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Title:
METHOD FOR DETERMINING VEHICLE STATUS VARIABLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/019192
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining vehicle status variables on the basis of forces exerted on the individual wheels. The forces are detected with the assistance of tire sensors, whereby the measured variables represent the tire longitudinal, lateral and vertical forces (F¿Si?, F¿Bi?, G¿i?). Vehicle yaw angle rate, yaw angle acceleration, steering angle, slideslip angle, velocity and acceleration are determined by including detected, estimated and/or calculated correction variables in correction steps (K1, K2, K3). With the assistance of the correction steps (K1, K2, K3), the variables according to the wheel forces (F¿Si?, F¿Bi?, G¿i?), intermediate variables, or components according to additional measured variables are weighted, said variables having been acquired by means of conventional sensor technology etc. and/or represent the driving situation.

Inventors:
FENNEL HELMUT (DE)
LATARNIK MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/006417
Publication Date:
April 22, 1999
Filing Date:
October 09, 1998
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO OHG (DE)
FENNEL HELMUT (DE)
LATARNIK MICHAEL (DE)
International Classes:
G01L5/00; B60C23/00; B60G17/00; B60G17/018; B60T8/00; B60T8/172; B60T8/1755; B60T8/1766; B60T8/1769; B62D15/02; F02D29/02; F02D45/00; G01P15/00; (IPC1-7): B60T8/00
Foreign References:
DE19623595A11997-12-18
DE3937966A11991-05-16
DE4200061A11993-07-08
EP0788955A21997-08-13
EP0444109A11991-09-04
DE3937966C21994-02-03
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestrasse 7 Frankfurt am Main, DE)
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestrasse 7 Frankfurt am Main, DE)
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Claims:
Patentansprüche:
1. Verfahren zum Bestimmen von Fahrzeugzustandsgrößen, bei dem die auf die einzelnen Roder und Reifen wirkenden Kraft mit Reifenkräftesensoren gemessen und zum Ermitteln von Regelgrößen für ein Kraftfahrzeug Regelungssystem, wie ABS, ASR, EBV, GMR, ASMS (FSR, FDR), FWR etc., ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dal3 auf Basis von Me#grö#en (FSi, FBi, Gi), die mit Hilfe der Reifenkräftesensoren ermittelt wurden und die die ReifenLängskräfte (Fsi) und Seitenkräfte (FBi) sowie die ReifenAufstandskräfte (Gi) der Roder (i ; i=1... 4) wiedergeben, unter Einbeziehung von in Korrekturstufen (K1, K2, K3) bestimmten, geschätzten und/oder errechneten Korrekturgrößen oder Korrekturwerten, die Gierwinkelgeschwindigkeit (v) und/oder die Gierwinkelbeschleunigung, der Lenkwinkel (b) und der Schwimmwinkel () des Fahrzeugs sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder die Fahrzeugbeschleunigung ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal3 in den Korrekturstufen (K1, K2, K3) die von den Reifenkräften abhängigen bzw. mit den Reifenkraftsensoren ermittelten Graben und/oder Komponenten dieser Graben in Abhängigkeit von weiteren Meßgrößen, die mit konventionellen Sensoren, wie Raddrehzahlsensoren, etc., ermittelt wurden, und/oder mit die momentane Fahrsituation wiedergebenden Graben (Kurvenfahrt, Geradeausfahrt, Reibbeiwert etc.) gewichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Korrekturstufen (K1, K2, K3) ausschließlich oder zusätzlich Größen, die von den Motormomenten (mot) der Motordrehzahl, der Getriebe Gangstufe etc. abhängig sind, erfaßt und zur Gewichtung der Fahrzeugzustandsgrößen oder der Komponenten dieser Graben ausgewertet werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in separaten, voneinander unabhängigen Korrekturstufen (K1, K2, K3) Fahrzeug zustandsgrößen oder Komponenten dieser Graben gewichtet werden, indem die durch die auf Basis der Reifensensorik gemessene vx1,vy1)mit(#1, entsprechenden, durch herkömmliche Sensorik gewonnenen und/oder von der momentanen Fahrsituation, von den Motormomenten etc. bestimmten Grö#en (#2, vx2, vy2) zusammensetzt und die zusammengesetzten Graben als korrigierte Größen (T, vx, vy) weiterverarbeitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dal3 die auf Basis der Reifenkräfte bzw. der Reifensensorik gemessenen Grö#en (#1, vx1, vy1) und die mit der herkömmlichen Sensorik gewonnenen und/oder von der momentanen Fahrsituatin (#2,vx2,vy2)Grö#en gewichtet (Faktoren k,, k2, k3) und die gewichteten Graben zur Bildung der korrigierten Größen (T, vx, vy) zusammengesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die Längskomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit und die Querkomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in separaten Korrekturstufen (K1, K2, K3) gewichtet und zur Bildung der korrigierten Grö#en (#, vx, vy) in Addierern (17,18,19) mit den durch die herkömmlichen Sensorik gewonnenen und/oder von der momentanen Fahrsituation abhängigen, ebenfalls gewichteten Graben zusammengesetzt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Fahrzeugzustandsgrö#en (#, vx, vy) die auf Basis der Reifenkräfte ermittelten Grö#en (#, vx1, vy1) in jedem Rechenschritt (tn, l) durch Korrelation mit den aktuellen, mit Hilfe der herkömmlichen Sensorik gewonnenen und/oder von der momentanen Fahrsituation abhängigen Grö#en nach den Gleichungen (9,14,18) aktualisiert werden, mit tnftY1tni2tn bzw. =fvx(y)[Vx1(y1)(tn),vx2(y2)(tn)](13,17)vx(y)(tn) wobei die Komponenten #1 (tn), vx1(y1)(tn) auf Basis der Reifenkräfte, die vx2(y1)(tn)mitHilfe#2(tn), der konventionellen Sensorik etc. gewonnen werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dal3 die auf Basis der Reifenkräfte ermittelten (tn+1),vx1(tn+1),(#1 vy1(tn+1)) durch aktuelle Schätzung auf Basis der momentanen, aktuellen vx(tn),(#(tn), vy (tn)), quasi als Anfangswerte fUr den nächsten Berechnungsschritt ausgewertet werden, berechnet werden.
Description:
Verfahren zum Bestimmen von Zustandsgrößen eines Kraftfahr- zeuges Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Ober- begriff des Anspruches 1 beschriebenen Art. Solche Zustands- graben werden insbesondere zum Realisieren oder Verbessern von Kraftfahrzeug-Regelungssystemen benötigt, nämlich von Antiblockiersysteme (ABS), Antriebsschlupfregelungen (ASR), Systeme zur elektronischen Regelung der Bremskraftverteilung (EBV), zur Giermomentenregelung (GMR), zur Fahrstabilitäts- regelung (ASMS, FSR, FDR), zur Fahrwerksregelung (FWR) und von anderen.

Aus der Europäischen Patentschrift EP 0 444 109 B1 ist be- reits ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines Kraft- fahrzeugs bekannt, das auf der Erfassung von Reifenabdrücken beruht. Neben Reifensensoren, die den Reifenlatsch erfassen, werden noch andere Sensoren zum Erfassen der Raddrehgeschwindigkeiten, des Lenkeinschlags, der Lage der Radaufhängungen, der Schwerpunktsbeschleunigung usw. verwen- det. Dieses bekannte Regelverfahren sieht vor, daß mittels der Reifenabdrucksensoren die Kraft und Momente gemessen werden, die auf die einzelnen Reifen einwirken. Diese Meß- ergebnisse werden zusammen mit den Informationen, die die anderen Sensoren liefern, dazu genutzt, die Bewegung des Kraftfahrzeuges zu steuern. Das Verfahren ist insbesondere fur Fahrzeuge vorgesehen, bei denen alle Rader angetrieben werden und gelenkt werden können.

Aus der DE 39 37 966 C2 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Kraftschlußverhältnisse zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahn bekannt, bei dem die in dem Fahrzeugreifen in einer horizon- talen Richtung und in Normalrichtung beim Durchlaufen des Reifenlatsches auftretenden lokalen Verformungen erfaßt und zur Ermittlung der auf die Reifen wirkenden Kraft ausge- wertet werden. Der Kraftschlußbeiwert wird dann aus dem Ver- hältnis der Horizontalkraft zur Normalkraft bestimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf Basis solcher Reifensensorik Fahrzeugzustandsgrößen zu bestimmen, die insbesondere fur Kraftfahrzeug-Regelungssy- steme verwertbar sind und die in bezug auf Genauigkeit und Zuverlässigkeit die hohen Anforderungen solcher Systeme er- fullen.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe mit dem im Anspruch 1 beschriebenen Verfahren gelöst werden kann, des- sen Besonderheit darin besteht, daß auf Basis der Meßgrößen, die mit Hilfe von Reifenkraftsensoren ermittelt werden und die Reifen-Längskräfte und-Seitenkräfte sowie die Reifen- Aufstandskräfte wiedergeben, unter Einbeziehung von in Kor- rekturstufen bestimmten, geschätzten und/oder errechneten Korrekturgrößen die Gierwinkelgeschwindigkeit und/oder-be- schleunigung, der Lenkwinkel und der Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugbeschleunigung ermittelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Fahrzeug- zustandsgrößen und eine darauf aufbauende Regelung geht also von den direkt am Reifen auftretenden Momenten und Kräften aus. Schon dadurch werden alle Einflußgrößen erfaßt und Fehlinterpretationen, die auf mehrdeutige Sensorsignale oder Verarbeitungsfehler zuruckgehen, vermieden oder erschwert.

Durch die Berücksichtigung von Korrekturgrößen wird die Si- cherheit und Zuverlässigkeit der Bestimmung von Fahrzeug- zustandsgrößen und die Berücksichtigung der jeweiligen Fahr- situation noch wesentlich erhöht bzw. verbessert.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung werden in den Korrekturstufen die von den Reifenkräften ab- hängigen, mit den Reifensensoren ermittelten Größen, Zwischengrößen und die Komponenten dieser Graben in Ahan- gigkeit von weiteren Me#grö#en, die z. B. mit konventionellen Sensoren, wie Raddrehzahlsensoren, usw. ermittelt wurden, und/oder mit Größen, die die momentane Fahrsituation (wie Kurvenfahrt, Geradeausfahrt, Reibbeiwert etc.) wiedergeben, gewichtet. Zusätzlich können erfindungsgemä# in den Korrek- turstufen noch weitere Größen, die von den Motormomenten, der Motordrehzahl, der Getriebe-Gangstufe usw. abhängen, erfaßt und zur Gewichtung der Fahrzeugzustandsgrößen ausge- wertet werden. Dadurch läßt sich z. B. eine sehr weitgehende, sehr genaue Anpassung der Regelung an sehr unterschiedliche Situationen erzielen. Außerdem wird die Fehlersicherheit und das rechtzeitige Erkennen eventueller Defekte erhöht.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Fahrzeugzustandsgrößen oder Komponenten dieser Graben in separaten Korrekturstufen gewichtet, indem die durch die Reifensensoren bestimmte Graben mit entsprechenden, durch herkömmliche Sensorik und/oder durch die momentane Fahrsi- tuation bestimmten Graben zusammengesetzt und die zusammen- gesetzten Graben als korrigierte Meßgrößen weiterverarbeitet werden. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Gierwinkelgeschwindigkeit, die Längskomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit und die Querkomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit in separaten Korrekturstufen zu er- fassen und auszuwerten. weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefug- ten Abbildungen hervor.

Es zeigen : Fig. 1 in symbolisch vereinfachter, perspektivischer Dar- stellung einen Fahrzeugreifen und die an der Aufstandsfläche angreifenden Kraft, Fig. 2 schematisch die Aufsicht auf ein Fahrzeug, Fig. 3 im Diagramm die Abhängigkeit des Schräglaufwinkels eines Rades von der Reifen-Seitenkraft und der Reifen-Aufstandskraft, Fig. 4 im Blockschaltbild oder Funktionsbild die wichtig- sten Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und Fig. 5 a) bis c) in symbolischer Darstellung Komponenten und Eingangsgrößen der Korrekturstufen der Schaltung nach Fig. 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Verwendung von Reifensensoren, mit denen die auf die Reifen ausgeubten, auf die Fahrbahn übertragenen Kräfte gemessen werden. In Fig. 1 sind symbolisch die an der Aufstandsfläche eines Rei- fens auftretenden, mit Reifen-Kraftsensoren gemessenen Kraftkomponenten dargestellt. Mit FB ist die Reifen-Langs- kraft, mit Fs ist die Reifen-Seitenkraft und mit G die Auf- standskraft bezeichnet. Diese Kraft werden individuell fUr jedes Rad 1-4 ermittelt und ausgewertet. Die Indizes i (i= 1... 4) weisen auf die einzelnen Räder hin ; in Überein- stimmung mit der symbolischen Darstellung in Fig. 2 werden üblicherweise das linke Vorderrad mit dem Index 1, das rech- te vorderrad mit 2, das rechte Hinterrad mit 3 und das linke Hinterrad mit 4 bezeichnet.

Der Fig. 2 ist außerdem die Definition der übrigen der hier verwendeten physikalischen Graben zu entnehmen. Von besonde- rem Interesse sind die Schraglaufwinkel ai, wobei der Index i das jeweilige Rad bezeichnet, der Schwimmwinkel , der ein Mats fur die Stabilität des momentanen Fahrzustandes ist und daher die Abweichung von der Fahrzeuglängsrichtung ausdruckt. Mit v ist der Gierwinkel bezeichnet, mit b der Lenkwinkel. Der Abstand des Fahrzeugschwerpunkts von der Mitte der Vorderachse ist mit 1v, der Abstand dieses Schwer- <BR> <BR> <BR> punktes von der Mitte der Hinterachse mit 1H bezeichnet. Die Spurweite ist Sw genannt.

In den Figuren und in den folgenden Erläuterungen werden durch einen tuber dem Symbol angeordneten Punkt die erste zeitliche Ableitung einer physikalischen Größe, durch zwei Punkte die zweite zeitliche Ableitung dargestellt.

Auf Basis der mit den Reifensensoren ermittelten Langes-un Seitenkräfte FB1... FB4, FS1... Fs4 und der Aufstandskräfte G1... G4 werden folgende Fahrzeuggrößen ermittelt : =Geschwindgkeit,Beschleunigungvx,vx des Fahrzeugs in Längsrichtung vy, vy-Geschwindigkeit bzw. Beschleuni- gung des Fahrzeugs in Querrich- tung ai-Schraglaufwinkel fur das Rad i<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Schwimmwinkel Gierwinkelgeschwindigkeit3= 6 Lenkwinkel.

Fig. 3 veranschaulicht die Abhängigkeit des Schräglaufwin- kels ai eines Fahrzeugrades, nämlich des Rades i, von den auf das jeweilige Rad einwirkenden Reifen-Seitenkraft Fsi. Als Parameter der dargestellten Kurven ist die jeweilige Auf- standskraft Gi fUr verschiedene Situationen angegeben. Bei relativ geringer Aufstandskraft (von z. B. 1500 N) führt be- reits eine relativ geringe Reifen-Seitenkraft zu einem hohen Schraglaufwinkel ai, wahrend z. B. bei einer hohen Aufstands- kraft Gi = 5500 N der durch eine bestimmte Reifen-Seiten- kraft hervorgerufene Schräglaufwinkel sehr viel geringer ist. Hohe Aufstandskräfte wirken sich also auf die Fahrsta- bilität eines Fahrzeugs gunstig aus. Bei relativ geringer Aufstandskraft der Roder hat bereits eine verhältnismä#ig geringe Reifen-Seitenkraft einen hohen Schräglaufwinkel ai zur Folge.

Die Schaltungsanordnung oder Funktionsdarstellung nach Fig. 4 enthält eine Eingangsschaltung 2, in der die Gierwinkel- beschleunigung T nach einer Gleichung (1) errechnet wird.

Hierzu werden der Schaltung 2, wie dies durch die zur Schal- tung 2, in der die Berechnung nach der Gleichung (1) stattfindet, führenden Pfeile angedeutet ist, die benötigten <BR> <BR> <BR> Eingangsrö#en Fsi, FBi, der Lenkwinkel b und das Trägheits- moment J zugeführt. Dieses Trägheitsmoment J wird entweder als eine von der Fahrzeugkonstruktion abhängige Konstante vorgegeben oder auf Basis der Aufstandskräfte G1 bis G4 er- rechnet, wobei ein Massenverteilungsmodell, das durch den gestrichelten Block 3 symbolisiert ist, zur Anwendung kommen kann. Außerdem sind, wie den zu dem Block 2 fuhrenden Signal-Pfeilen zu entnehmen ist, der Abstand lv des Fahrzeug-Schwerpunktes von der Mitte der Vorderachse (V) sowie der Abstand 1H dieses Schwerpunktes von der Mitte der Hinterachse (H) als Eingangsgrößen erforderlich.

Die vorliegenden Betrachtungen und Berechnungen sind der Einfachheit halber auf eine Fahrzeug-, Fahr-und Fahrbahn- ebene beschränkt. Zur noch genaueren Erfassung und Analyse der Vorgange konnte in im Prinzip gleicher Weise auch die Neigung des Fahrzeugs oder das Wanken bzw. die Vertikalbewe- gung in die Berechnungen einbezogen werden.

FUr die Verarbeitung der Eingangssignale in der Schaltung 2 gilt (Gleichung 1) : J# = -FsV 1v cos # -FBV 1v sin #+ FSH 1H + o, 5 (FS2-FS,) SW sin <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 6 + (FB4-FB3) SW/2 + 0,5 (FB1 - FB2) SW cos# (1) Die einzelnen Graben in dieser Gleichung (1) sind wie folgt definiert : FS1+FS2;FSH=FS3+FS4FSV= FB1+FB2;FBH=FB3+FB4FBV= <BR> <BR> <BR> FS-FSV + FSH<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> "Sw"bedeutet"Spurweitew' Aus der Gierwinkelbeschleunigung v wird nach Fig. 4 durch einen Integrationsoperator 4 die Gierwinkelgeschwindigkeit #1 gewonnen. Nach Korrektur mit Hilfe einer Schaltung 5 (Korrekturstufe K1), deren Wirkungsweise und Bedeutung nach- folgend anhand der Figur 5a erläutert werden, steht am Aus- gang dieser Korrekturstufe ein die Gierwinkelgeschwindigkeit <BR> <BR> <BR> T darstellendes Signal zur Verfügung. T ist also eine kor- rigierte Größe, die aus der von den Reifenkräften abgeleite- ten Gierwinkelgeschwindigkeit T1 unter Berücksichtigung von Anfangswerten und Korrekturwerten unterschiedlicher Art, wie nachfolgend anhand der Fig. 5 noch näher erläutert wird, gewonnen wurde.

Denkbar wäre auch ein Verzicht auf diese Korrektur in der Schaltung 5, wenn auf andere Weise im Regelsystem das in besonders ungunstigen Situationen mögliche Auftreten von Fehlmessungen oder Fehlinterpretationen verhindert werden könnte oder wenn das Auftreten solche Fehler mit Sicherheit zu erkennen wäre.

In einer Schaltung oder Stufe 6 wird nun nach der Beziehung (Gleichung 2) # = # LH'/v - (α3 + a4)/2 (2) <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> mitL-12+1S<BR> H H 4 W<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> aus der Gierwinkelgeschwindigkeit T unter Berücksichtigung des Schraglaufwinkels a3, a4 der Hinterräder und der Fahr- zeuggeschwindigkeit v der Schwimmwinkel ß errechnet. Der Abstand 1H des Schwerpunktes von der Mitte der Hinterachse und die Spurweite mussen hierzu ebenfalls bekannt sein. Die Schraglaufwinkel a3, a4 der Hinterräder werden mit Hilfe ei- ner Schaltung 7 oder von entsprechenden Algorithmen bzw.

Programmschritten (siehe auch Fig. 3) aus den an den Hinter- rader gemessenen Reifen-Seitenkraften FS3, FS4 und den Auf- standskräften G3, G4 bestimmt.

Der Schwimmwinkel Aufschlu#überdenLenkwinkel#gibt Der Lenkwinkel wird mit Hilfe einer Schaltung 8 ermittelt, in der der Lenkwinkel # aus dem Schwimmwinkel ß, der Gierwinkelgeschwindigkeit #, der Fahrzeuggeschwindigkeit v und den Schraglaufwinkeln al, a2 der Vorderräder unter Be- rucksichtigung des Abstandes lv zwischen dem Schwerpunkt und der Mitte der Vorderachse und der Spurweite Sw errechnet wird. FUr den Rechenprozeß in der Schaltung 8 gilt die Be- ziehung (Gleichung 3) : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> (α1+α2)/2+ß+#Lv'/v(3)#= <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> mit Lv'= (lv2 + S 2/4) 1/2<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Die Schräglaufwinkel a1, a2 der Vorderräder werden wiederum aus den jeweiligen Reifen-Seitenkraftkomponenten FSl, FS2 ermittelt.

Die Schwimmwinkelgeschwindigkeit ß, der Lenkwinkel 6, die Gierwinkelgeschwindigkeit #, die Quergeschwindigkeit und die Reifen-Langskrafte FBi sowie die Reifen-Seitenkrafte Fsi bestimmen die Längskomponente der Fahrzeugbeschleunigung vx, wobei die Masse m nach der Beziehung (Gleichung 4) m = (G1 + G2 + G3 + G4)/g (4) aus den Aufstandskräften G1 bis G4 die errechnet und ausge- wertet wird. Eine Schaltung 9 symbolisiert die Rechenvorgän- ge zur Bestimmung der Längskomponente vx der Fahrzeugbeschleunigung nach der Beziehung (Gleichung 5) : VX = 1/m (FSV sin # - FBV cos # - FBH) + vy (# + #) (5) Nach Integration in einem Block 11 und Korrektur in einer Schaltung 12 (Korrekturstufe K2) wird aus der Längsgeschwin- digkeit vxl des Fahrzeugs die korrigierte Längskomponente der Fahrzeuggeschwindigkeit VX gewonnen.

Die Querkomponente Vy der Fahrzeugbeschleunigung wird, analog zur Langskomponente vx, mit Hilfe einer Schaltung 13 gewon- nen, in der die Querkomponente vy nach folgender Beziehung (Gleichung 6) bestimmt wird : vy = 1/m (-Fsv Cos 6-FBV sin b Es schließt sich wiederum eine Integration in dem Block 14 an, die zur Ermittlung der Fahrzeug-Quergeschwindigkeit v,, l führt. Zur Korrektur (K3) ist eine Schaltung 15 vorgesehen, an deren Ausgang die Querkomponente vy der Fahrzeuggeschwin- digkeit zur Verfügung steht. Schließlich werden die beiden Komponenten vu, vu in einer als Block 16 dargestellten Schal- tung zusammengefuhrt, in der auf Basis einer Gleichung (7) (vx2+vy2)1/2(7)v= die Fahrzeuggeschwindigkeit v aus der Summe der Quadrate beider Komponenten gewonnen wird.

Die Korrekturen in der Korrekturstufe K2 und/oder in der Korrekturstufe K3 sind, ebenso wie die Korrekturen in K1, eventuell entbehrlich oder könnten durch unabhängig von den momemtanen Werten der Geschwindigkeits-Längs-und-Querkom- ponenten VX bzw. vy ermittelt werden.

Fig. 5 dient zur Erläuterung der prinzipiellen Wirkungsweise der Korrekturstufen K1, K2 und K3 der Schaltungsanordnung nach Fig. 4. In ihrer prinzipiellen Wirkungsweise und ihrem Aufbau sind die drei Stufen gleich, wie auch aus dem folgen- den hervorgeht. Natürlich werden solche Schaltungen bei Ver- wendung programmgesteuerter Schaltungen durch Programm- schritte oder Programmteile realisiert.

In der Stufe K1, die in Fig. 5a dargestellt ist, wird die <BR> <BR> Gierwinkelgeschwindigkeit T grundsätzlich nach der Beziehung<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> f#[#1(tn),#2(tn)](8)#(tn)= gewonnen. In dieser Formel bedeuten tn den betrachteten Zeit- punkt oder Ermittlungszeitpunkt, die Komponente 91 (tu) die zum Zeitpunkt n ermittelte Gierwinkelgeschwindigkeit auf Basis der gemessenen Reifenkräfte. Die Komponente T2 (tn) bezeichnet die auf Basis der konventionellen Radsensorik, mit Hilfe von Motormomentsensoren, Motordrehzahlsensoren usw. und gewonnenen und errechneten Einfluß-und Korrektur- größen. Auch andere, in dem System verfugbare Informationen können zusätzlich ausgewertet werden, d. h. bei der Bildung der Komponente T2 (tn) berucksichtigt werden. Solche zusätzli- chen Informationen werden beispielsweise tuber interne Bus- Verbindungen, an die auch andere KFZ-Regelungssysteme und Sensoren angeschlossen sind, geliefert. Die momentan einge- legte Gangstufe ist ein Beispiel fUr eine weitere Einfluß- größe.

Figur 5a veranschaulicht das Zusammenwirken der einzelnen Einfluß-und Korrekturgrößen. In einem Addierer 17 werden die aus den Reifenkräften abgeleitete, gewichtete Kompomnen- te lkl und die aus den übrigen Informationen gewonnene, ebenfalls gewichtete Komponente #2 (1-k1) zusammengesetzt.

Die Gierwinkelgeschwindigkeitskomponenten werden im Arbeits- takt oder Verarbeitungstakt korrigiert. Es gilt nach Glei- chung (9) : Es wird grundsätzlich die beste aktuelle messung und Scat- zung der Gierwinkelgeschwindigkeit dem nächsten Berechnungs- schritt (n+l) als Anfangswert zugrunde gelegt.

In der Größe T sind die momentan vorhandenen, aus der kon- ventionellen Sensorik und aus den anderen Quellen hergelei- teten, z. B. tuber die Bus-Verbindung zur Verfügung gestellten und je nach Situation, Fahrzeugtyp, Antriebsart usw. gewich- teten Informationen enthalten. FUr ein Fahrzeug mit Front- antrieb gilt beispielsweise 'z(t)-(3-4)Sw1/(1+v2/vH2)( FUr ein Fahrzeug mit Heckantrieb gilt dagegen : =(v2-v1)/(Swcos#)#1/(1+v2/vCH2)(11)#2(tn) mit (v1-v2)(1v+1H)/Sw= =1"'f'1H2-'v-'HItlCHl.H-C"I.v In diesen Formeln sind cv, CH die Seitenkraft-Schraglauf- winkelbeiwerte fur die Vorderräder (V) und fUr die Hinterrä- der (H).

Der Einflu# der aus der konventionellen Reifensensorik und den übrigen Informationen abgeleiteten Graben auf das Regel- geschehen wird entweder durch einen konstanten Wert ki oder durch einen variable, von der Fahrsituation abhängigen Wert (k1 = f (FS)) korrigiert, wobei grundsätzlich eine Korrektur der Meßwerte oder eine Kompensation der fehlenden oder der relativ unsicheren Informationen tuber andere, aus der her- kömmlichen Sensorik und/oder aus den übrigen Informations- quellen abgeleiteten Erkenntnissen stattfindet.

FUr die Korrekturstufen K2, K3 gilt entsprechendes. In der Korrekturstufe K2 nach Fig. 5b wird in prinzipiell gleicher Weise wie in der Stufe K1 die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit nach der Beziehung fvx[vx1(tn),vx2(tn)](13)vx(tn)= ermittelt, wobei wiederum die Komponente vXl (tn) die auf Basis der gemessenen Reifenkräfte ermittelten Informationen dar- stellt und die Komponente vX2 (t) die aus der konventionellen Sensorik, insbesondere Radsensorik, und den anderen Quellen entnommenen, z. B. tuber die Bus-Verbindung angelieferten In- formationen enthält und verarbeitet.

Es wird wiederum der Regelung der aktuelle, d. h. im Augen- blick beste, durch Messung, Schätzung, Approximation usw. ermittelte Wert nach der Beziehung zugrunde gelegt.

In einer bestimmten Situation konnte beispielsweise gelten : =VREF,ABS(15)vx2(tn) Die Größe VREF, ABS wäre in diesem Fall die von einem Anti- blockiersystem (ABS) zur Verfugung gestellte, dort errechnete Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit. FUr die Funktion fvx gilt dann =k2xvx1+(1-k2)vx2fvx[x1,vx2] 0 < k2 < 1 In diesem Fall ist k2 eine Konstante oder eine Funktion der Fahrsituation ; beispielsweise wird k2 = 0 oder nähert sich 0 an, wenn eine stabile Fahrsituation erkannt wurde ; eine sol- che stabile Situation liegt z. B. unter folgenden Bedingungen vor: (FS#0;v1,v2,v3,v4sindannähernd-Geradeausfahrt gleich) -Das Motormoment wird vollständig für die Traktion einge- setzt: 2isFB,links=2isFB,rechts(16)Mmot= mit is = Getriebe-Übersetzungsfaktor Je nach Situation und zur Verfiigung stehenden Me#daten können auch andere Kriterien als Hinweis auf eine stabile Fahrsitua- tion ausgewertet werden.

Fig. 5c, die die Korrekturstufe K3 widergibt, dient zur Her- leitung der Fahrzeugquergeschwindigkeit Vy (tn). Analog zur oben geschilderten Errechnung der Fahrzeuglängsgeschwindig- keit gilt fUr die Fahrzeugquergeschwindigkeit ganz allgemein die Beziehung : fvy[y1(tn),vy2(tn)](17),vy(tn)= wobei entsprechend den anhand der Korrekturschaltung K2 beschriebenen Zusammenhängen die Komponente vy1 dieser Bezie- hung die auf Basis der gemessenen Reifenkräfte ermittelte Fahrzeugquergeschwindigkeit darstellt. vy2 ist wiederum die von den übrigen Informationen abhängige Komponente ; es gilt in analoger Weise das oben im Zusammenhang mit der Errechnung der Ausgeführte.vx2 FUr die fortlaufende Berechnung und Aktualisierung der Ergeb- nisse gilt Folglich ist vy2]=k3vy1+(1-k3)vy2(19)fvy[vy1, 0 < k3 < 1 k3 ist auch in diesem Fall eine Konstante oder eine Funktion der Fahrsituation, die in derzuvor erläuterten Weise ermit- telt wird.

Zurück zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 5a : Die Komponente wird nach Fig. 5a mit Hilfe einer Schaltung oder einer durch Programmierung realisierten Funktion 20 errechnet, wo- bei die Berechnungen auf Basis von Informationen und Signalen durchfuhrt werden, die mit den konventionellen Drehzahlsensoren und/oder mit anderen bekannten Informationsquellen und Sensoren gewonnen wurden. Als Bei- spiel für Eingangsgrö#en sind in Fig. 5a das aktuelle Motor- moment Mm, t, die Motordrehzahl Nm,,,, die speziellen Bedingun- gen fur die Ubertragung des Motormomentes auf die Strate (z. B. der eingelegte Gang) und andere Gegebenheiten-symbo- lisiert durch den Eingangspfeil #Info# -, die die Auswirkung des Motormomentes auf das Raddrehverhalten beeinflussen, an- gegeben. Dies sind wichtige Graben zur Erfassung des momentanen dynamischen Zustandes des Fahrzeugs.

Bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs, bei der die Seiten- kräfte naturgemäß klein sind, bei einer Kurvenfahrt, bei ho- hen und bei niedrigen Reibbeiwerten, bei homogener und inho- mogener Fahrbahn, bei geringen und bei hohen Geschwindigkei- ten usw. ergeben sich jeweils unterschiedliche Fahrsituatio- nen, die auf die Aussagekraft der tuber die Reifensensorik ermittelten Fahrzeugzustandsgrößen im Vergleich zu den Kom- pensationsgrößen großen Einfluß besitzen. Daher ist es zweckmäßig, die Komponente #1, die aus der Reifensensorik abgeleitet ist, und die mit herkömmlichen Radsensoren etc. gewonnene Komponente #2, in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Fahrsituationen zu gewichten. Dies geschieht nach Fig. 5a in den Schaltungen oder Programmschritten 21,22. Eine Annäherung von k1 an den Wert 1 bedeutet einen hohen Einfluß bzw. eine hohe Abhängigkeit des Regelgeschehens von den mit der Reifensensorik gemessenen Werten, während ein kleiner Wert von k1 z. B. k1=0 oder nahe 0, eine weitgehende Abhängigkeit der Regelung von den auf andere Weise ermittelten Korrektur-und Kompensationswerten bedeutet.

FUr die Wirkungsweise der Korrekturstufen K2 (Fig. 5b) und K3 (Fig. 5c), die die Schaltungen 23-25 und 26-28 umfassen, gilt prinzipiell das gleiche wie fUr die anhand der Figur 5a erläuterte Korrekturstufe K1. Die mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 gewonnenen Geschwindigkeitskomponenten vx1und vy1, die weitgehend-bis auf die Korrektur in K1 - von den Reifensensorik-Meßwerten abhängig sind, werden mit Hilfe der der Korrekturstufen und Schaltungen nach den Fig. 5b und Fig. 5c in Abhängigkeit von den Grol3en vX2 und vYZ und von den Faktoren k2 und k3 gewichtet.

Die Grö#en vx2 und vy2 sind wiederum von verschiedenen Größen, z. B. von Radsensorsignalen, der Fahrsituation und den zuvor geschilderten Einflüssen oder von fest vorgegebenen Graben abhängig. Die Gewichtung der aus den verschiedenen Quellen und Berechnungsmethoden stammenden Komponenten ist also, in gleicher Weise wie anhand der Fig. 5a beschrieben, von der Fahrsituation und"Treffsicherheit"bzw. Zuverlässigkeit und Genauigkeit der ermittelten Größen abhängig.

Die gewichteten Graben werden nach Fig. Sa in dem Addierer 17, in den Fig. 5b und 5c in Addierern 18 und 19 zusammenge- setzt.

Auf Basis der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Fahrzeugzustandsgrößen lassen sich die eingangs erwähnten Kraftfahrzeug-Regelungssysteme und auch andere entscheidend verbessern. Da die Regelungsgrößen direkt von den Fahrzeugrädern abgeleitet werden und damit unmittelbar die zu regelnde Grole oder Größen erfaßt werden, ist die Gefahr von Fehlinterpretationen und Verfälschungen während des Informations-Verarbeitungsvorgangs vergleichsweise gering.

Diese Sicherheit wird durch die Überwachung und Korrelation mit den auf herkömmlichen Wegen gewonnenen Informationen- dies findet in den Korrekturstufen K1 bis K3 statt-noch entscheidend verbessert, so daß auch extreme Bedingungen erfaßt und Fehlfunktionen unmittelbar erkannt werden. Es ist zu erwarten, daß dadurch der fUr das komplette Regelungssystem erforderliche Gesamtaufwand vergleichsweise gering wird.