), welche während eines Bremsvorgangs das Blockieren einzelner Räder verhindern soll, um Antriebsschlupfregelung (ASR), welche das Durchdrehen der angetriebenen Räder verhindert, um elektronische Bremskraftverteilung (EBV), welche das Verhältnis der Bremskräfte zwischen Vorder-und Hinterachse des Fahrzeugs regelt, um eine Kippregelung (ARB), die ein Kippen des Fahrzeugs um seine Längsachse verhindert, sowie um eine Giermomentregelung (ESP), welche für stabile Fahrzustände beim Gieren des Fahrzeugs um die Hochachse sorgt.

Mit Fahrzeug ist also in diesem Zusammenhang ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern gemeint, welches mit einer hydraulischen, elektro-hydraulischen oder elektro-mechanischen Bremsanlage ausgerüstet ist. In der hydraulischen Bremsanlage kann mittels eines pedalbetätigten Hauptzylinders vom Fahrer ein Bremsdruck aufgebaut werden, während die elektro-hydraulischen und elektro-mechanischen Bremsanlagen eine vom sensierten Fahrerbremswunsch abhängige Bremskraft aufbauen.

Weiterhin ist das Fahrzeug mit einer thermodynamischen oder elektrischen Antriebsanlage ausgestattet, die ein vom Fahrerwunsch abhängiges Vortriebsmoment über den Antriebsstrang auf mindestens ein Rad des Fahrzeugs aufbringt.

Zur Erfassung von fahrdynamischen Zuständen sind vier Drehzahlsensoren, pro Rad einer, ein Giergeschwindigkeits- sensor, ein Querbeschleunigungssensor und mindestens ein Drucksensor für den vom Bremspedal erzeugten Bremsdruck vorhanden. Dabei kann der Drucksensor auch ersetzt sein durch einen Pedalweg-oder Pedalkraftmesser, falls die Hilfsdruckquelle derart angeordnet ist, daß ein vom Fahrer aufgebauter Bremsdruck von dem der Hilfsdruckquelle nicht unterscheidbar ist. Zusätzlich werden das aktuell von der Antriebsanlage erzeugte Antriebsmoment und das vom Fahrer gewünschte Moment bestimmt. Dabei kann es sich auch um indirekt ermittelte Größen handeln, die beispielsweise aus einem Motorkennfeld abgeleitet werden.

Bei einer Fahrstabilitätsregelung wird das Fahrverhalten eines Fahrzeugs derart beeinflußt, daß es für den Fahrer in kritischen Situationen besser beherrschbar wird. Eine kritische Situation ist hierbei ein instabiler Fahrzustand, in welchem im Extremfall das Fahrzeug den Vorgaben des Fahrers nicht folgt.

Die Funktion der Fahrstabilitätsregelung besteht also darin, innerhalb der physikalischen Grenzen in derartigen Situationen dem Fahrzeug das vom Fahrer gewünschte Fahrzeugverhalten zu verleihen. Während für die Bremsschlupfregelung, die Antriebsschlupfregelung und die elektronische Bremskraftverteilung in erster Linie der Längsschlupf der Reifen auf der Fahrbahn von Bedeutung ist, fließen in die Giermomentregelung (GMR) weitere Größen ein, beispielsweise die Gierwinkelgeschwindigkeit und die Schwimmwinkelgeschwindigkeit.

Ursache der kritischen Situation ist zumeist eine der gegebenen Fahrsituation nicht angepaßte, im allgemeinen zu hohe Fahrgeschwindigkeit. Die gegebene Fahrsituation ist hierbei durch einen vorgegebenen, gewünschten Kurvenradius und den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn gekennzeichnet.

Wünschenswert wäre es, instabile Fahrsituationen, die vom Fahrer oftmals nicht beherrscht werden, von vornherein zu vermeiden, so daß kritische Fahrsituationen erst gar nicht entstehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Fahrdynamikregelsystem zu schaffen, das eine drohende Fahrzeuginstabilität durch zu hohe Fahrgeschwindigkeit erkennt und zur vorsteuernden Vermeidung instabiler Fahrzustände diesen bereits im Entstehen entgegenwirkt.

Eine Möglichkeit einer Absenkung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Untersteuerfall ist in der EP 0945320 A1 beschrieben, in der aus der Abweichung des gemessenen Lenkwinkels von einem berechneten Lenkwinkel ein Einstellwert für die Längsverzögerung berechnet wird. Bei der Berechnung des Lenkwinkels wird neben anderen Größen ein in Echtzeit geschätzter maximaler Wert der Querbeschleunigung (Sättigungswert) berücksichtigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein gattungsgemäßes Verfahren so durchgeführt wird, daß auf Basis von Meßgrößen, die mit Hilfe von Erfassungseinrichtungen ermittelt werden und die den aktuellen Lenkwinkel und die aktuelle Querbeschleunigung wiedergeben, unter Einbeziehung von weiteren Größen des Fahrzeugs und/oder von Fahrsituationen eine modellbasierte stabile Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird, wobei ein Vergleich der Fahrgeschwindigkeit mit der modellbasierten stabilen Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs vorgenommen wird und nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses die Fahrgeschwindigkeit zu der Grenzgeschwindigkeit hingeführt wird, wenn die Grenzgeschwindigkeit von der Fahrgeschwindigkeit überschritten wird.

Durch ein solches Verfahren wird die Fahrgeschwindigkeit zur vorsteuernden Vermeidung instabiler Fahrzustände insbesondere bei Kurvenfahrten an die modellbasierte stabile Grenzgeschwindigkeit anpaßt und so verhindert, daß durch zu starke Fahrzeugbeschleunigung die Fahrzeuggeschwindigkeit eine aus der Fahrsituation abgeleitete Maximalgeschwindigkeit überschreitet. Hierzu wird bei einer gegebenen Fahrsituation die Maximalgeschwindigkeit ermittelt, mit der die Fahrsituation an der Stabilitätsgrenze durchfahren werden kann. Weiterhin wird ermittelt, ob eine Tendenz zum Überschreiten dieser Maximalgeschwindigkeit und somit eine Tendenz zu einem nachfolgenden instabilen Fahrverhalten vorliegt, und daß in diesem Fall das Fahrzeug am Überschreiten der Maximalgeschwindigkeit durch einen Motor-bzw. Bremseneingriff bereits bei einem stabilen Fahrverhalten gehindert wird.

Hierdurch wird eine kritische Fahrsituation bereits beim Entstehen entweder vermieden oder die Instabilität auf ein Maß reduziert, daß die Situation vom Fahrer beherrscht werden kann.

Damit wird einer drohenden Fahrzeuginstabilität bereits im Entstehen entgegenwirkt, so daß bei Kurvenfahrten instabile Fahrzustände, bei denen zum Beispiel der Giermomentenregler (ESP-Eingriffe) eingreifen müßte, vermieden werden können.

Dabei kann in Abhängigkeit von Fahrzeugzustandsgrößen und/oder von Informationen über das Fahrverhalten bzw. die Fahrsituation festgelegt werden, wie die stabile Grenzgeschwindigkeit modelliert wird, indem die tolerierte Lenkwinkelabweichung verändert wird.

Gegenstand der Erfindung ist ferner, eine gattungsgemäße Fahrstabilitätsregelung für ein Fahrzeug so auszugestalten, daß die Fahrstabiltätsregelung gekennzeichnet ist durch eine Lenkwinkelerfassungseinrichtung zur Ermittlung eines Lenkeinschlagwinkels, eine Querbeschleunigungs- erfassungseinrichtung zur Ermitlung einer Querbeschleunigung, eine Recheneinrichtung zur Berechnung einer stabilen Grenzgeschwindigkeit aus den ermittelten Größen Lenkeinschlagwinkel und Querbeschleunigung unter Einbeziehung von weiteren Größen des Fahrzeugs und/oder von Fahrsituationen, eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zur Ermittlung einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Geschwindigkeitsregeleinrichtung, die die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die berechnete stabile Grenzgeschwindigkeit regelt, sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit die Tendenz zum Überschreiten der stabilen Grenzgeschwindigkeit aufweist.

Zur Erhöhung der Fahrstabilität ist es zweckmäßig, daß die stabile Grenzgeschwindigkeit direkt aus Größen ermittelt wird, die in einem ESP geregelten Fahrzeug vorliegen. Vorteilhaft wird die Grenzgeschwindigkeeit direkt nach der rekursiven Beziehung ermittelt wird, mit 8-Lenkeinschlagwinkel am Rad Ai5", tolerierte Lenkwinkelabweichung gegenüber dem linearen Fall 1-Abstand der Fahrzeugzeugachsen (Radstand) VGrenz stabile Grenzgeschwindigkeit EG-Eigenlenkgradient des Fahrzeugs aq-Fahrzeugquerbeschleunigung.

Vorteilhaft wird über einen Bremsen-und/oder Motoreingriff die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Fahrgeschwindigkeit und stabiler Grenzgeschwindigkeit reduziert, wobei in Abhängigkeit von Fahrzeugzustandsgrößen und/oder von Informationen über das Fahrverhalten bzw. die Fahrsituation festgelegt werden kann, mit welcher Intensität die Eingriffe erfolgen.

Vorteilhaft ist, daß die Regelung der Fahrgeschwindigkeit hin zur Grenzgeschwindigkeit beendet wird, wenn eine vom Fahrer gewünschte Fahrgeschwindigkeit ermittelt wird, die unterhalb der stabilen Grenzgeschwindigkeit liegt.

Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die Querneigung des Fahrzeugs oder der Fahrbahn von der Horizontalebene ermittelt und die tolerierte Lenkwinkelabweichung in Abhängigkeit von der ermittelten Querneigung berechnet.

Zweckmäßig ist, daß in Fahrsituationen mit erhöhtem Traktionsbedarf die Lenkwinkelabweichung erhöht wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist ein Fahrzeug mit ESP-Regelungssystem, Bremsanlage, Sensorik und Kommunikationsmöglichkeiten schematisch dargestellt. Die vier Räder sind mit 15,16,20,21 bezeichnet. An jedem der Räder 15,16,20,21 ist je ein Radsensor 22 bis 25 vorgesehen. Die Signale werden einer Elektronik-Steuereinheit 28 zugeführt, die anhand vorgegebener Kriterien aus den Raddrehzahlen die Fahrzeuggeschwindigkeit VRef ermittelt. Weiterhin sind ein Gierratensensor 26, ein Querbeschleunigungssensor 27 und ein Lenkradwinkelsensor 29 mit der Komponente 28 verbunden. Jedes Rad weist außerdem eine individuell ansteuerbare Radbremse 30 bis 33 auf. Diese Bremsen werden hydraulisch betrieben und empfangen unter Druck stehendes Hydraulikfluid über Hydraulikleitungen 34 bis 37. Der Bremsdruck wird über einen Ventilblock 38 eingestellt, wobei der Ventilblock von elektrischen Signalen fahrerunabhängig angesteuert wird, die in der elektronischen Steuereinheit 28 erzeugt werden. Über ein von einem Bremspedal betätigten Hauptzylinder kann von dem Fahrer Bremsdruck in die Hydraulikleitungen eingesteuert werden. In dem Hauptzylinder bzw. den Hydraulikleitungen sind Drucksensoren P vorgesehen, mittels denen der Fahrerbremswunsch erfaßt werden kann. Über eine Schnittstelle (CAN) ist die Elektronik-Steuereinheit mit dem Motorsteuergerät verbunden Über das ESP-Regelungssystem mit Bremsanlage, Sensorik und Kommunikationsmöglichkeiten das die Ausstattungselemente vier Raddrehzahlsensoren Drucksensor (P) 'Querbeschleunigungssensor (LA) Gierratensensor (YR) Lenkradwinkelsensor (SWA) individuell ansteuerbare Radbremsen Hydraulikeinheit (HCU) 'Elektronik-Steuereinheit (ECU) aufweist, läßt sich eine Vorhersage einer kritischen Fahrsituation und vorzugsweise deren Vermeidung ohne zusätzliche Sensoren realisieren. Dabei läßt sich ausgehend von der Gleichung für die stationäre Kreisfahrt des linearen Einspurmodells _ d-v<BR> l+v2-EG und der Beziehung aq v mit T-Gierrate des Fahrzeugs 6-Lenkeinschlagwinkel der Vorderräder v-Fahrzeuggeschwindigkeit 1-Achsabstand EG-Eigenlenkgradient des Fahrzeugs aq-Fahrzeugquerbeschleunigung die in einer Fahrsituation gefahrene stabile Fahrzeuggeschwindigkeit über die Gleichung berechnen.

Das Erreichen der Stabilitätsgrenze kündigt sich durch Verlassen des linearen Bereichs an. Somit kann die stabile Grenzgeschwindigkeit einer Fahrsituation durch Berücksichtigung einer tolerierten Lenkwinkelabweichung gegenüber dem linearen Verhalten bestimmt werden. mit vGrenz-stabile Grenzgeschwindigkeit A o,-tolerierte Lenkwinkelabweichung gegenüber dem linearen Fall Je größer dabei die tolerierte Lenkwinkelabweichung gewählt wird, desto höher wird die errechnete Grenzgeschwindigkeit und desto mehr wird die Stabilitätsreserve ausgenutzt.

Zweckmäßigerweise wird die Grenzgeschwindigkeit fortlaufend berechnet, wobei sie gleich Unendlich gesetzt wird, sollte für die aktuellen Eingangsgrößen keine reelle Lösung der obigen Gleichung existieren. Bei stabiler Fahrweise wird die Grenzgeschwindigkeit immer oberhalb der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit liegen. Erst bei der Annäherung an die Stabilitätsgrenze wird die Grenzgeschwindigkeit erreicht bzw. überschritten. Das kann z. B. durch stärkeres Einlenken, durch Fahrzeugbeschleunigung oder durch Verringerung des Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn und somit durch Verringerung der Querbeschleunigung verursacht werden. Dabei ist es unerheblich, ob das Fahrzeug bei Überschreiten der Stabilitätsgrenze untersteuert, übersteuert oder seitlich herausdriftet.

Erfindungsgemäß wird dem Überschreiten der Stabilitätsgrenze dadurch entgegengewirkt, daß ein Brems-und/oder ein Motoreingriff erfolgt, sobald die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit eine Tendenz zum Überschreiten der nach obiger Gleichung berechneten Grenzgeschwindigkeit aufweist. Der Brems-und/oder Motoreingriff erfolgt nun derart, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit auf die Grenzgeschwindigkeit geregelt wird. Dadurch verbleibt das Fahrzeug im stabilen Grenzbereich.

Es bleibt für den Fahrer gut beherrschbar, gleichzeitig werden heftige und unharmonische Regeleingriffe, wie sie die Giermomentenregelung bei überschrittener Stabilitätsgrenze erzeugt, vermieden.

Der Brems-und/oder Motoreingriff wird beendet, sobald die vom Fahrer gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit deutlich unterhalb der berechneten Grenzgeschwindigkeit liegt. Das kann z. B. durch Auflenken bei Kurvenausfahrt, durch Fahrzeugverzögerung oder durch Erhöhung des Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn und somit durch Erhöhung der Querbeschleunigung verursacht werden.

Bei quergeneigter Fahrbahn kann die zur Berechnung der stabilen Grenzgeschwindigkeit verwendete Querbeschleunigung zu tief ermittelt werden. Um zu verhindern, daß die Grenzgeschwindigkeit zu niedrig berechnet wird, ist es zweckmäßig, die Querneigung der Fahrbahn geeignet zu bestimmen und die tolerierte Lenkwinkelabweichung in Abhängigkeit der Querneigung zu erhöhen.

In Fahrsituationen, in denen erhöhter Traktionsbedarf besteht, also z. B. bei Fahren in Sand oder Tiefschnee, können zeitweise hohe Lenkeinschlagwinkel auftreten, ohne daß sich das Fahrzeug an der Stabilitätsgrenze bewegt. Gleichzeitig sind in diesen Situationen Antriebsmomentenreduktionen extrem störend, da sie zum Eingraben und Festfahren des Fahrzeugs führen können. Diese Situationen sind z. B. durch Radbremsschlupf an mindestens einem Vorderrad bei positiven Antriebsmoment und bei fehlendem Bremsmoment der Radbremse gekennzeichnet. Wird diese Situation erkannt, ist es ebenfalls zweckmäßig, die tolerierte Lenkwinkelabweichung zu erhöhen.