DE102006016746A1

DE102006016746A1 - System zum Erfassen der Lage eines Kraftfahrzeugs relativ zur Straße

Info

Publication number: DE102006016746A1
Application number: DE102006016746A
Authority: DE
Inventors: Todd Allen Dearborn Brown; Erik Christopher Hazel Park Chubb
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-04-14
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: GB0605204D0; US20060235575A1; DE102006016746B9; DE102006016746B4; DE102006016746A9; GB2425189A; GB2425189B; US7480547B2

Abstract

System zum Erfassen der Lage eines Kraftfahrzeugs relativ zu der Straße, welches System einen Wankratensensor und eine Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung auf Basis der Wankrate eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt und auf Basis der Quergeschwindigkeit ein Fahrzeugsystem steuert (Figur 7).

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs auf Basis eines erfassten Dynamikverhaltens, und insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern des Systems des Fahrzeugs durch Bestimmen einer Fahrzeuglage.

In den vergangenen Jahren wurden zum Erhöhen der Fahrzeugstabilität und der Spurhaltefähigkeit in kritischen Dynamikzuständen viele Fahrzeugsteuersysteme entwickelt. Solche Fahrzeugsteuersysteme weisen Gierstabilitäts-Steuersysteme, Wankstabilitäts-Steuersysteme, integrierte Fahrzeugdynamik-Steuersysteme usw. auf. Bei diesen Systemen ist das Bekanntsein der Fahrzeugwanklage und der Fahrzeugnicklage sehr wichtig. Beispielsweise sind bei Gierstabilitäts-Steuersystemen die Auswirkungen eines Fahrzeugkarosseriewankens und eines Fahrzeugkarosserienickens sowie der dynamischen Änderungen von Straßen-Kurvenüberhöhungen und der Straßenneigungen beträchtlich, da sie direkt sowohl die Messungen bzw. Messwerte der Fahrzeugquerdynamik als auch die Messungen bzw. Messwerte der Fahrzeugquerbeschleunigung beeinflussen. Bei Wankstabilitäts-Steuersystemen ist der Wankwinkel eine der wichtigsten Variablen, die dazu verwendet wird, ein Rückführungs-Drucksteuersignal auszubilden und der erfassten Wankinstabilität entgegenzuwirken. Daher muss eine erfolgreiche Fahrzeugdynamiksteuerung eine genaue Bestimmung der Fahrzeugwanklage und der Fahrzeugnicklage enthalten. Jedoch werden diese Werte bei Serienfahrzeugen nicht direkt gemessen und müssen daher stattdessen geschätzt werden.

Beim aktiven Steuern einer Fahrzeugbewegung unter Verwendung von Systemen, wie beispielsweise dem Bremssystem, ist es wichtig, den Zustand und die Lagen des Fahrzeugs genau zu schätzen. Ein Erzielen eines genauen Driftschätzwertes wird die Möglichkeit bereitstellen, das Driften des Fahrzeugs auf einen geeigneten Wert zu steuern. Fachmännern ist es bekannt, dass unter Verwendung von Trägheitssensoren die Drift hauptsächlich infolge einer Integrationsabweichung, die verursacht wird durch eine Sensormesswertverschiebung und eine Verunreinigung des Querbeschleunigungssignals durch Schwerkraft, schwierig zu bestimmten ist. Zum genauen Berücksichtigen der Beschleunigung infolge Schwerkraft ist es notwendig, Kenntnis über den globalen Wankwinkel zu haben. Ein Wankratensensor allein kann eine Angabe bzw. Informationen über den globalen Wankwinkel bereitstellen, jedoch kann sich infolge von Messwertverschiebungen im Wankratensensor und Ungenauigkeiten in den Schätzwerten bezüglich des Nickverhaltens der Fehler in dem globalen Wankwinkel schnell summieren. Daher ist es wünschenswert, solch eine Fehlersummierung zu steuern bzw. zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Einrichtung bereitzustellen zum Steuern und Berücksichtigen der Fehlersummierung in einem Globalwankwinkel-Schätzwert, wobei gleichzeitig ein Steuern und Berücksichtigen der Fehlersummierung in den Schätzwerten für das Driftverhalten des Fahrzeugs ermöglicht ist. Dies wird mit einem Verfahren und einer Einrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. 11 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Gemäß der Erfindung wird die obengenannte Aufgabe durch Einsetzen eines Wankratensensors und wirksames Nutzen der Eigenschaften von Bodenfahrzeugreifen gelöst. Es gibt viele Gebiete, auf denen die Lehre dieser Erfindung angewendet werden kann. Eines ist die Verbesserung der Abschätzung der Fahrzeugdrift unter Verwendung eines Wankratensensors. Ein anderes besteht darin, dass zum Korrigieren von Fehlern im globalen Wankwinkel der Lineardriftwinkel der Fahrzeugreifen in vorteilhafter Weise genutzt wird. Eine andere Anwendung besteht in einem Berücksichtigen der Fahrzeugreifen-Relaxation (tire relaxation) in dem Lineardriftschätzwert. Noch eine andere Anwendung besteht in der Verwendung zur Verbesserung des Wertes für einen globalen Nickwinkel unter Verwendung eines verbesserten Driftschätzwertes. Noch ein anderes Einsatzgebiet ist die Verwendung zur Berücksichtigung von Fehlern in Messwerten bzw. Schätzwerten für das Nickverhalten, das Wankverhalten und das Driftverhalten unter Verwendung stabiler Grenzen für jedes Signal.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems auf: Ermitteln einer Fahrzeugwankrate, Ermitteln einer Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs auf Basis der Fahrzeugwankrate und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs. Es ist zu bemerken, dass die Quergeschwindigkeit in Verbindung mit einer Längsgeschwindigkeit verwendet werden kann und dass das Steuern auf Basis eines auf Basis der Quergeschwindigkeit und der Längsgeschwindigkeit bestimmten Driftwinkels durchgeführt werden kann.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems auf: Ermitteln eines Obergrenzen-Nickwinkels und eines Untergrenzen-Nickwinkels, Ermitteln eines Obergrenzen-Wankwinkels, der zu dem Obergrenzen-Nickwinkel korrespondiert, und eines Untergrenzen-Wankwinkels, der zu dem Untergrenzen-Nickwinkel korrespondiert. Das Verfahren weist ferner auf: Ermitteln einer Untergrenzen-Quergeschwindigkeit, die zu dem Untergrenzen-Wankwinkel korrespondiert, und einer Obergrenzen-Quergeschwindigkeit, die zu dem Obergrenzen-Wankwinkel korrespondiert. Das Verfahren weist ferner auf: Ermitteln einer Linearquergeschwindigkeit des Fahrzeugs, und, wenn die Untergrenzen-Quergeschwindigkeit geringer als die Linearquergeschwindigkeit ist, Anpassen der unteren Grenze an die Linearquergeschwindigkeit, so dass eine angepasste Untergrenzen-Quergeschwindigkeit erzielt wird, sowie Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis der angepassten Untergrenzen-Quergeschwindigkeit.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung weist eine Einrichtung zum Steuern eines Fahrzeugsystems eines Kraftfahrzeugs einen Wankratensensor, der ein Wankratensignal erzeugt, und eine Steuervorrichtung auf, die mit dem Wankratensensor gekoppelt ist. Die Steuervorrichtung bestimmt auf Basis des Wankratensignals eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs und steuert das Fahrzeugsystem auf Basis der Quergeschwindigkeit.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit unterschiedlichen Vektoren und Koordinatensystemen gemäß der Erfindung.
2 zeigt ein Blockschaltbild eines Stabilitätssystems gemäß der Erfindung.
3 zeigt eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs, in der unterschiedliche Winkel gemäß der Erfindung dargestellt sind.
4 zeigt eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs, an dem unterschiedliche Variablen dargestellt sind.
5 zeigt eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug, in der unterschiedliche Betriebsparameter des Fahrzeugs dargestellt sind, welches auf einer Straßenfläche eine Kurvenfahrt bzw. ein Wendemanöver durchführt.
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung von 2.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm, in dem ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems dargestellt ist.
8 zeigt ein Diagramm, in dem ein Fehler in dV_x dargestellt ist, der bei der Bestimmung eines globalen Nickwinkels durch einen Reifenlängsschlupf verursacht wird.
9 zeigt ein Diagramm der Kraft in Abhängigkeit von einem Driftwinkel für einen Fahrzeugreifen, wobei unzulässige Bereiche für die Reifenkraft bei einem vorgegebenen Driftwinkel dargestellt sind.
10 zeigt ein Zeitdiagramm, in dem mehrere Zeitkurven für die Korrekturstrategie zur Korrektur der Quergeschwindigkeit und des globalen Wankwinkels dargestellt sind.
In den Figuren sind die gleichen Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Komponenten verwendet.
Die Erfindung kann in Verbindung mit einem Überrollverhinderungssystem oder einem Giersteuersystem für ein Fahrzeug verwendet werden. Jedoch kann die Erfindung ferner mit einer Entfaltungsvorrichtung bzw. Ausfahrvorrichtung verwendet werden, wie beispielsweise einem Airbag oder einem Überrollbügel. Die Erfindung wird im Folgenden in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen erläutert, die ein in einem dreidimensionalen Straßenterrain fahrendes bzw. sich bewegendes Kraftfahrzeug betreffen.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Kraftfahrzeug 10, das ein Sicherheitssystem gemäß der Erfindung aufweist, mit den während eines Überrollzustands bzw. Überschlagszustands daran wirkenden unterschiedlichen Kräften und Momenten gezeigt. Das Fahrzeug 10 weist einen vorderen rechten Fahrzeugreifen 12a und einen vorderen linken Fahrzeugreifen 12b sowie einen hinteren rechten Fahrzeugreifen 13a und einen hinteren linken Fahrzeugreifen 13b auf. Das Fahrzeug kann ferner eine Anzahl von unterschiedlichen Arten eines Frontlenksystems 14a und eines Hecklenksystems 14b aufweisen, einschließlich dessen, dass die Vorderräder und die Hinterräder mit einem jeweiligen, steuerbaren Stellglied ausgebildet sind, dass die Vorderräder und die Hinterräder ein System konventionellen Typs aufweisen, bei welchem beide Vorderräder zusammen gesteuert werden und beide Hinterräder zusammen gesteuert werden, sowie einschließlich eines Systems, das eine konventionelle Vorderradlenkung und eine unabhängig steuerbare Hinterradlenkung für jedes der Räder oder umgekehrt aufweist. Allgemein weist das Fahrzeug ein am Schwerpunkt des Fahrzeugs mit M·g repräsentiertes Gewicht auf, wobei g = 9,8m/s² und M die Gesamtmasse des Fahrzeugs sind.
Wie im Obigen genannt, kann das System auch mit aktiven/semiaktiven Aufhängungssystemen, Stabilisatoren oder anderen Sicherheitseinrichtungen verwendet werden, die bei Erfassen vorbestimmter Dynamikzustände des Fahrzeugs entfaltet bzw. aktiviert werden.
Das Erfassungssystem 16 ist mit einem Steuersystem 18 gekoppelt. Das Erfassungssystem 16 kann einen Standard-Gierstabilitätssteuerungs-Sensorsatz (mit einem Querbeschleunigungsmesser, einem Gierratensensor, einem Lenkwinkelsensor und einem Raddrehzahlsensor) zusammen mit einem Wankratensensor und einem Längsbeschleunigungsmesser aufweisen. Die unterschiedlichen Sensoren werden im Folgenden näher beschrieben. Die Raddrehzahlsensoren 20 sind an den jeweiligen Ecken des Fahrzeugs montiert, und die restlichen Sensoren des Erfassungssystems 16 sind bevorzugt direkt am Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie entlang der in 1 gezeigten Richtungen x, y und z montiert. Wie der Fachmann erkennen wird, wird das Bezugssystem aus b₁, b₂ und b₃ als ein Karosseriebezugssystem 22 bezeichnet, dessen Ursprung sich im Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie befindet, wobei b₁ der nach vorne weisenden x-Achse entspricht, b₂ der von der Fahrerseite wegweisenden (nach links) y-Achse entspricht und b₃ der nach oben weisenden z-Achse entspricht. Die Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugskarosserie sind an bzw. um die jeweiligen Achsen der Fahrzeugkarosserie als ω_x für die Wankrate, ω_y für die Nickrate und ω_z für die Gierrate bezeichnet. Die erfindungsgemäßen Berechnungen finden bevorzugt in einem Trägheitsbezugssystem bzw. Trägheitsachsenkreuz 24 statt, das aus dem Karosseriebezugssystem 22 hergeleitet werden kann, wie im Folgenden beschrieben.
Die Winkelratensensoren bzw. Winkelgeschwindigkeitssensoren und die Beschleunigungsmesser sind entlang der Richtungen b₁, b₂ und b₃ des Karosseriebezugssystems 22, welche der x-Achse, der y-Achse bzw. der z-Achse der gefederten Masse des Fahrzeugs entsprechen, montiert.
Der Längsbeschleunigungssensor ist an die Fahrzeugkarosserie montiert und an deren Schwerpunkt angeordnet, wobei die Erfassungsrichtung des Längsbeschleunigungssensors entlang der b₁-Achse verläuft und dessen Ausgabe mit a_x bezeichnet ist. Der Querbeschleunigungssensor ist an die Fahrzeugkarosserie montiert und an deren Schwerpunkt angeordnet, wobei die Erfassungsrichtung des Querbeschleunigungssensors entlang der b₂-Achse verläuft und dessen Ausgabe mit a_y bezeichnet ist.
Das andere, in der folgenden Erörterung verwendete Bezugssystem bzw. Achsenkreuz weist das Straßenbezugssystem auf, wie in 1 gezeigt. Das Straßenbezugssystem r₁, r₂, r₃ ist der Straßenfahrfläche zugeordnet, wobei die r₃-Achse entlang der durchschnittlichen Straßennormalenrichtung verläuft, die aus den Normalenrichtungen der vier Fahrzeugreifen/Straßen-Kontaktstellen berechnet wird.
In der folgenden Erörterung werden die Eulerwinkel des Karosseriebezugssystems b₁, b₂, b₃ in Bezug auf das Straßenbezugssystem r₁, r₂, r₃ mit θ_xbr, θ_ybr und θ_zbr bezeichnet, welche auch als die relativen Eulerwinkel bezeichnet werden.
Bezugnehmend auf 2 ist ein Wankstabilitäts-Steuersystem 18 detaillierter gezeigt, das eine Steuervorrichtung 26 aufweist, die verwendet wird zum Empfangen von Informationen von einer Anzahl von Sensoren, welche Längsgeschwindigkeitssensoren 20, einen Gierratensensor 28, einen Querbeschleunigungssensor 32, einen Wankratensensor 34, einen Vertikalbeschleunigungssensor 35, einen Längsbeschleunigungssensor 36 und einen Lenkwinkel-Positionssensor 38 aufweisen können.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren im Schwerpunkt des Fahrzeugs angeordnet. Fachmänner werden erkennen, dass die Sensoren auch außerhalb des Schwerpunktes des Fahrzeugs angeordnet sein können und deren Messwerte equivalent dazu umgewandelt werden können.
Die Querbeschleunigung, die Wankorientierung und die Geschwindigkeit können unter Verwendung eines satellitengestützten Navigationssystems bzw. globalen Positionsbestimmungssystems (GPS – Global Positioning System) erfasst werden. Basierend auf Eingaben von den Sensoren kann die Steuervorrichtung 26 eine Sicherheitseinrichtung 44 ansteuern. In Abhängigkeit von der gewünschten Empfindlichkeit des Systems und unterschiedlichen anderen Faktoren können bei einer kommerziellen Ausführungsform nicht alle der Sensoren 28 bis 38 verwendet sein. Die Sicherheitseinrichtung 44 ist Bestandteil einer Fahrzeug-Subsystem-Steuerung. Die Sicherheitseinrichtung 44 kann eine passive Sicherheitseinrichtung 44, wie beispielsweise einen Airbag, und/oder ein Lenkstellglied 48 und/oder ein Bremsstellglied 50 an einem oder mehreren der Räder 12a, 12b, 13a, 13b des Fahrzeugs, ansteuern. Eine Motoreingriffs-Einrichtung 52 kann so wirken, dass sie zum Bereitstellen einer Sicherheitsfunktion die Motorleistung reduziert. Ferner können andere Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise eine Aufhängungsteuerung 54, verwendet werden zum derartigen Anpassen der Aufhängung, dass ein Überrollen bzw. ein Überschlagen des Fahrzeugs 10 verhindert wird.
Der Wankwinkelgeschwindigkeitssensor bzw. Wankratensensor 34 kann den Wankzustand des Fahrzeugs erfassen auf Basis eines Erfassens der Höhe von einem oder mehreren Punkten an dem Fahrzeug relativ zur Straßenfläche. Sensoren, die zum Erreichen dieser Erfassung verwendet werden können, weisen einen radarbasierten Annäherungssensor, einen laserbasierten Annäherungssensor und einen sonarbasierten Annäherungssensor auf.
Der Wankratensensor 34 kann den Wankzustand auch basierend auf einem Erfassen der relativen Linearverlagerung oder der relativen Rotationsverlagerung oder der Verlagerungsgeschwindigkeit von einer oder mehreren Aufhängungs-Fahrgestellkomponenten erfassen, wobei der Wankratensensor 34 einen linearen Höhensensor oder Bewegungssensor bzw. Federwegsensor, einen rotationsbasierten Höhensensor oder Bewegungssensor bzw. Federwegssensor, einen Raddrehzahlsensor zum Erfassen einer Geschwindigkeitsänderung, einen Lenkrad-Positionssensor, einen Lenkrad-Geschwindigkeitssensor und eine Fahrer-Fahrtrichtungs-Befehlseingabe von einer elektronischen Komponente aufweisen kann, die ein ein Handrad oder einen Joystick verwendendes Steer-by-Wire-System aufweisen kann.
Der Wankzustand kann auch erfasst werden durch Erfassen der Kraft oder des Drehmoments, das mit dem Belastungszustand einer oder mehreren Aufhängungskomponenten oder Fahrgestellkomponenten zusammenhängt, die einen Druckwandler in einem Luftfederungssystem, einen Stoßdämpfersensor, wie beispielsweise eine Kraftmesszelle, einen Dehnungsmesser, die absolute oder die relative Motorlast des Lenksystems, den Druck der Hydraulikleitungen des Lenksystems, einen Reifenquerkraftsensor oder Reifenquerkraftsensoren, einen Reifenlängskraftsensor, einen Reifenvertikalsensor und/oder einen Reifenseitenwand-Torsionssensor aufweisen.
Der Wankzustand des Fahrzeugs kann auch bestimmt werden durch eine oder mehrere der folgenden Translationspositionen oder Rotationspositionen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen des Fahrzeugs, das ein Wankgyroskop, den Wankratensensor 34, den Gierratensensor 28, den Querbeschleunigungssensor 32, den Vertikalbeschleunigungssensor 35, den Fahrzeuglängsbeschleunigungssensor 36 und einen Quergeschwindigkeitssensor und/oder einen Vertikalgeschwindigkeitssensor aufweist, der einen radbasierten Geschwindigkeitssensor, einen radarbasierten Geschwindigkeitssensor, einen sonarbasierten Geschwindigkeitssensor, einen laserbasierten Geschwindigkeitssensor und/oder einen optobasierten Geschwindigkeitssensor aufweist.
Die Lenksteuereinrichtung 48 kann die Position des vorderen rechten Radstellgliedes, des vorderen linken Radstellgliedes, des hinteren linken Radstellgliedes und des hinteren rechten Radstellgliedes steuern. Trotzdem können, wie im Obigen beschrieben, zwei oder mehrere der Stellglieder simultan gesteuert werden. Beispielsweise werden bei einem Zahnstangensystem die beiden damit gekoppelten Räder simultan gesteuert. Basierend auf den Eingaben von den Sensoren 28 bis 38 bestimmt die Steuervorrichtung 26 einen Wankzustand und steuert die Lenkposition bzw. Lenkstellung der Räder.
Der Längsgeschwindigkeitssensor 20 kann einer aus einer Vielzahl von dem Fachmann bekannten Sensoren sein. Beispielsweise kann ein geeigneter Längsgeschwindigkeitssensor 20 einen Sensor an jedem Rad aufweisen, wobei die Messwerte der jeweiligen Sensoren von der Steuervorrichtung 26 arithmetisch gemittelt werden. Bevorzugt wandelt die Steuervorrichtung 26 die Raddrehzahlen in die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit um bzw. rechnet diese in die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit um. Die Gierrate, der Lenkwinkel, die Raddrehzahl und möglicherweise ein Driftwinkelschätzwert an jedem Rad können in die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit am Fahrzeugschwerpunkt rückumgewandelt werden. Viele andere Algorithmen sind dem Fachmann bekannt. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit kann auch mittels eines Getriebesensors erfasst werden. Wenn die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beispielsweise während eines Beschleunigens oder eines Abbremsens in einer Kurve bestimmt wird, kann die geringste oder die höchste Raddrehzahl wegen ihres Fehlers nicht verwendet werden. Wie oben erwähnt, kann auch ein Getriebesensor zum Bestimmen der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit verwendet werden.
Nun wird auf 3 Bezug genommen, in der der Zusammenhang bzw. die Anordnungsbeziehung der unterschiedlichen Winkel des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Straßenfläche 11 dargestellt ist. In 3 ist ein Referenz-Straßenquerneigungswinkel θ_bank relativ zu dem auf einer Straßenfläche 11 befindlichen Fahrzeug 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 hat eine Fahrzeugkarosserie 10a und eine Radachse 10b. Der Radabweichungswinkel (wheel departure angle) θ_wda ist der Winkel zwischen der Radachse und der Straße. Der relative Wankwinkel θ_xr ist der Winkel zwischen der Radachse 10b und der Fahrzeugkarosserie 10a. Der globale Wankwinkel θ_x ist der Winkel zwischen der horizontalen Ebene (z. B. auf Meereshöhe bzw. Meeresspiegel) und der Fahrzeugkarosserie 10a.
Während eines Ereignisses, das bewirkt, dass das Fahrzeug wankt, wird die Fahrzeugkarosserie infolge der Kopplung bzw. des Zusammenwirkens der Reifenquerkraft und der dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie beaufschlagten Querbeschleunigung einem Wankmoment unterzogen. Dieses Wankmoment bewirkt eine Veränderung in der Aufhängungshöhe bzw. in der Einfederung der jeweiligen Räder, was wiederum in einem Fahrzeug-Relativwankwinkel (auch als Fahrgestell-Wankwinkel oder Aufhängungs-Wankwinkel) resultiert. Der relative Wankwinkel ist eine wichtige Variable, die verwendet wird als eine Eingabe für die Aktivierungskriterien und zum Erzeugen des Rückführungs-Drucksteuersignals, da er das relative Wanken zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Fahrzeugachse erfasst. Die Summe solch eines Fahrgestell-Wankwinkels und des Wankwinkels zwischen Radachse und Straßenfläche (Radabweichungswinkel genannt) stellt den Wankwinkel zwischen der Fahrzeugkarosserie und der mittleren Straßenfläche bereit, welcher einer der wichtigen Variablen ist, die zu dem Wankstabilitäts-Steuermodul zurückgeführt werden.
Der relative Wankwinkel bzw. Fahrgestell-Wankwinkel und der relative Nickwinkel können wie in dem US-Patent 6,556,908 unter Verwendung der Querbeschleunigung des Schwerpunkts der Fahrzeugkarosserie, der Wankwinkelbeschleunigung bzw.
Wankbeschleunigung und der Wankwinkelgeschwindigkeit bzw. Wankrate zusammen mit fahrzeugspezifischen Parametern berechnet werden, wie beispielsweise der gefederten Masse, dem Trägheitswankmoment der Karosserie, der Wanksteifigkeit und dem Dämpfungsfaktor der Aufhängungen und Stabilisatoren und dem Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie und dem Boden der Fahrzeugkarosserie. Die Offenbarung des US-Patents 6,556,908 ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
Bezugnehmend auf die 4 und 5 ist ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, an dem unterschiedliche Parameter dargestellt sind. In 4 ist eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. In 4 sind eine vordere Aufhängung 82f und eine hintere Aufhängung 82r dargestellt. Die Aufhängungen 82f, 82r sind an einem zugehörigen Aufhängungspunkt 84f bzw. 84r mit der Fahrzeugkarosserie gekuppelt. Der Abstand von dem Aufhängungspunkt 84f zur Mitte des zugehörigen Fahrzeugrades ist mit z_sh bezeichnet. Der Abstand vom Schwerpunkt CG der Fahrzeugkarosserie zum vorderen Aufhängungspunkt 84f ist mit b_f bezeichnet. Der Abstand vom Schwerpunkt CG der Fahrzeugkarosserie zum hinteren Aufhängungspunkt 84r ist mit b_r bezeichnet. Der vertikale Abstand zwischen dem Schwerpunkt CG der Fahrzeugkarosserie und den Aufhängungspunkten 84f und 84r ist mit h_f bzw. h_r bezeichnet. Ferner sind in 4 ein Teil der Karosserieachse b₃ und der Straßenachse r₃ dargestellt. Der Winkel zwischen diesen beiden Achsen ist der relative Nickwinkel θ_yr. Der Rollradius der Fahrzeugreifen ist mit z_w bezeichnet. Der globale Nickwinkel ist mit θ_y bezeichnet.
Bezugnehmend auf 5 ist eine Draufsicht des Kraftfahrzeugs 10 gezeigt. Fachmänner werden schnell die von dieser Darstellung repräsentierten, physikalischen Grundlagen erkennen und in der Lage sein, innerhalb ihres Fachwissens bzw. des einem Fachmann gegebenen Spielraums in einfacher Weise eine Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugtypen durchzuführen. Die Quergeschwindigkeit und die Längsgeschwindigkeit des Schwerpunkts CG der Fahrzeugkarosserie sind mit V_x bzw. V_y bezeichnet, eine Gierwinkelgeschwindigkeit bzw. Gierrate ist mit ω_z bezeichnet, ein Vorderrad-Lenkwinkel ist mit δ bezeichnet, eine Querbeschleunigung ist mit a_y bezeichnet und eine Längsbeschleunigung ist mit a_x bezeichnet.
Die folgende Beschreibung behandelt das Ermitteln eines Driftwinkels, der zum Steuern eines Fahrzeugsystems verwendet wird. Der Driftwinkel wird berechnet aus dem Arkustangens der Längsgeschwindigkeit geteilt durch die Quergeschwindigkeit.
Bezugnehmend auf 6 ist ein schematisches Blockschaltbild der Steuervorrichtung 26 gezeigt. Eine Nickverhalten-Schätzeinrichtung bzw. Nickverhalten-Berechnungseinrichtung 100 wird verwendet zum Erzeugen eines Maximal-Globalnickwinkels bzw. eines Obergrenzen-Globalnickwinkels θ_ymax und eines Minimal-Globalnickwinkels bzw. Untergrenzen-Globalnickwinkels θ_ymin. Diese Signale werden einer Wankverhalten-Schätzeinrichtung bzw. Wankverhalten-Berechnungseinrichtung 102 bereitgestellt, die mit der Nickverhalten-Schätzeinrichtung 100 gekoppelt ist und die verwendet wird zum Erzeugen eines Maximal-Globalwankwinkel-Schätzwertes und eines Minimal-Globalwankwinkel-Schätzwertes für das Fahrzeug. Der Maximal-Globalwankwinkel-Schätzwert kann in dem Korrekturkasten bzw. der Korrektureinrichtung 104 modifiziert werden. D.h., der Maximal-Globalwankwinkel-Schätzwert kann unter Verwendung der Linearquergeschwindigkeit modifiziert werden, wie im Folgenden detaillierter beschrieben. Der Minimal-Globalwankwinkel-Schätzwert wird einer Quergeschwindigkeit-Schätzeinrichtung bzw. Quergeschwindigkeit-Berechnungseinrichtung 106 bereitgestellt bzw. zugeführt. Es ist zu bemerken, dass der von der Wankverhalten-Schätzeinrichtung 102 bereitgestellte Maximalwert bzw. obere Grenzwert und der von der Wankverhalten-Schätzeinrichtung 102 bereitgestellte Minimalwert bzw. untere Grenzwert aus den jeweiligen globalen Nickwinkeln hergeleitet werden. Die Quergeschwindigkeit-Schätzeinrichtung 106 erzeugt aus dem Maximal-Globalwankwinkel und dem Minimal-Globalwankwinkel eine Minimal-Quergeschwindigkeit bzw. eine Maximal-Quergeschwindigkeit. Die Minimal- und die Maximal-Quergeschwindigkeit werden einer Reifenrelaxationsverzögerung-Berücksichtigungseinrichtung (tire relaxation delay box) 108 bereitgestellt bzw. zugeführt. Die Reifenrelaxationsverzögerung-Berücksichtigungseinrichtung 108 erzeugt eine gefilterte Quergeschwindigkeit, in der die Fahrzeugreifen-Relaxation berücksichtigt ist. Eine Linearquergeschwindigkeit-Berechnungseinrichtung bzw. Linearquergeschwindigkeit-Schätzeinrichtung 110 gibt einen Wert V_ylin aus, der einer aus den Reifeneigenschaften berechneten Quergeschwindigkeit an der Hinterachse entspricht. Die Signale aus der Reifenrelaxationsverzögerung- Berücksichtigungseinrichtung 108 und der Linearquergeschwindigkeit-Schätzeinrichtung 110 werden einer Korrektureinrichtung 112 bereitgestellt bzw. zugeführt, welche die aus Signalen der Trägheitssensoren berechnete Minimal-Quergeschwindigkeit an der Hinterachse korrigiert und eine korrigierte Minimal-Quergeschwindigkeit V_ymin_corr und eine korrigierte Maximal-Quergeschwindigkeit V_ymax_corr der Wankverhalten-Schätzeinrichtung 102, der Nickverhalten-Schätzeinrichtung 100 und der Korrektureinrichtung 104 bereitstellt bzw. diesen zuführt. Wie im Folgenden detaillierter beschrieben, wird bei der Berechnung, wenn die Minimal-Quergeschwindigkeit geringer als die Linearquergeschwindigkeit ist bzw. unter diese fällt, die Linearquergeschwindigkeit verwendet.
Die folgenden Variablen werden in dem folgenden Abschnitt der Beschreibung durchweg verwendet.

V_x: ≡ Längsgeschwindigkeit, berechnet von dem Referenz-Geschwindigkeits-Modul (mittels der Raddrehzahlsensoren)
dV_x: ≡ zeitliche Ableitung der Längsgeschwindigkeit (V_x)
V_y: ≡ Quergeschwindigkeit an der Sensorgruppe
A_x: ≡ Längsbeschleunigung, gemessen vom Längsbeschleunigungssensor des Fahrzeugs
r: ≡ dynamischer Rollradius
ω: ≡ unverarbeitete Raddrehzahl von den Raddrehzahlsensoren
α: ≡ Driftwinkel des Fahrzeugreifens
N: ≡ Normalkraft an einem Fahrzeugreifen
V_ymax: ≡ Maximal-Quergeschwindigkeit an der Hinterachse, berechnet aus den Signalen der Trägheitssensoren
V_ynom: ≡ Nominal-Quergeschwindigkeit an der Hinterachse, berechnet aus den Signalen der Trägheitssensoren
V_ymin: ≡ Minimal-Quergeschwindigkeit an der Hinterachse, berechnet aus den Signalen der Trägheitssensoren
V_ylin: ≡ Linearquergeschwindigkeit an der Hinterachse, berechnet aus den Reifeneigenschaften
V_ymin_lag: ≡ V_ymin, gefiltert zum Berücksichtigen der Fahrzeugreifen-Relaxation
V_ymin_corr: ≡ V_ymin, korrigiert unter Berücksichtigung von V_ylin
θ_x: ≡ Global/Euler-Wankwinkel bzw. globaler Wankwinkel
θ_y: ≡ Global/Euler-Nickwinkel bzw. globaler Nickwinkel
ω_x: ≡ Wankrate, gemessen von dem Wankratensensor des Fahrzeugs
ω_z: ≡ Gierrate, gemessen von dem Gierratensensor des Fahrzeugs
g: ≡ Erdbeschleunigung

Die Erfindung ist für jede Vorzeichenkombination einer Quergeschwindigkeit und eines Wankwinkels anwendbar, jedoch bezieht sich diese Beschreibung der Einfachheit halber auf ein Fahrzeug, welches sich in einer Rechtskurve fahrend befindet (negative Gierrate ω_z und positive Quergeschwindigkeit V_y) und welches einen Querneigungswinkel nach links (negativer globaler Wankwinkel θ_x) aufweist. Für eine Kurvenfahrt in die entgegengesetzte Richtung würden gleiche Berechnungen verwendet werden, wobei jedoch V_ymax anstatt V_ymin verwendet werden würde.
Bezugnehmend auf 7 werden in einem Schritt 120 Sensoren ausgelesen, um deren zugehörige Signale zu erfassen. Die Sensorsignale können vor einer im Folgenden beschriebenen, weiteren Verwendung gefiltert, auf Störungen überprüft sowie auf Plausibilität überprüft werden. In einem Schritt 122 wird die Längsgeschwindigkeit bestimmt. Es sind unterschiedliche Verfahren zum Ermitteln der Längsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs bekannt. Ein Verfahren zum Korrigieren der Längsgeschwindigkeit wird im Folgenden erläutert.
Die andere, zur Bestimmung eines Driftwinkels benötigte Variable ist die Quergeschwindigkeit. Die Quergeschwindigkeit eines Landfahrzeugs kann aus der Ausgabe eines Trägheitssensors und dem vorherigen Fahrzeugzustand berechnet werden. Bei dieser Ausführungsform kann die Quergeschwindigkeit durch Integrieren einer der Gleichungen (1) und (2) geschätzt werden. dVy/dt = Ay – ωzVx – gcosθysinθx (1)
Oder nach Entfernen des weniger signifikanten Nickwinkelterms: dVy/dt ≈ Ay – ωzVx – gsinθx, (2)wobei θ_x durch Integrieren von Gleichung (4) ermittelt werden kann, dθx/dt = ωx + (ωz sinθx + ωz cosθx) tanθy (3)
Ein Entfernen des weniger signifikanten Terms und Verwenden einer Annährung für einen kleinen Winkel ergibt: dθx/dt = ωx + θyωz (4)
Bestimmen des globalen Nickwinkels
In Gleichung (4) ist die Unbekannte der globale Nickwinkel θ_y, welcher in Schritt 124 bestimmt wird. Die Gierrate ω_z und die Wankrate ω_x werden aus den unterschiedlichen Sensorsignalen bestimmt. Fachmännern ist es bekannt, dass der momentane, globale Nickwinkel eines Fahrzeugs unter Verwendung der folgenden Gleichung geschätzt werden kann: θy = arcsin ((dVx – Ax – ωz Vy)/g) (5)
Die Längsbeschleunigung A_x und die Gierrate ω_z sind in einfacher Weise zu bestimmen, da sie anhand von Sensorsignalen verfügbar sind. Ein genaues Bestimmen der Längsbeschleunigung dV_x des Fahrzeugs aus den Signalen der Raddrehzahlsensoren ist wünschenswert. Wenn jedoch ein geringer Fehler tolerierbar ist, können die Signale der Raddrehzahlsensoren allein verwendet werden. Ein genaueres Ergebnis ist wünschenswert und dessen Erzielung wird im Folgenden beschrieben. D.h., beim aktiven Steuern der Fahrzeugbewegung unter Verwendung von Systemen, wie beispielsweise dem Bremssystem, ist es wichtig, den Zustand und die Lage des Fahrzeugs genau abzuschätzen. Die Referenzgeschwindigkeit basiert bei früheren Systemen ausschließlich bzw. geschlossen auf unverarbeiteten Raddrehzahlen und ist ein wichtiger Bestandteil der Gleichung zur Bestimmung des globalen Nickwinkels. Der Schätzwert des globalen Nickwinkels wird während mittleren bis hohen Bremsmomentgradienten ungenau, da sich die Räder mit einer größeren Geschwindigkeit bzw. Rate verlangsamen als das Fahrzeug, bis das Längsschlupfverhältnis ein Gleichgewicht erreicht. Der Schätzwert des globalen Nickwinkels wird während dieser Übergangsperiode ungenau, da die Referenzgeschwindigkeit sich nach den sich verlangsamenden Rädern richtet, anstatt nach der tatsächlichen Verzögerung des Fahrzeugs.
Berücksichtigung des Längsschlupfes in der Referenzgeschwindigkeitsberechnung
Die zeitliche Ableitung der Längsgeschwindigkeit dV_x kann oft ungenau sein infolge eines Bremsmomentes bzw. eines Antriebsmomentes, welches an den Fahrzeugreifen einen Längsschlupf erzeugt.
Um an einem Fahrzeugreifen eine Längskraft entstehen zu lassen, muss dieser einen Längsschlupf γ aufweisen. Der Längsschlupf bzw. das Schlupfverhältnis (Schlupf rate) ist definiert mit: γ = (Vx – r·ω)/Vx (6)
Infolge dieser Reifeneigenschaft wird ein hoher Bremsmomentgradient bewirken, dass sich die Raddrehzahlen schneller verlangsamen als das Fahrzeug, wie in 8 gezeigt.
Dieser Fehler in dV_x wird große Fehler in dem Schätzwert für den globalen Nickwinkel verursachen. Die US-Patentanmeldung 10/710,248, die am 29. Juni 2004 eingereicht wurde und die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, beschreibt einen effektiven Weg zum Erzeugen eines zuverlässigen bzw. glaubwürdigen Signals für dV_x (zeitliche Ableitung der Längsgeschwindigkeit V_x). Zum Erzeugen eines dV_x-Signals, das zur Verwendung in der Gleichung zur Berechnung des globalen Nickwinkels geeignet ist, wird das dV_x-Signal so modifiziert, dass es diesen von dem Linearlängsschlupf verursachten Fehler berücksichtigt.
Die Längskraft F_x an einem vorgegebenen Fahrzeugreifen kann mit der folgenden Gleichung beschrieben werden: Fx = Cx γ N (7)C_x ist eine Funktion des Driftwinkels des Fahrzeugreifens und kann wie folgt angenähert werden: Cx = CxNOM – Cxα α (8)
In Gleichung (8) sind C_xα und C_xNOM auf den Reifeneigenschaften basierende Konstanten. Durch Kombinieren der Gleichungen (7) und (8) wird F_x eine Funktion der Normalkraft N, des Driftwinkels α, des Schlupfverhältnisses γ und der beiden Reifenkonstanten C_xNOM und C_xα. Fx = (CxNOM – Cxα α)·γ N (9)
Ein Auflösen der Gleichung (9) nach dem Schlupfverhältnis γ ergibt: γ = Fx/(N·(CxNOM – Cxα α)) (10)
Bei einem Wankstabilitäts-Steuersystem sind alle Parameter auf der rechten Seite dieser Gleichung bekannt oder können empirisch bestimmt werden. Daher kann unter Verwendung dieser Gleichung ein Schätzwert für das Schlupfverhältnis an jedem Rad bestimmt werden. Es ist wichtig, zu bemerken, dass diese Gleichung den linearen Anteil der Schlupf-Kraft-Kurve beschreibt und daher das Schlupfverhältnis niemals überschätzen wird.
Abschließend wird die Raddrehzahl für jedes Rad unter Verwendung der Definition für das Schlupfverhältnis korrigiert. Gleichung (11) ist für das vordere linke Rad gezeigt. Die Raddrehzahl jedes der anderen Räder kann in gleicher Weise korrigiert werden. VxCORRECTED FL = r·ω/(1 – γ) (11)
Die Berechnungen zur Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wie sie in der US-Patentanmeldung 10/710,248 beschrieben sind, können dann unter Verwendung von V_xCORRECTED, anstatt der unverarbeiteten Raddrehzahlen, für jedes der Räder durchgeführt werden.
Zusammenfassend wird, wenn das zugeführte Radmoment klein genug ist, um zu ermöglichen, dass das Rad in seinem linearen Schlupfbereich verbleibt, die Raddrehzahl genau auf die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs korrigiert. Wenn das zugeführte Radmoment einen größeren Schlupf als vorhergesagt verursacht (d.h. der Reibungskoeffizient mu ist gering), wird die korrigierte Raddrehzahl dichter an der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit liegen als die unverarbeitete Raddrehzahl, wird jedoch nicht vollständig das extreme bzw. hohe Schlupfverhältnis berücksichtigen, das durch den geringen Reibungskoeffizienten mu verursacht wird.
Bis zu dieser Erfindung basierte die Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs ausschließlich bzw. geschlossen auf den unverarbeiteten Raddrehzahlen. Unter Verwendung des erfindungemäßen Verfahrens ist es möglich, die unverarbeiteten Raddrehzahlen hinsichtlich des theoretischen Längsschlupfverhältnisses (zumindest teilweise) zu korrigieren. Diese sogenannte „korrigierte Raddrehzahl" sollte einen Wert aufweisen, der dichter an der tatsächlichen Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs liegt und daher der Referenzgeschwindigkeitsberechnung eine genauere Angabe hinsichtlich der Vorwärtsgeschwindigkeit bereitstellt.
Sobald die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bekannt ist, kann die Gleichung (5) zum Bestimmen des globalen Nickwinkels verwendet werden. Dieser kann seinerseits verwendet werden zum Bestimmen des globalen Wankwinkels in Gleichung (4). In Schritt 126 wird der Prozess dreimal durchgeführt, einmal für jeden von θ_xmax, θ_xmin und θ_xnom. Der Max-Wert und der Min-Wert sind Maximal- und Minimal-Werte, die den bei der Bestimmung von θ_y verwendeten Sensortoleranzen entsprechen. Der Max-Wert und der Min-Wert werden aus den Nominal-Werten plus oder minus der Toleranz bestimmt. Diese Werte entsprechen V_ymin, V_ymax und V_ynom aus Gleichung (2). Da diese V_y Signale aus der Trägheitssensor-Information herrühren, weisen sie keine Phasenverzögerung bzw. Phasenverschiebung auf und können als die Nominal-Quergeschwindigkeit und ihre festen Grenzen erachtet werden. Alle drei Werte tendieren über die Zeit infolge von Messunsicherheiten und Messwertverschiebungen, die sich über den Integrationszeitraum hinweg summieren, zum Driften.
In Schritt 128 wird eine Linearquergeschwindigkeit bestimmt. Die Linearquergeschwindigkeit V_y-lin basiert auf den in 9 beschriebenen Reifeneigenschaften. Meistens ist das Vorzeichen der Querkraft eines Fahrzeugreifens entgegengesetzt zu dem Vorzeichen des Driftwinkels. Ferner ist ein minimaler Driftwinkel erforderlich zum Erzeugen einer gegebenen Querkraft. Dieser minimale Driftwinkel ist proportional zu der Querkraft. Da die Reifenquerkräfte bei einem vorgegebenen Reibungskoeffizienten-Niveau (mu-Niveau) eine obere Grenze erreichen bzw. saturieren können, wird eine obere Grenze für den Driftwinkel bei einer vorgegebenen Querkraft nicht angenommen.
In Form einer Gleichung und unter Verwendung einer Kleinwinkel-Annäherung für den Arkustanges ergibt sich: Vy-lin = Vx·Heck-Kurvennachgiebigkeit·AyHinterachse (Vy-lin = Vx·RearCorneringCompliance·Ayrear_axle) (12)
Diese Beziehung ist für Stabilzustand-Bedingungen gültig, jedoch gibt es in einem Dynamikzustand eine Verzögerung zwischen dem Aufbauen einer Quergeschwindigkeit und dem Beginn einer Querbeschleunigung. Dies wird als die „Fahrzeugreifen-Relaxation" (tire relaxation) bezeichnet.
Infolge der Reifenrelaxationsverzögerung ist es nicht möglich, die Quergeschwindigkeit aus den Trägheitsmessungen direkt mit der Quergeschwindigkeit zu vergleichen, die aus den Reifeneigenschaften berechnet wird. Daher wird die Trägheits-Quergeschwindigkeit unter Verwendung eines Filters erster Ordnung verzögert, welcher die Effekte der Fahrzeugreifen-Relaxation annähert. Dieser Prozess erzeugt die Größe V_yminlag, welche direkt mit V_ylin verglichen werden kann. Wenn V_ylin größer als V_yminlag ist, ist es bekannt, dass V_ymin infolge der in 9 beschriebenen Reifeneigenschaft nicht korrekt sein kann. V_ymin wird dann korrigiert mittels Veränderns dieser in Richtung zu dem V_ymin-Wert hin. V_ymin wird bei t₁ in 10 unter Verwendung der folgenden Gleichungen korrigiert: ΔVymin = Vyminlag – Vymin (13) Vymin2 = Vymin1 – ΔVymin (14)
Das Wissen, dass V_ymin fehlerhaft bzw. unrichtig ist, kann eine Eingabe für die Berechnung des globalen Wankwinkels von Gleichung (4) in Schritt 132 bereitstellen. Die drei globalen Wankwinkel θ_xmax, θ_xmin und θ_xnom werden unter Verwendung des Prozesses berechnet, der in der am 7. Januar 2004 eingereichten US-Patentanmeldung 10/752,741 beschrieben ist, welche hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, mit der Ausnahme, dass der θ_xmax-Wert korrigiert werden kann, wenn bestimmt worden ist, dass der Wert von V_ylin den Wert von V_ymin überschreitet. Dies ist deshalb so, da die Hauptquelle für eine Unsicherheit in der Gleichung (2) der globale Wankwinkel ist, und es kann angenommen werden, dass jeglicher Fehler in V_ymin auf einen Fehler in θ_xmax zurückgeführt werden kann. Daher kann θ_xmax in geeigneter Weise korrigiert werden, wann immer V_ymin korrigiert wird.
In allgemeiner Form ist ΔV_ymin eine komplexe Funktion des zeitlichen Verlaufs eines Wankfehlers, der Geschwindigkeit, eines Nickfehlers und der Gierrate. Eine vereinfachende Annahme dahingehend, dass die globale Wankrate über das Intervall hinweg konstant ist, für welches V_ymin von V_ylin überschritten wird, wird durchgeführt. Dies ermöglicht eine relativ problemlose bzw. einfache Anpassung von θ_xmax basierend auf ΔV_ymin und unter Verwendung einer linearen Interpolation. Gleichung (15) vervollständigt diese Interpolation, und 10 zeigt einen der Wege, auf denen dieser Prozess die Unsicherheiten in Schritt 134 hinsichtlich der Quergeschwindigkeit und des globalen Wankwinkels reduzieren wird. θxmax2 = θxmax1 – (θxmax – θxmin)·ΔVymin/(Vymax – Vymin) (15)
Das obige Beispiel erläutert ein Szenario, bei dem die Unsicherheiten hinsichtlich der Quergeschwindigkeit und des globalen Wankwinkels reduziert werden. Ein zweites Szenario tritt auf, wann immer V_ylin einen Nulldurchgang macht. Zu diesem Zeitpunkt wird V_ymax zu V_ylin korrigiert (anstatt, dass V_ymin korrigiert wird). Daher werden zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein Nulldurchgang stattfindet, die Unsicherheiten hinsichtlich der Quergeschwindigkeit und des globalen Wankwinkels dazu tendieren, auf sehr kleine Werte reduziert zu werden.
Das Globalnickwinkel-Modul kann von einem verbesserten Quergeschwindigkeits-Schätzwert profitieren. Die Schwierigkeit beim Zurückführen der Nominal-Quergeschwindigkeit in die Nickwinkelberechnung besteht darin, dass es möglich ist, ein instabiles System zu erzeugen. Zum Entfernen dieser Instabilität aus dem System wird die Minimal-Quergeschwindigkeit in die Nickwinkelberechnung zurückgeführt. Selbst wenn der Wert der Minimal-Quergeschwindigkeit weiterhin die tatsächliche Quergeschwindigkeit unterschätzt, wird er gegenüber dem Verwenden von V_ylin, welche V_y oft drastisch unterschätzt, eine Verbesserung für die Nickwinkelberechnung bereitstellen.
In Schritt 136 werden die angepasste Quergeschwindigkeit und die Längsgeschwindigkeit verwendet zum Bestimmen des Driftwinkels. In Schritt 138 wird ein Fahrzeugsystem in Reaktion auf bzw. auf der Basis des bestimmten Driftwinkels gesteuert. Es ist zu bemerken, dass unterschiedliche Fahrzeugsysteme auf Basis der angepassten Quergeschwindigkeit, des angepassten Wankwinkels und dergleichen gesteuert werden können. Es sollte ferner bemerkt werden, dass unterschiedliche Fahrzeugsysteme, wie beispielsweise Sicherheitssysteme, die Dynamiksteuersysteme aufweisen, welche in sich selbst ein Gierstabilitäts-Steuersystem oder ein Wankstabilitäts-Steuersystem aufweisen können, gesteuert werden können.
Zusammenfassend weist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems auf: Ermitteln einer Fahrzeugwankrate, Ermitteln einer Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs auf Basis der Wankrate, und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis der Quergeschwindigkeit.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner ein Anpassen der Quergeschwindigkeit auf Basis einer Fahrzeugreifen-Relaxation aufweisen.
Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren ein Ermitteln einer Längsgeschwindigkeit, ein Ermitteln eines Driftwinkels auf Basis der Quergeschwindigkeit und der Längsgeschwindigkeit, und ein Steuern eines Fahrzeugsystems auf Basis des Driftwinkels aufweisen.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren alternativ ein Ermitteln eines globalen Wankwinkels auf Basis der Wankrate aufweisen, wobei das Ermitteln der Quergeschwindigkeit ein Ermitteln der Quergeschwindigkeit auf Basis des globalen Wankwinkels aufweist.
In Fortbildung dessen kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ermitteln des globalen Wankwinkels ein Ermitteln des globalen Wankwinkels auf Basis eines globalen Nickwinkels aufweisen.
Alternativ dazu kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ermitteln des globalen Wankwinkels ein Ermitteln des globalen Wankwinkels auf Basis eines globalen Nickwinkels, einer Gierrate und der Wankrate aufweisen.
In Fortbildung dessen kann das Ermitteln der Quergeschwindigkeit ein Ermitteln der Quergeschwindigkeit auf Basis eines globalen Wankwinkels aufweisen, der auf Basis der Wankrate, einer Längsgeschwindigkeit, einer Gierrate und einer Querbeschleunigung bestimmt wurde.
Alternativ dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren ein Ermitteln eines globalen Nickwinkels aus einer auf Raddrehzahlsensoren basierenden Längsgeschwindigkeit aufweisen.
Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren alternativ ein Ermitteln des globalen Nickwinkels aus einer auf Raddrehzahlsensoren basierenden Längsgeschwindigkeit und einer Schlupf rate aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner ein Ermitteln einer Gierrate aufweisen, wobei das Ermitteln der Quergeschwindigkeit ein Ermitteln der Quergeschwindigkeit auf Basis der Gierrate und der Wankrate aufweist.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Steuern des Fahrzeugsystems ein Steuern eines Fahrzeugsicherheitssystems aufweisen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Steuern eines Fahrzeugsystems das Steuern eines Dynamiksteuersystems aufweisen.
In Fortbildung dessen kann das Dynamiksteuersystem ein Wankstabilitäts-Steuersystem aufweisen.
In Fortbildung dessen kann das Dynamiksteuersystem ein Gierstabilitäts-Steuersystem aufweisen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems, aufweisend: Bestimmen eines Obergrenzen-Nickwinkels und eines Untergrenzen-Nickwinkels, Bestimmen eines Obergrenzen-Wankwinkels, der zu dem Obergrenzen-Nickwinkel korrespondiert, und eines Untergrenzen-Wankwinkels, der zu dem Untergrenzen-Nickwinkel korrespondiert, Bestimmen einer Untergrenzen-Quergeschwindigkeit, die zu dem Untergrenzen-Wankwinkel korrespondiert, und einer Obergrenzen-Quergeschwindigkeit, die zu dem Obergrenzen-Wankwinkel korrespondiert, Bestimmen einer Linearquergeschwindigkeit des Fahrzeugs, und, wenn die Untergrenzen-Quergeschwindigkeit kleiner als die Linearquergeschwindigkeit ist, Anpassen der Untergrenzen-Quergeschwindigkeit an die Linearquergeschwindigkeit, so dass eine angepasste Untergrenzen-Quergeschwindigkeit gebildet wird, und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis der angepassten Untergrenzen-Quergeschwindigkeit.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Anpassen der Obergrenzen-Quergeschwindigkeit an die Linearquergeschwindigkeit, wenn die Linearquergeschwindigkeit einen Nulldurchgang hat.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Anpassen des globalen Wankwinkels auf Basis des Obergrenzen-Wankwinkels und auf Basis der angepassten unteren Grenze, so dass ein angepasster globaler Wankwinkel gebildet wird, wobei das Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis des angepassten globalen Wankwinkels durchgeführt wird.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend: Ermitteln eines Driftwinkels auf Basis des angepassten globalen Wankwinkels, und Steuern eines Fahrzeugsystems auf Basis des Driftwinkels.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Bestimmen einer angepassten Quergeschwindigkeit auf Basis der Reifeneigenschaften.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 1, wobei das Steuern eines Fahrzeugsystems das Steuern eines Fahrzeugsicherheitssystems (44) aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 1, wobei das Steuern eines Fahrzeugsystems das Steuern eines Dynamiksteuersystems aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 7, wobei das Dynamiksteuersystem ein Wankstabilitäts-Steuersystem aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 7, wobei das Dynamiksteuersystem ein Gierstabilitäts-Steuersystem aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems gemäß Anspruch 1, wobei die Linearquergeschwindigkeit zu den Reifeneigenschaften des Fahrzeugs (10) korrespondiert.
Einrichtung zum Steuern eines Fahrzeugssystems eines Kraftfahrzeugs (10), aufweisend: einen Wankratensensor (34), der ein Wankratensignal erzeugt, und eine Steuervorrichtung (26), die mit dem Wankratensensor (34) gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung (26) auf Basis des Wankratensignals eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs (10) bestimmt, und wobei die Steuervorrichtung (26) das Fahrzeugsystem auf Basis der Quergeschwindigkeit steuert.
Einrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung (26) die Quergeschwindigkeit auf Basis der Fahrzeugreifen-Relaxation anpasst.
Einrichtung gemäß Anspruch 11, ferner einen Längsgeschwindigkeitssensor (20) aufweisend, der ein Längsgeschwindigkeitssignal erzeugt, wobei die Steuervorrichtung (26) auf Basis der Quergeschwindigkeit und des Längsgeschwindigkeitssignals einen Driftwinkel bestimmt.
Einrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung (26) auf Basis der Wankrate einen globalen Wankwinkel bestimmt, und wobei das Bestimmen einer Quergeschwindigkeit das Bestimmen einer Quergeschwindigkeit auf Basis des globalen Wankwinkels aufweist.
Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Steuervorrichtung (26) den globalen Wankwinkel auf Basis eines globalen Nickwinkels bestimmt.
Einrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Steuervorrichtung (26) den globalen Wankwinkel auf Basis eines globalen Nickwinkels, einer Gierrate und des Wankratensignals bestimmt.
Einrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Steuervorrichtung (26) die Quergeschwindigkeit auf Basis eines globalen Wankwinkels bestimmt, der auf Basis des Wankratensignals, einer Längsgeschwindigkeit, einer Gierrate und einer Querbeschleunigung bestimmt wurde.