DE102006049261A1 - Verfahren zur fahrerspezifischen Einstellung von fahrdynamischen Grenzwerten in Regel- bzw. Steuergeräten von Fahrzeugen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur fahrerspezifischen Einstellung von fahrdynamischen Grenzwerten in Regel- bzw. Steuergeräten von Fahrzeugen wird die Fahrweise eines Fahrers anhand fahrerspezifischer Kenngrößen analysiert und es werden aus den Kenngrößen fahrdynamische Grenzwerte bestimmt, die in dem Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert werden. Die fahrerspezifischen Kenngrößen werden in einer Testumgebung festgelegt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fahrerspezifischen Einstellung von fahrerdynamischen Grenzwerten in Regel- bzw. Steuergeräten von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Stand der Technik
• In der DE 199 64 032 A1 wird ein Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeuges beschrieben, bei dem eine Querdynamikgröße in der Weise geregelt wird, dass der Schwimmwinkel des Fahrzeuges auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird. Durch eine Vorgabe des Fahrers kann die Regelung der Querdynamikgröße so verändert werden, dass ein größerer Schwimmwinkel als der vorgegebene Wert zugelassen wird. Auf diese Weise soll ein sportlicheres Fahrverhalten ermöglicht werden. Die Aktivierung dieses Sportmodus erfolgt durch Betätigung eines speziellen Schalters, mit dem die Kennlinien in der Regel- bzw. Steuereinheit für die Querdynamikgröße verändert werden.
• Nachdem der Fahrer den Schalter betätigt hat, was gleichbedeutend damit ist, dass der Fahrer anstelle einer konventionellen Fahrdynamikregelung eine modifizierte Fahrdynamikregelung wünscht, wird zunächst eine Fahrertyperkennung bzw. eine Erkennung der Fahrweise des Fahrers durchgeführt. Hierzu wird beispielsweise die Betätigung des Fahrpedals durch den Fahrer ausgewertet; möglich ist auch die Berücksichtigung des vom Fahrer eingestellten Lenkwinkels oder der auf das Fahrzeug wirkenden Querbeschleunigung. Durch die Auswertung dieser aktuellen Größen kann eine Kategorisierung des Fahrertyps in mehr oder weniger sportlich durchgeführt werden, dementsprechend werden größere oder kleinere Schwimmwinkelgrenzen zugelassen.
• Offenbarung der Erfindung
• Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, fahrerspezifische Eigenschaften bei der fahrdynamischen Regelung bzw. Steuerung in Fahrzeugen besser zu berücksichtigen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur fahrerspezifischen Einstellung von fahrdynamischen Werten bzw. fahrdynamischen Parametern, insbesondere fahrdynamischen Grenzwerten, wird die Fahrweise eines Fahrers anhand fahrerspezifischer Kenngrößen analysiert, wobei aus den Kenngrößen fahrdynamische Grenzwerte bestimmt und in dem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug abgespeichert werden. Diese fahrerspezifischen Kenngrößen werden vorab in einer Testumgebung bestimmt, die daraus gewonnenen, ebenfalls fahrerspezifischen Grenzwerte werden anschließend in dem Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert und bei Bedarf aktiviert. Auf diese Weise können beispielsweise ESP-Systeme in Fahrzeugen, die das Fahrzeug in fahrdynamisch kritischen Situationen stabilisieren helfen, individuell auf den jeweiligen Fahrer angepasst bzw. eingestellt werden. Damit kann ein den Fähigkeiten des jeweiligen Fahrers entsprechendes fahrdynamisches Verhalten eingestellt werden, wodurch auch die Sicherheit erhöht und gegebenenfalls auch der Fahrkomfort unter optimaler Ausnutzung der Fahrerfähigkeiten verbessert werden kann.
• Im Unterschied zu aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen werden gemäß der Erfindung die fahrerspezifischen Kenngrößen und auch die zugeordneten fahrdynamischen Grenzwerte primär in einer Testumgebung vorab bestimmt und nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, während des laufenden Betriebes bestimmt bzw. eingestellt. Dadurch ist eine erheblich verbesserte Anpassung und Bestimmung der entsprechenden Größen an die individuellen Eigenschaften und Fähigkeiten des Fahrers möglich, was insbesondere dadurch zustande kommt, dass zum einen eine größere Anzahl fahrerindividueller Kenngrößen und zum anderen diese Kenngrößen über einen längeren Zeitraum und unter unterschiedlichen Simulationsbedingungen gemessen und ausgewertet werden können. Die aus den Kenngrößen gewonnenen fahrerspezifischen Grenzwerte werden anschließend in dem Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert. Möglich ist sowohl die Vorgehensweise, die Grenzwerte extern, also außerhalb des Regel- bzw. Steuergerätes zu bestimmen und anschließend in das Regel- bzw. Steuergerät einzuspeisen und dort abzuspeichern, als auch die Vorgehensweise, die gemessenen oder aus den gemessenen Werten abgeleiteten Kenngrößen in das Regel- bzw. Steuergerät einzuspeisen, dort einer Analyse zu unterziehen und hieraus die fahrerspezifischen Grenzwerte zu gewinnen.
• Die Aktivierung der fahrerspezifischen Grenzwerte kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Möglich ist beispielsweise eine Aktivierung mittels eines Betätigungsschalters bzw. einer ähnlichen Einrichtung, die ein aktives Handeln des Fahrers zur Aktivierung der auf ihn zugeschnittenen Grenzwerte voraussetzt. Die Betätigung über den Schalter kann entweder zu einem unmittelbaren Aktivieren der fahrerspezifischen Grenzwerte führen, beispielsweise über ein Auswahlmenü im Regel- bzw. Steuergerät und eine entsprechende Aktivierung der Grenzwerte. Möglich ist es aber auch, nach der Betätigung des Schalters das Regel- bzw. Steuergerät zunächst nur in einen Aktivierungsmodus zu verstellen, in dem zunächst noch keine fahrerspezifischen Grenzwerte ausgewählt sind. Die Auswahl erfolgt erst anschließend beispielsweise in einer automatisierten Weise dadurch, dass im Fahrzeug eine automatische Fahrererkennung erfolgt, insbesondere anhand der Fahrweise durch Messung und Auswertung aktueller Fahrzeugzustands- oder Fahrzeugbetriebsgrößen. Hierzu zählen beispielsweise die Betätigung von Beschleunigungs- und/oder Bremspedal sowie des Lenkrades auf Lage-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsebene. Darüber hinaus ist es möglich, den Aktivierungsmodus im Regel- bzw. Steuergerät selbsttätig und ohne Fahrereingriff zu starten, beispielsweise indem die vorgenannte, automatische Fahrererkennung unmittelbar nach dem Start des Fahrzeuges selbsttätig durchgeführt wird.
• Die automatische Fahrererkennung dient in erster Linie zur Auswahl der bereits abgespeicherten, fahrerindividuellen Grenzwerte. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die fahrerspezifischen Grenzwerte während der Fahrt zu verbessern, indem die aktuellen Fahrzeugzustands- und/oder Fahrzeugbetriebsgrößen, welche auch zur Aktivierung der fahrerspezifischen Grenzwerte herangezogen werden können, im laufenden Betrieb im Fahrzeug gemessen und zur Grenzwertverbesserung ausgewertet werden. Insoweit können diese während des laufenden Fahrzeugbetriebes durchgeführten Messungen von fahrerindividuellen Kenngrößen eine Doppelfunktion erfüllen: zum einen die Aktivierung der abgespeicherten fahrerspezifischen Grenzwerte in dem Regel- bzw. Steuergerät und zum andern im Sinne eines lernenden Systems die permanente Verbesserung ebendieser Grenzwerte.
• Bei der Einstellung und Bestimmung der fahrerspezifischen Kenngrößen in einer externen Testumgebung wird beispielsweise ein Fahrsimulator eingesetzt, in welchem der Fahrer einer Simulationsumgebung ausgesetzt ist und verschiedene Fahrsituationen meistern muss. Alternativ zu einen Fahrsimulator kann auch eine PC-Simulation eingesetzt werden, sofern diese über die Möglichkeit verfügt, die Fahrerreaktionen zu registrieren und aufzuzeichnen, beispielsweise anhand der Mausbewegungen des Fahrers.
• Als fahrerspezifische Grenzwerte werden insbesondere Querdynamik-Grenzwerte bestimmt, beispielsweise Grenzwerte für die Gierrate, die Querbeschleunigung und/oder den Schwimmwinkel des Fahrzeuges. Grundsätzlich können aber auch die Längsdynamik betreffende Grenzwerte eingestellt werden.
• Das beschriebene Verfahren wird insbesondere in elektronischen Stabilitätsprogrammen (ESP) in Fahrzeugen eingesetzt, mit dem zur fahrdynamischen Stabilisierung in das Bremssystem des Fahrzeuges, die Motorsteuerung und gegebenenfalls auch in das Lenksystem eingegriffen wird. Sofern aktiv beeinflussbare Stellglieder im Fahrwerk vorgesehen sind, können auch diese eingestellt werden.
• Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
• 1 in perspektivischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einem Regel- bzw.
• Steuergerät zur Beaufschlagung diverser Nebenaggregate im Fahrzeug wie zum Beispiel das Bremssystem und die motorischen Stellelemente für die Kraftstoffeinspritzung und die Luftzufuhr,
• 2 in schematischer Darstellung ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung von fahrerspezifischen Grenzwerten, die in einem ESP-System des Fahrzeuges verwendet werden, um das ESP-System fahrerindividuell anzupassen, wobei zur Bestimmung der fahrerspezifischen Grenzwerte zunächst außerhalb des Fahrzeuges in einer Testumgebung fahrerspezifische Kenngrößen bestimmt werden,
• 3 ein weiteres Ablaufdiagramm zur Bestimmung fahrerindividueller Grenzwerte für das ESP-System, wobei im Regel- und Steuergerät bereits abgelegte Voreinstellungen der Grenzwerte im laufenden Fahrbetrieb durch Messung bzw. Ermittlung der Fahrerreaktionen verbessert werden.
• Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 ist mit einem Regel- bzw. Steuergerät 2 versehen, welches mit einer Reihe von Sensoren 3, 4 und 5 verbunden ist, über die dem Regel- und Steuergerät aktuelle Fahrzeugzustands- und Betriebsgrößen zuführbar sind, sowie mit diversen Aggregaten im Fahrzeug, beispielsweise einem Hydraulikaggregat 6, das von Stellsignalen der Regel- bzw. Steuereinheit eingestellt wird, um eine Änderung des Fahrzeugzustandes zu bewirken. Beispielsweise kann über das gezeigte Hydraulikaggregat 6 der Bremsdruck in einem oder in mehreren Fahrzeugbremssystemen an den Rädern des Fahrzeuges eingestellt werden. Möglich ist darüber hinaus eine Beeinflussung der motorischen Stellgrößen in einer Brennkraftmaschine des Fahrzeuges wie Kraftstoffeinspritzung, Luftzufuhr oder Zündzeitpunkt, außerdem kommt gegebenenfalls eine Einstellung von Zustands- oder Betriebsgrößen des Lenksystems oder eines aktiven Fahrwerksystems in Betracht. Als Sensoren, über die der aktuelle Fahrzeugzustand detektiert wird und deren Sensorsignale der Regel- bzw. Steuereinheit 2 zuführbar sind, kommen beispielsweise Raddrehzahlsensoren 3 an einem oder mehreren Fahrzeugrädern in Betracht, außerdem ein Giergeschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensor 4 und ein Lenkradwinkelsensor 5 zur Ermittlung des aktuellen Lenkradwinkels.
• In 2 ist ein Verfahrensablauf zur Bestimmung von fahrerspezifischen Grenzwerten für die Fahrdynamikregelung in dem Regel- bzw. Steuergerät dargestellt. Zunächst wird in einem ersten Verfahrensschritt 7 die relevante Fahrsituation ermittelt, welche für die Bestimmung von Fahrdynamik-Grenzwerten erforderlich ist, beispielsweise für Querdynamikgrenzwerte wie die Gierrate oder die Querbeschleunigung des Fahrzeuges. Nachdem die relevanten Fahrsituationen festgelegt worden sind, können diese Fahrsituationen in einem nächsten Verfahrensschritt 8 in einer externen Testumgebung außerhalb des Fahrzeuges simuliert werden, beispielsweise an einem Fahrsimulator oder in einem PC-Spiel. Zweckmäßig handelt es sich bei den betreffenden Fahrsituationen um solche, die Änderungen in querdynamischen Zustandsgrößen hervorrufen, beispielsweise Kurvenfahrten.
• Der Fahrer simuliert in der Testumgebung außerhalb des Fahrzeuges die festgelegten Fahrsituationen, hierbei werden gemäß Verfahrensschritt 9 fahrerindividuelle Kenngrößen gemessen, beispielsweise die Fahrerrektion auf Lage-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsebene an den Einstellmöglichkeiten im Fahrzeug wie z.B. dem Bremspedal, dem Beschleunigungspedal oder dem Lenkrad. Aus den gemessenen, fahrerindividuellen Kenngrößen werden entsprechende fahrerspezifischen Grenzwerte bestimmt, die für die Fahrdynamikregelung relevant sind, insbesondere Grenzwerte für die Gierrate und die Querbeschleunigung des Fahrzeuges. Diese fahrerindividuellen Grenzwerte bilden insgesamt den fahrerspezifischen Datensatz, dessen Erzeugung im Verfahrensschritt 10 beispielhaft dargestellt ist. Dieser fahrerspezifische Datensatz, der die Grenzwerte beinhaltet, wird anschließend im nächsten Verfahrensschritt 11 in das Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug eingespielt und dort abgespeichert. Es erfolgt in dem Regel- bzw. Steuergerät die Programmierung des im Fahrzeug realisierten fahrdynamischen ESP-Systems mit den eingespielten, fahrerindividuellen Grenzwerten aus dem Datensatz. Die Aktivierung des fahrerindividuellen Datensatzes kann entweder vom Fahrer selbst durchgeführt werden oder automatisiert erfolgen, indem beispielsweise im Fahrzeug weitere Kenngrößen des Fahrers ermittelt werden, aus denen auf den Fahrer geschlossen werden kann, so dass eine Aktivierung des zugeordneten Datensatzes möglich ist.
• In 3 ist ein weiteres Verfahren dargestellt, um die fahrerspezifischen Grenzwerte zur Verwendung in der Fahrdynamikregelung zu verbessern. Gemäß Verfahrensschritt 12 wird zunächst die reale Fahrsituation während der Fahrt erfasst, was über die im Fahrzeug vorhandene Sensorik erfolgen kann. Anschließend wird gemäß Verfahrensschritt 13 die Reaktion des Fahrers auf die aktuelle Fahrsituation ermittelt, wobei die Fahrerreaktion im nachfolgenden Verfahrensschritt 14 gemessen und daraus die ESP-relevanten Grenzwerte bestimmt werden. Diese Grenzwerte werden gemäß den weiteren Verfahrensschritten 15 und 16 der Erzeugung eines fahrerspezifischen Datensatzes zugrunde gelegt, der im Regel- bzw. Steuergerät eingespielt und dort der Programmierung des fahrdynamischen ESP-Systems zugrunde gelegt wird. In analoger Weise wie beim Verfahrensablauf nach 2 können die fahrerspezifischen Daten entweder manuell, halbautomatisiert oder vollständig automatisiert ausgewählt und aktiviert werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur fahrerspezifischen Einstellung von fahrdynamischen Werten, insbesondere fahrdynamischen Grenzwerten, in Regel- bzw. Steuergeräten von Fahrzeugen, bei dem die Fahrweise eines Fahrers anhand fahrerspezifischer Kenngrößen analysiert und aus den Kenngrößen die fahrdynamischen Werte bestimmt und in dem Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrerspezifischen Kenngrößen in einer Testumgebung bestimmt und die aus diesen Kenngrößen gewonnenen Werte in dem Regel- bzw. Steuergerät abgespeichert und bei Bedarf aktiviert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Testumgebung eine Simulationsumgebung außerhalb des Fahrzeugs eingesetzt wird, beispielsweise ein Fahrsimulator oder eine PC-Simulation.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Testumgebung das Fahrzeug selbst ist, wobei während einer Erkennungsphase, die zeitlich vor dem Fahrzeugbetrieb durchgeführt wird, die fahrerspezifischen Kenngrößen und daraus die zugehörigen Grenzwerte bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der fahrerspezifischen Grenzwerte mittels eines von Fahrer zu betätigenden Schalters durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der fahrerspezifischen Grenzwerte durch eine automatische Fahrererkennung im Fahrzeug erfolgt, beispielsweise anhand der Fahrweise durch Messung und Auswertung aktueller Fahrzeugzustands- oder Fahrzeugbetriebsgrößen.
6. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrerspezifischen Grenzwerte während der Fahrt verbessert werden, indem aktuelle Fahrzeugzustands- oder Fahrzeugbetriebsgrößen im Fahrzeug gemessen und ausgewertet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als fahrerspezifische Grenzwerte Querdynamik-Grenzwerte bestimmt werden, beispielsweise für die Gierrate oder die Querbeschleunigung des Fahrzeugs.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den fahrdynamischen Werten um fahrdynamische Grenzwerte handelt.
9. Vorrichtung, enthaltend Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.