Leimbach, Klaus-dieter (Amselweg 11, Eschach, 73569, DE)
Wetzel, Gabriel (Brackenheimer Str. 31, Stuttgart, 70435, DE)
Leimbach, Klaus-dieter (Amselweg 11, Eschach, 73569, DE)
| 1. | Anordnung zur Ermittlung von die Fahrdynamik eines Kraft fahrzeugs beeinflussenden Größen, wobei die Anordnung wenigstens zwei verschiedene Steue rungsund/oder Regelungssysteme enthält, mittels derer unabhängig voneinander und fahrerunabhängig mit Hilfe ge eigneter Aktuatoren die Fahrdynamik des Fahrzeugs beein flussende Eingriffe (302) durchgeführt werden können, wobei bei Durchführung eines die Fahrdynamik des Fahr zeugs beeinflussenden Eingriffs (302) durch jeweils ein einziges dieser verschiedenen Steuerungsund/oder Rege lungssysteme sich jeweils dieselbe die Fahrdynamik be schreibende Größe (psi) durch diesen Eingriff ändert und wobei wenigstens zwei der die Fahrdynamik beeinflussenden Eingriffe durch zwei dieser verschiedenen Steuerungs und/oder Regelungssysteme so durchgeführt werden, dass dieselbe die Fahrdynamik beschreibende Größe (psi) durch die Eingriffe möglichst wenig und im Idealfall überhaupt nicht verändert wird. |
| 2. | Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als verschiedene Steuerungsund/oder Regelungssysteme we nigstens zwei der folgenden Steuerungsund/oder Regelungs systeme vorgesehen sind, nämlich ein in die Bremsen eingreifendes Steuerungsund/oder Re gelungssystem, ein in den Motor eingreifendes Steuerungsund/oder Rege lungssystem, ein in die Lenkung des Fahrzeugs eingreifendes Steue rungsund/oder Regelungssystem, die in die Fahrzeugdämpfer eingreifendes Steuerungs und/oder Regelungssystem und ein in die Stabilisatoren eingreifendes Steuerungs und/oder Regelungssystem. |
| 3. | Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei die Fahrdynamik beeinflussenden Eingrif fe gleichzeitig durchgeführt werden. |
| 4. | Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der durch die Eingriffe möglichst wenig und im Idealfall überhaupt nicht veränderten, die Fahrdynamik be schreibenden Größe um eine Größe handelt, deren Änderung ei nen Einfluß auf die Querdynamik des Fahrzeuges hat. |
| 5. | Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der durch die Eingriffe möglichst wenig und im Idealfall überhaupt nicht veränderten, die Fahrdynamik be schreibenden Größe um die Gierrate (psi) handelt. |
| 6. | Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den wenigstens zwei verschiedenen Steuerungs und/oder Regelungssystemen um ein in die Lenkung des Fahr zeugs eingreifendes Steuerungsund/oder Regelungssystem und ein in die Bremsen des Fahrzeugs eingreifendes Steuerungs und/oder Regelungssystem handelt. |
| 7. | Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffe der wenigstens zwei verschiedenen Steuerungs und/oder Regelungssysteme nur während einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs erfolgen. |
| 8. | Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die wenigstens zwei verschiedenen Steuerungsund/oder Regelungssysteme jeweils wenigstens zwei die Fahrdynamik be einflussende Eingriffe mit abgestufter Intensität durchge führt werden. |
| 9. | Verfahren zur Ermittlung von die Fahrdynamik eines Kraft fahrzeugs beeinflussenden Größen, basierend auf einer Anordnung, welche wenigstens zwei verschiedene Steuerungsund/oder Regelungssysteme ent hält, mittels derer unabhängig voneinander und fahreru nabhängig mit Hilfe geeigneter Aktuatoren die Fahrdynamik des Fahrzeugs beeinflussende Eingriffe (302) durchgeführt werden können, wobei bei Durchführung eines die Fahrdynamik des Fahr zeugs beeinflussenden Eingriffs durch jeweils ein einzi ges dieser wenigstens zwei verschiedenen Steuerungs und/oder Regelungssysteme sich jeweils dieselbe die Fahr dynamik beschreibende Größe durch diesen Eingriff ändert wobei wenigstens zwei der die Fahrdynamik beeinflussenden Eingriffe (302) so durchgeführt werden, dass dieselbe die Fahrdynamik beschreibende Größe (psi) durch die Eingriffe möglichst wenig und im Idealfall überhaupt nicht verän dert wird. |
Um den im allgemeinen bestehenden Zielkonflikt bei herkömm- lichen ABS-Systemen zwischen Bremsweg und Fahrstabilität aufzulösen, werden die den Bremsen der einzelnen Fahrzeugrä- der zugeführten Bremsdrücke völlig unabhängig voneinander und jeweils ausschließlich in Abhängigkeit von der jeweilig erfassten bzw. ermittelten individuellen Blockiergefährdung der einzelnen Fahrzeugräder geregelt, wodurch der an den einzelnen Rädern herrschende Kraftschluß zwischen Fahrbahn und Rad jeweils bestmöglich ausgenutzt und damit ein kürzest möglicher Brems-bzw. Anhalteweg erzielt wird. Hierdurch ge- gebenenfalls eintretende Tendenzen zur Richtungs-bzw. Fahr- instabilität werden in einfacher Weise durch eine geregelte Lenkeinrichtung kompensiert, bei der einem vom Fahrer durch das Lenkrad gegebenenfalls an sich manuell vorgegebenen Ba- sislenkeinschlag jeweils zwecks Aufrechterhaltung der Fahr- stabilität des Fahrzeugs selbsttätig ein z. B. von der jewei- ligen Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängiger Zu- satzlenkeinschlag überlagert wird.
Aus der De 197 49 005 AI ist eine Vorrichtung bzw. ein Ver- fahren zur Regelung von die Fahrzeugbewegung reprä- sentierenden Bewegungsgrößen bekannt. Die Vorrichtung ent- hält 1. Mittel zur Erfassung von die Fahrzeugbewegung reprä- sentierenden Größen. Die Vorrichtung enthält außerdem we- nigstens zwei Regelungsvorrichtungen, die unabhängig vonein- ander, mit Hilfe geeigneter Aktuatoren, ausgehend von den mit Hilfe der 1. Mittel erfaßten Größen, Regelungseingriffe zur Stabilisierung des Fahrzeuges durchführen. Dabei greift wenigstens eine der Regelungsvorrichtungen in die Lenkung des Fahrzeuges ein. Ferner greift wenigstens eine der Rege- lungsvorrichtungen in die Bremsen und/oder in den Motor des Fahrzeuges ein, und/oder eine weitere Regelungsvorrichtung greift in die Fahrwerksaktuatoren ein. Außerdem enthält die Vorrichtung 2. Mittel, mit denen ausgehend von den mit den 1. Mitteln erfaßten Größen, Signale und/oder Größen ermit- telt werden, mit denen wenigstens eine der wenigstens zwei Regelungsvorrichtungen zumindest zeitweise so beeinflusst wird, daß dadurch das Fahrzeug stabilisiert wird. Dabei führt wenigstens eine der wenigstens zwei Regelungsvorrich- tungen solange durch die zweiten Mittel unbeeinflusst Rege- lungseingriffe zur Stabilisierung des Fahrzeuges durch, bis sie durch die mit Hilfe der zweiten Mittel ermittelten Sig- nale und/oder Größen beeinflusst wird.
Vorteile der Erfindung Während bei den als Stand der Technik dargelegten Schriften die Aufgabe in einer Regelung von fahrdynamischen Größen be- steht, befasst sich die vorliegende Erfindung mit der Er- mittlung von die Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs beeinflus- senden Größen.
Bei der Erfindung handelt es sich um eine Anordnung zur Er- mittlung von die Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs beeinflus- senden Größen, - wobei die Anordnung wenigstens zwei verschiedene Steue- rungs-und/oder Regelungssysteme enthält, mittels derer unabhängig voneinander und fahrerunabhängig mit Hilfe ge- eigneter Aktuatoren die Fahrdynamik des Fahrzeugs beein- flussende Eingriffe durchgeführt werden können, - wobei bei Durchführung eines die Fahrdynamik des Fahr- zeugs beeinflussenden Eingriffs durch jeweils ein einzi- ges dieser wenigstens zwei verschiedenen Steuerungs- und/oder Regelungssysteme sich jeweils dieselbe die Fahr- dynamik beschreibende Größe durch diesen Eingriff ändert und - wobei wenigstens zwei der die Fahrdynamik beeinflussenden Eingriffe durch zwei dieser verschiedenen Steuerungs- und/oder Regelungssysteme so durchgeführt werden, dass dieselbe die Fahrdynamik beschreibende Größe durch die Eingriffe möglichst wenig und im Idealfall überhaupt nicht verändert wird.
Dadurch, dass sich die die Fahrdynamik beschreibende Größe möglichst wenig ändert, wird ein hohes Maß an Fahrkomfort beibehalten. Zugleich kommt das Fahrzeug durch die beschrie- benen Maßnahmen dadurch nicht in einen gefährlichen Fahrzu- stand.
Ein vorteilhafte Ausführungsform der Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass als verschiedene Steuerungs-und/oder Regelungssysteme wenigstens zwei der folgenden Steuerungs- und/oder Regelungssysteme vorgesehen sind, nämlich - ein in die Bremsen eingreifendes Steuerungs-und/oder Re- gelungssystem, - ein in den Motor eingreifendes Steuerungs-und/oder Rege- lungssystem, - ein in die Lenkung des Fahrzeugs eingreifendes Steue- rungs-und/oder Regelungssystem, - die in die Fahrzeugdämpfer eingreifendes Steuerungs- und/oder Regelungssystem und - ein in die Stabilisatoren eingreifendes Steuerungs- und/oder Regelungssystem.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die wenigstens zwei die Fahrdynamik beeinflussenden Eingriffe gleichzeitig durchge führt werden. Der Begriff"gleichzeitig"ist dabei im Sinne von"im wesentlichen gleichzeitig"gemeint, da beispielswei- se durch unterschiedliche Schaltzeiten von Aktoren eine ex- akte Gleichzeitigkeit im mathematischen Sinne nicht erreicht werden kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeich- net, dass es sich bei der durch die Eingriffe möglichst we- nig und im Idealfall überhaupt nicht veränderten, die Fahr- dynamik beschreibenden Größe um eine Größe handelt, deren Änderung einen Einfluß auf die Querdynamik des Fahrzeuges hat.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch ge- kennzeichnet, dass es sich bei der durch die Eingriffe mög- lichst wenig und im Idealfall überhaupt nicht veränderten, die Fahrdynamik beschreibenden Größe um die Gierrate han- delt. Ein Gierratensensor ist heute bereits in vielen Fahr- zeugen enthalten. Dadurch kann bei der Überprüfung, ob sich die Gierrate verändert hat, ohne wesentlichen Zusatzaufwand auf die Ausgangssignale dieses Sensors zurückgegriffen wer- den.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn es sich bei den wenigstens zwei verschiedenen Steuerungs-und/oder Regelungssystemen um ein in die Lenkung des Fahrzeugs eingreifendes Steuerungs- und/oder Regelungssystem und ein in die Bremsen des Fahr- zeugs eingreifendes Steuerungs-und/oder Regelungssystem handelt. Hierbei ist beispielsweise an eine elektrohydrauli- sche Bremse (EHB) für die Bremseingriffe und an einen Lenk- steller für die Lenkeingriffe gedacht. Beide dieser Systeme erlauben sehr präzise Eingriffe, was für die vorliegende Er- findung von Vorteil ist.
Von Vorteil ist, wenn die Eingriffe der wenigstens zwei ver- schiedenen Steuerungs-und/oder Regelungssysteme nur während einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs erfolgen. Dieser Fahrzu- stand ist fahrdynamisch am einfachsten zu beschreiben und es kann eine Regelung beispielsweise auf die Gierrate Null er- folgen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeich- net, dass durch die wenigstens zwei verschiedenen Steue- rungs-und/oder Regelungssysteme jeweils wenigstens zwei die Fahrdynamik beeinflussende Eingriffe mit abgestufter Inten- sität durchgeführt werden. Dadurch wird die Ermittlung von Kennlinien ermöglicht.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Zeichnung dargestellt. Die Zeichnung besteht aus den Figuren 1 bis 4.
Fig. 1 zeigt links ein Fahrzeug ohne Vorliegen gleichzeiti- ger Lenk-und Bremseingriffe sowie rechts ein Fahrzeug bei Vorliegen gleichzeitiger Lenk-und Bremseingriffe.
Fig. 2 zeigt das Zusammenwirken des fahrdynamischen Reglers mit dem Fahrzeug und dem Identifikationsblock.
Fig. 3 zeigt den Ablauf des im Identifikationsblock durchge- führten Verfahrens.
Fig. 4 zeigt ein Fahrzeug mit darauf wirkenden Kräften.
Ausführungsbeispiele Kern des Ausführungsbeispiels ist die aktive Benutzung der Lenkung und der Bremse, um Kenngrößen zu ermitteln. Unter dem Begriff"Kenngrößen"werden dabei beispielsweise die folgenden Größen verstanden : - Radlasten - Bremsenkennlinien (Hysterese, Steigung) - Reifenkennlinien (Seitensteifigkeiten, Längssteifigkei- ten) - Lenkungskenngrößen - Haftreibbeiwerte Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Lenk-und Bremseingriffe so gekoppelt werden, dass sie keinen spürba- ren Einfluss bzw. keinen wesentlichen Einfluss auf das quer- dynamische Fahrverhalten haben. Dieses Verfahren wird in Fig. 1 näher erläutert. Links in Fig. 1 ist ein Fahrzeug oh- ne Brems-und Lenkeingriffe dargestellt, rechts ist ein Fahrzeug mit gezielten Brems-und Lenkeingriffen darge- stellt. Die schwarz ausgefüllten Blöcke stellen die Räder des Fahrzeugs dar. Das Fahrzeug soll in beiden Fällen einer bestimmten Fahrtrichtung mit der Geschwindigkeit v folgen, die dem Fahrerwunsch entspricht. Diese Fahrtrichtung sei in Fig. 1 jeweils durch den senkrechten Pfeil nach oben darge- stellt.
Nun führe man für das rechte Fahrzeug in Fig. 1 die folgen- den drei Gedankenexperimente durch : 1. Es erfolge lediglich ein Lenkeingriff, welcher die beiden Vorderräder nach links dreht (der Lenkwinkel sei 6, wie in Fig. 1 dargestellt). Es findet kein Bremseingriff statt. Es tritt nun ein Giermoment MpsiL auf, welches das Fahrzeug nach links dreht. Als Folge fährt das Fahrzeug eine Linkskurve.
2. Es erfolge lediglich ein Bremseingriff am rechten Hinter- rad (mit der Bremskraft Fb, wie dargestellt), aber es finde kein Lenkeingriff statt. Als Folge führt das Fahr- zeug eine Gierbewegung um das rechte Hinterrad aus, durch welche sich das Fahrzeug nach rechts dreht. Das Giermo- ment sei MpsiR.
3. Nun werden sowohl der erwähnte Lenkeingriff als auch der erwähnte Bremseingriff zeitgleich durchgeführt. Damit treten zwei konkurrierende Effekte auf, welche das Fahr- zeug sowohl nach links als auch nach rechts lenken wol- len. Es ist möglich, die Intensität des Lenkeingriffes (beispielsweise über den Lenkwinkel 8 messbar) und die Intensität des Bremseingriffs (bei hydraulischen oder e- lektrohydraulischen Bremsen (EHB) beispielsweise über den Druck im Radbremszylinder des rechten Hinterrads messbar, bei elektromechanischen Bremsen (EMB) beispielsweise über den Strom messbar) so zu wählen, dass sich die beiden konkurrierenden Effekte gegenseitig aufheben und das Fahrzeug geradeaus weiterfährt. Das bedeutet, dass die Giermomente MpsiL und MpsiR betragsmäßig gleich sind, a- ber unterschiedliche Vorzeichen haben. Damit heben sich die Giermomente gegenseitig auf und das Fahrzeug fährt geradeaus weiter. Das drückt sich mathematisch durch Mpsi = MpsiR + MpsiL = 0 aus. Beim Giermoment Mpsi handelt es sich um ein Drehmoment mit der Dimension Nm.
Genaue und präzise dosierte Bremseingriffe sind beispiels- weise mit einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) möglich, genaue und präzise dosierte Lenkeingriffe sind beispielswei- se mit einem FLS-Lenksteller möglich (FLS = fahrdynamisches Lenksystem). Da durch die Kombination der beiden Eingriffe kein spürbarer Einfluß auf das querdynamische Fahrverhalten erfolgt, wird der Fahrkomfort durch ein solches Verfahren nicht verschlechtert. Auch wird dadurch ein Sicherheitsrisi- ko durch eine auftretende Seitenbewegung des Fahrzeugs ver- mieden.
Die Einbettung der Vorrichtung zur Identifikation der Kenn- größen in das System bestehend aus fahrdynamischem Regler und Kraftfahrzeug ist in Fig. 2 dargestellt.
Dabei werden die folgenden Symbole und Blöcke verwendet : Fw = den Fahrerwunsch beschreibende Größen, St = Stellgrößen, Sen = Sensorsignale und Kg = Kenngrößen.
199 = Fahrer 200 = fahrdynamischer Regler 201 = Fahrzeug (einschließlich Sensoren und Aktuatoren) 202 = Kenngrößen-Identifikationsblock Der topologische Aufbau von Fig. 2 ist der folgende : - Block 199 liefert die Größen Fw an Block 200.
- Block 200 liefert die Größen St an die Blöcke 201 und 202 - Block 201 liefert die Größen Sen an Block 202 - Block 202 liefert die Größe Kg an Block 200 Im folgenden werden die in Fig. 2 enthaltenen Blöcke detail- lierter beschrieben : - Block 199 repräsentiert den Fahrer des Fahrzeugs. Dieser stellt die den Fahrerwunsch beschreibenden Größen Fw zur Verfügung. Darunter sind Größen wie beispielsweise die Lenkradstellung, die Bremspedalstellung, die Gaspedal- stellung sowie die zeitlichen Änderungen dieser Größen zu verstehen.
- Block 200 ist fahrdynamischer Regler, dabei kann es sich beispielsweise um ein Fahrdynamikregelungssystem (FDR = Fahrdynamikregelung, ESP ="electronic stability pro- gram"), um eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder ein Antiblockiersystem (ABS) handeln. Als für die Erfindung bedeutende Eingangsgrößen stehen der Fahrerwunsch Fw so- wie die Kenngrößen Kg zur Verfügung.
- Block 201 repräsentiert das Fahrzeug, welches auf die von Block 200 kommenden Stellgrößen reagiert. Diese Reaktion äußert sich beispielsweise in der Betätigung von im Fahr- zeug befindlichen Aktuatoren (Bremsen, Motorsteuerung, Lenkeingriff) und daraufhin in der geometrischen Gestalt der vom Fahrzeug gefahrenen Bahnkurve. Block 201 erhält als Eingangssignale die Stellgrößen. Die Ausgangssignale von Block 201 sind Sensorsignale Sen. Diese werden von Sensoren, welche am Fahrzeug befestigt sein können, ge- liefert. Hier ist durchaus denkbar, nicht am Fahrzeug be- festigte Sensoren mit einzubeziehen, welche Informationen über das Fahrzeug (z. B. Standort, Geschwindigkeit) lie- fern. Im Block 201 sind auch die zum Fahrzeug gehörende Sensorik (Bremsdruck, Lenkwinkel, Gierrate,...) und Akto- rik (Bremsen, Lenkung, ...) enthalten.
-Block 202 ist der Identifikationsblock. In diesem Block werden die Kenngrößen berechnet, welche dann dem fahrdyn- mischen Regler zugeführt werden. Als Eingangssignale er- hält der Identifikationsblock Stellgrößen und Sensorsig- nale.
In Block 201 stehen beispielsweise Sensoren für die Erfas- sung der folgenden Größen zur Verfügung : - Bremsdruck der einzelnen Radbremszylinder bzw. Druck im Bremskreis bzw. Bremsstrom bei der elektromechanischen Bremse (EMB) - Lenkwinkel - Gierrate - Querbeschleunigung - Raddrehzahlen bzw. Radgeschwindigkeiten Die durch die Sensoren gemessenen Größen sind in Fig. 2 als Sensorsignale Sen bezeichnet. Neben den Sensorsignalen tre- ten in Fig. 2 noch die Stellgrößen St sowie die Kenngrößen Kg auf.
Unter Stellgrößen werden dabei diejenigen Größen verstanden, welche vom fahrdynamischen Regler 200 eingeregelt werden.
Beispiele dafür sind der elektrische Strom durch eine elekt- rische Lenkvorrichtung bzw. einen elektrischen Lenksteller oder der Bremsdruck in den einzelnen Radbremszylindern. Die- se Größen werden nicht direkt durch Sensoren erfasst, son- dern im fahrdynamischen Regler 200 berechnet. Mit diesen Stellgrößen werden die im Fahrzeug befindlichen Steller und Aktuatoren beeinflusst.
Im Block 202 werden die Kenngrößen identifiziert. Es ist möglich, zwischen Fahrzeugkenngrößen und Umweltkenngrößen zu unterscheiden. Bei den Fahrzeugkenngrößen kann es sich bei- spielsweise um Radlasten, Bremsenkennlinien (Hysterese, Steilheit), Reifenkennlinien, Notraderkennung oder Lenkungs- kenngrößen handeln. Bei den Umweltkenngrößen kann es sich beispielsweise um die Haftreibbeiwerte zwischen Reifen und Straße handeln.
Die aktuelle Identifikation der Kenngrößen in Block 202 ba- siert auf dem Vergleich zwischen den verfügbaren Signalen (Stellgrößen, Sensorsignale) und den mit einem internen Mo- dell in Block 202 geschätzten Werten. Durch diesen Vergleich werden die gesuchten Kenngrößen identifiziert, damit sie für den nächsten Rechenschritt im fahrdynamischen Regler 200 und im Modell in Block 202 bereitstehen. Um die Identifikation durchführen zu können, müssen die Stellgrößen und/oder die Sensorsignale häufig von Null verschieden sein. Dies ist ei- ne ganz wesentliche Einschränkung, welche die Leistungsfä- higkeit fahrdynamischer Regler stark beeinflussen kann. Bei- spielsweise können in bestimmten Fahrzuständen wie einem freirollenden Fahrzeug die fahrdynamischen Regler gewisse Kenngrößen nicht schätzen.
Das Verfahren zur Identifikation von Kenngrößen ist in Fig.
3 dargestellt.
Dabei haben die einzelnen Blöcke die folgende Bedeutung : Block 300 : Abfrage, ob eine Identifikation von Kenngrößen mit den aktuell vorliegenden Stellgrößen überhaupt durch- führbar ist.
Block 301 : Abfrage, ob eine Identifikation überhaupt erfor- derlich ist.
Block 302 : Durchführung sich gegenseitig kompensierender Lenk-und Bremseingriffe.
Block 303 : Identifikation der Kenngrößen Block 304 : Durchführung von Sicherheitsmaßnahmen Block 305 : Adaption des Reglers Block 306 : Zeitinkrementation t = t+l Der topologische Aufbau von Fig. 3 ist der folgende : - In Block 300 findet eine Abfrage statt, ob eine Identifi- kation durchführbar ist. Lautet die Anwort"ja" (als "yes8 in Fig. 3 eingezeichnet), dann wird zu Block 303 weitergegangen. Lautet die Antwort"nein" (als"no"in Fig. 3 eingezeichnet), dann wird zu Block 301 weiterver- zweigt.
- In Block 301 findet eine weitere Abfrage statt, ob eine Identifikation erforderlich ist. Lautet die Anwort ja" (als"yes"in Fig. 3 eingezeichnet), dann wird zu Block 302 weitergegangen. Lautet die Antwort nein" (als"no" in Fig. 3 eingezeichnet), dann wird zu Block 306 weiter- verzweigt.
- Die Ausgangssignale von Block 303 werden an die Blöcke 304 und 305 weitergereicht.
- Die Ausgangssignale von Block 302 werden an Block 303 weitergereicht.
- Die Ausgangssignale der Blöcke 304 und 305 werden an Block 306 weitergereicht.
- Die Ausgangssignale von Block 306 werden an Block 300 weitergereicht.
Nun wird der Aufbau von Fig. 3 im Detail erläutert.
In Block 300 wird festgestellt, ob die Identifikation der Kenngrößen mit den momentan vorliegenden Stellgrößen (z. B. dem momentanen Lenkwinkel oder dem momentanen Bremsdruck) durchführbar ist. Ist die Identifikation durchführbar, dann wird sie in Block 303 durchgeführt. Ist die Identifikation momentan nicht durchführbar, dann wird in Block 301 festge- stellt, ob eine Identifikation zum momentanen Zeitpunkt ü- berhaupt erforderlich ist. Ist zum momentanen Zeitpunkt eine Identifikation nicht erforderlich, dann wird zu einem späte- ren Zeitpunkt erneut in Block 300 gestartet. Dies ist durch die Block 306 durchgeführten Zeitinkrementierung (t = t+1) dargestellt. Ist eine Identifikation zum momentanen Zeit- punkt dagegen erforderlich, dann erfolgt in Block 302 eine Einstellung kompensierender Lenk-und Bremseingriffe. Dabei sind diese Eingriffe (und damit die ihnen zugrunde liegenden Stellgrößen) so gekopppelt, dass der Fahrer keinen oder nur einen geringen Einfluss spürt. Anschließend erfolgt in Block 303 die Identifikation der Kenngrößen. Nach erfolgter Iden- tifikation können entweder in Block 304 Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden (ein Beispiel hierfür ist die Identifika- tion eines Reifendruckverlustes, als Sicherheitsmaßnahme kommt dann beispielsweise eine Beschränkung der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit in Frage) und/oder es findet in Block 305 eine Adaption des fahrdynamischen Reglers 200 statt. Unter der Adaption des fahrdynamischen Reglers ist beispielsweise zu verstehen, dass die in diesem implemen- tierten Modelle oder Kennlinien an die aktuell ermittelten Kenngrößen angepasst werden. Nach Durchführung der Sicher- heitsmaßnahmen (Block 304) oder der Adaption des Reglers (Block 305) findet in Block 306 eine Zeitinkrementation statt und danach beginnt in Block 300 eine erneute Überprü- fung, ob eine Identifikation der Kenngrößen mit den aktuel- len Stellgrößen durchführbar ist.
Das Ausführungsbeispiel soll im folgenden noch weiter kon- kretisiert werden. Das Giermoment Mpsi lässt sich allgemein in Abhängigkeit bzw. als Funktion fl der auf das Fahrzeug wirkenden Längskräfte FL und der auf das Fahrzeug wirkenden Seitenkraft FS ausdrücken : Mpsi = fl (FL, FS).
Da das Giermoment Mpsi eng mit der auftretenden Gierrate psi verknüpft ist (im wesentlichen die Newtonsche Bewegungsglei- chung), kann damit auch die auftretende Gierrate psi als Funktion von FL und FS ausgedrückt werden.
Beim Beispiel nach Fig. 1 werden die vorderen Räder leicht gelenkt, d. h. es treten Seitenkräfte an den vorderen Rädern auf. Diese hängen vom Reibbeiwert Z zwischen Reifen und Fahrbahn, dem Lenkwinkel 8 und den an diesen Rädern wirken- den Normalkräften (= Radaufstandskräften) Fnvl und Fnvr (Fnvr = Normalkraft vorne rechts, Fnvl = Normalkraft vorne links) ab : FS = f2 (g, S, Fnvr, Fnvl).
Das rechte Hinterrad wird gebremst. Die Bremskraft hängt vom Bremsdruck pB an diesem Rad, vom Reibbeiwert p und der Rad- aufstandskraft Fnhr (= Normalkraft hinten rechts) ab : FL = 3 (y, pB, Fnhr).
Nun werden die folgenden Überlegungen angestellt : - Es ist nun möglich, die Gierrate psi als Funktion von, 8, Fnvr, Fnvl, pB und Fnhr auszudrücken : psi = f4 (, 8, Fnvr, Fnvl, pB, Fnhr) (1) - Dies ist eine zusätzliche Gleichung. Das bedeutet, bei Kenntnis von psi kann aus dieser Gleichung beispielsweise der Reibbeiwert Z ermittelt werden. Aus dieser Gleichung können auch der Radbremsdruck pB, der Lenkwinkel 8 oder sogar die Normalkräfte ermittelt werden.
- Ist allerdings die Gierrate psi von Null verschieden, dann ist das mit beeinträchtigtem Fahrkomfort oder sogar mit einem Sicherheitsrisiko für das Fahrzeug und den Fah- rer verbunden (vom Fahrer nicht gewollte Seitwärtsbewe- gung des Fahrzeugs).
- Durch die beschriebene Erfindung gelingt es, die Gierrate psi = 0 zu erreichen, wobei gleichzeitig ein von Null verschiedener Radbremsdruck und ein von Null verschiede- ner Lenkwinkel vorliegen. Damit wird eine Identifikation von Größen durch eine zusätzliche Gleichung ohne eine Be- einträchtigung von Fahrkomfort oder Fahrsicherheit ermög- licht.
Das Ziel der Erreichung einer Gierrate psi = 0 ist insbeson- dere im Falle einer Geradeausfahrt sinnvoll. Das bedeutet, dass auch während der Durchführung der Lenk-und Bremsein- griffe das Fahrzeug weiterhin geradeaus fährt. Im Fall einer Kurvenfahrt können die Lenk-und Bremseingriffe so dosiert werden, dass die Gierrate psi konstant bleibt.
In Fig. 4 ist dieser Sachverhalt nochmals graphisch darge- stellt. Dabei sei der Schwerpunkt in der Mitte des Fahrzeugs durch 401 gekennzeichnet. Durch die Lenkung der Vorderräder wirkt eine Kraft FS nach links. Diese Kraft möchte das Fahr- zeug nach links um den Schwerpunkt herum drehen. Am rechten Hinterrad wirkt die Bremskraft Fb bzw. die Längskraft FL nach hinten. Diese Kraft möchte das Fahrzeug um den Schwer- punkt herum nach rechts drehen. Sind die durch diese Kräfte ausgeübten Drehmomente im Gleichgewicht, dann findet keine Drehbewegung des Fahrzeugs um den Schwerpunkt herum und da- mit keine Gierbewegung statt. Die Gierrate psi ist Null. Es liegt zwar ein geringfügiger (bremsender) Einfluss auf die Längsbewegung des Fahrzeugs vor, dieser stellt jedoch kein Sicherheitsrisiko dar. Zudem läßt sich dieser bremsende Einfluß durch eine Erhöhung des Motormoments ausgleichen.
Noch ein weiterer Punkt soll an dieser Stelle bemerkt wer- den. Für den Lenkwinkel können verschiedene Werte gewählt werden. Beispielsweise kann mit einem Lenkwinkel von 1 Grad begonnen werden, kurz darauf wird der Lenkwinkel auf 2 Grad erhöht, usw.... Das bedeutet, es wird eine Sequenz von ver- schiedenen Lenkwinkeln appliziert. Parallel dazu wird am rechten Hinterrad eine Sequenz von verschiedenen Bremsdrü- cken bzw. Bremskräften appliziert, denn es muss ja stets ei- ne Kompensation des Giermoments (und damit eine verschwin- dende Gierrate) auftreten. Damit werden in die Gleichung psi = 0 bei jedem Punkt dieser Sequenz neue Zahlenwerte für den Lenkwinkel und den Bremsdruck eingesetzt, man erhält eine Sequenz von Gleichungen.
Eine weitere Konkretisierung betrifft die Achslastverteilung in Fahrzeuglängsrichtung. In einer einfachen Näherung ergibt sich die Radaufstandskraft Fnij für das Rad ij durch die Be- ziehung Fnij = m * (statische Achslastverteilung bzgl. Rad ij) * (dynamische Achslastverteilung bzgl. Rad ij).
Als allgemeiner Zusammenhang gilt Fnij = f5 (m, statische Achslastverteilung, dynamische Achs- lastverteilung) Dabei gehen in die statische Achslastverteilung der Achsab- stand in Längsrichtung sowie die Achsabstände vom Fahrzeug- schwerpunkt ein, in die dynamische Achslastverteilung gehen beispielsweise Lastwechsel bei Bremsvorgängen ein. m ist die Fahrzeugmasse.
Werden ermittelte Radaufstandskräfte in die obige Formel (1) für die Größen Fnvl, Fnvr und Fnhr eingesetzt, dann wird da- mit aus der Beziehung psi = 0 beispielsweise eine Berechnung der Masse m ermöglicht.
Eine weitere Konkretisierung betrifft die Ermittlung einer Bremsenkennlinie. Das Bremsmoment M sei mit dem Bremsdruck pB über die Funktion f6 verknüpft : M = f6 (pB). Als einfache lineare Näherung kann sogar M = c * pB angenommen werden.
Die zusätzliche Gleichung psi = 0 (Gleichung 1) kann nun da- zu verwendet werden, um die Konstante c oder sogar die Funk- tion f6 zu ermitteln. Dazu kann beispielsweise die Funktion f6 durch ein Polynom mit N unbekannten Koeffizienten appro- ximiert werden. Wird nun eine Sequenz mit N verschiedenen Lenkwinkeln (und natürlich den zugehörigen Bremskräften) durchfahren, dann können durch Auswertung der N erhaltenen Gleichungen die N unbekannten Koeffizienten bestimmt werden.
Auch eine Berücksichtigung von Hysterese-Verhalten ist denk- bar.
Auch die Ermittlung von Reifenkennlinien wird durch die zu- sätzliche Gleichung erleichtert. Dazu werden die auf die Reifen wirkenden Längs-und Seitenkräfte durch Formeln mit noch zu bestimmenden Parametern ersetzt. Durch die zusätzli- che Gleichung kann wenigstens einer dieser Parameter ermit- telt werden. Auch mehrere Parameter können mit dieser Metho- de ermittelt werden. Dazu werden beispielsweise verschiedene Lenkwinkel 8 eingestellt, diese werden durch unterschiedli- che Bremskräfte kompensiert, so daß sich N verschiedene Fahrzustände jeweils mit psi = 0 ergeben. Dadurch erhält man N verschiedene Gleichungen (jeweils psi = 0), welche zur I- dentifikation von N Parametern verwendet werden können (das entspricht in der Mathematik einem Gleichungssystem von N Gleichungen mit N Unbekannten). Bei diesem Verfahren werden damit Lenkwinkel und Bremseingriffe mit jeweils abgestufter Intensität durchgeführt.
Auch Haftreibbeiwerte können mit diesem Verfahren ermittelt werden. Dazu werden die Längskraft und die Seitenkraft auf einen Reifen jeweils als Funktion des Haftreibbeiwertes dar- gestellt. Die unbekannten Koeffizienten in diesen Gleichun- gen werden analog wie bei der Ermittlung der Reifenkennli- nien mit diesem Verfahren identifiziert.
Die Identifikation der Kenngrößen führt zu zwei wesentlichen Vorteilen : 1. Die Genauigkeit der Reglereingriffe wird durch die besse- re Adaption des fahrdynamischen Reglers erhöht.
2. Es können regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen durchge- führt werden, um beispielsweise sicherzustellen, dass die Aktuatoren richtig funktionieren.
Um den Einfluss der Bremseingriffe auf die Längsdynamik des Fahrzeugs zu reduzieren, ist auch die gleichzeitige Durch- führung von aktiven Motoreingriffen denkbar. Das bedeutet beispielsweise, dass gleichzeitig eine Erhöhung des Motormo- ments stattfindet.
Anstelle der beschriebenen gleichzeitigen Durchführung von Brems-und Lenkeingriffen (und möglicherweise noch Motorein- griffen) ist es auch möglich, sich für die Ermittlung von Bremsengrößen auf die Brems-und Motoreingriffe einzuschrän- ken. Beispielsweise kann bei den nicht angetriebenen Rädern gebremst werden, während bei den angetriebenen Rädern das Motormoment erhöht wird. Auch hier ist eine Kompensation der Einflüsse dieser beiden Maßnahmen auf die Längsdynamik des Fahrzeugs möglich.
Das gesamte Prinzip, welches hier für die Lenkung und die Bremse dargestellt wurde, kann auch für andere aktive Stel- ler, beispielsweise Stabilisatoren oder Dämpfer, verwendet werden.
Eine Durchführung des beschriebenen Verfahrens bietet sich beispielsweise an, wenn als Fahrzustand eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs vorliegt.
Next Patent: MODULAR POINT DETECTOR FOR RAILROAD TRACK SWITCH