Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Querbeschleunigung eines Fahrzeugs, insbesondere als eine Eingangsgröße für ein elektronisches Fahrzeug-Rege¬ lungssystem, z.B. für ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR), eine elektronische Regelung der Bremskraftverteilung (EBV), für eine aktive Fahrwerks- regelung oder für eine Fahrstabilitätsregelung (FSR).

Es leuchtet ein, daß sich in manchen Situationen durch Ein¬ beziehung der Querbeschleunigung in die Berechnung der Re¬ gelgrößen derartiger Regelungssysteme die Regelqualität er¬ heblich verbessern läßt. Aus der Querbeschleunigung ist frühzeitig eine Gefahr für die Fahrstabilität festzustellen. Eine Kurvenfahrt und ihre Richtung ist ebenfalls sofort aus der Querbeschleunigung erkennbar. Manche Regelungssysteme, wie FSR, sind ohne Querbeschleunigungsmessung gar nicht denkbar.

Ferner ermöglicht eine Kenntnis der momentanen Querbeschleu¬ nigung eine Überwachung anderer Komponenten und Sensoren eines Regelungssystems. Beispielsweise läßt sich die Funk¬ tion eines gesonderten Querbeschleunigungsaufnehmers oder

eines Lenkwinkelgebers durch die errechnete Querbeschleuni¬ gung überprüfen. Handelt es sich um ein Regelungssystem, bei dem die unterschiedlichen Abrollumfänge der einzelnen Räder durch Korrekturfaktoren erfaßt und berücksichtigt werden, kann durch Messung der Querbeschleunigung diese Korrektur¬ faktorermittlung überwacht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah¬ ren zu entwickeln, mit dem sich auf einfache Weise, mit ge¬ ringem Aufwand und mit hoher Zuverlässigkeit die Quer¬ beschleunigung eines Fahrzeugs ermitteln läßt.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe mit dem im beigefügten Anspruch 1 beschriebenen Verfahren gelöst werden kann.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Filter- und AnpassungsSchaltung mit Hilfe eines Tiefpasses ein Langzeit-Mittelwert der Differenz zwischen dem Langzeit- und dem Kurzzeit-Korrekturfaktor des jeweili¬ gen Rades gebildet. In Abhängigkeit von dem Langzeit-Mittel¬ wert der übrigen Räder wird ein Teilwert dieses Langzeit- Mittelwertes zur Korrektur des Langzeit-Korrekturfaktors ausgewertet.

Erfindungsgemäß wird also die Querbeschleunigung des Fahr¬ zeugs ausschließlich aus den Informationen errechnet, welche die Radsensoren über das Drehverhalten der einzelnen Fahr¬ zeugräder liefern. Handelt es sich, wie heute üblich, um ein Regelungssystem, bei dem die Berechnungen und Datenverarbei¬ tung durch programmgesteuerte Schaltkreise, wie Mikroprozes¬ soren, Mikrocontroller oder dergl. durchgeführt werden, ist für die erfindungsgemäße Querbeschleunigungsberechnung kei-

nerlei zusätzliche Hardware erforderlich. Der Mehraufwand beschränkt sich auf eine Erweiterung des Programms und evtl. der zugehörigen Speicher.

Die Berechnung der Querbeschleunigung bei Anwendung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens ist im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, die spezielle Sensoren, z.B. Querbeschleunigungs- sensoren und/oder Lenkwinkelgeber usw., benutzen, außeror¬ dentlich genau, weil die Berechnung auf der Ermittlung der Radgeschwindigkeitsunterschiede unter Berücksichtigung der Kurzzeit- und Langzeit-Korrekturfaktoren beruht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefüg¬ ten Abbildungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in schematisch vereinfachter Block- bzw. Prinzip¬ darstellung eine Schaltungsanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1 weitere

Einzelheiten einer Schaltungsanordnung zur Ermitt¬ lung des Kurzzeit- und Laήgzeit-Korrekturfaktors gemäß der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient die Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Das Verfahren setzt die Ermittlung von Korrekturfaktoren voraus, die ein Maß sind für die unterschiedlichen Abrollumfänge der einzelnen Fahr¬ zeugreifen. Für eine exakte Blockierschutz- oder Anfahr¬ schlupfregelung (ABS oder ASR), insbesonders für eine elek-

- 4

tronische Regelung der Bremskraftverteilung (EBV) und auch für andere Regelungssysteme werden diese Korrekturfaktoren ohnehin benötigt.

Grundlage für die Berechnung der Querbeschleunigung Q _FZ bil¬ det der Raddrehzahlunterschied der nicht angetriebenen Ach¬ se. Zunächst wird die Eingangsgröße normiert. Es wird hier als Eingangsgröße der Quotient aus der augenblicklich ge¬ ringsten Radgeschwindigkeit v _mln und der Radgeschwindigkeit eines nicht angetriebenen Rades v _na gebildet. Der obere Schaltungszweig gilt für das nicht angetriebene linke Rad mit der Geschwindigkeit v _nal , der zweite Schaltungszweig für das rechte nicht angetriebene Rad mit der Geschwindigkeit

Eingangsgrößen sind also die Quotienten v _Bin /v _nal und _Bin /v _nar . Mit Hilfe eines Tiefpasses 1 bzw. 1' wird aus der jeweiligen Eingangsgröße v _rain /v _nal bzw. v _rain /v _nar ein Kurzzeit-Korrektur¬ faktor KZ _nal bzw. KZ _nar gebildet (da beide Schaltungszweige identisch aufgebaut sind, wird hier im folgenden nur noch der obere Schaltungszweig beschrieben) .

Im Ausführungsbeispiel, auf den sich Fig. 1 bezieht, wird ein digitales Filter bzw. ein digitaler Tiefpaß (TP1) ver¬ wendet, der bei einer Taktfrequenz von z.B. 7 ms über je¬ weils 16 loops, also über etwa 100 ms (genau: 112 ms), einen Mittelwert des Eingangssignals v _Bin /v _nal berechnet. Das Aus¬ gangssignal dieses Tiefpasses 1 stellt den Kurzzeit-Korrek¬ turfaktor dar

^KZaΛl

(natürlich gilt die entsprechende Formel auch für den Kor¬ rekturfaktor KZ _nar ). In dieser Formel bedeuten

KZ _nal = Mittelwert des Kurzzeit-Korrekturfaktors des nicht angetriebenen linken Rades,

N = Anzahl der Loops bzw. Zyklen, über die der Mittelwert gebildet wird v _mιn = momentan niedrigste Radgeschwindigkeit v _nal = momentane Geschwindigkeit des nicht angtriebenen linken Rades

C = Konstante

In einem Vergleicher und Differenzbilder 2 wird die Abwei¬ chung oder Differenz zwischen einem Langzeit-Korrekturfak¬ tor, hier der Korrekturfaktor LZ _nal des nicht angetriebenen linken Rades, und dem Kurzzeit-Korrekturfaktor KZ _nal ermit¬ telt. Dieser Langzeit-Korrekturfaktor LZ _nal wird hier mit ei¬ ner Filter- und Anpassungsschaltung 3 aus dem Ausgangssignal (D _{na ι} ) des Vergleichers und Differenzbilders 2 gewonnen. Ein¬ zelheiten der Schaltung 3 werden nachfolgend anhand der Fig. 2 erläutert.

In einem Quotientenbilder 4 wird der Quotient aus dem Langzeit- und Kurzzeit-Korrekturfaktor des jeweiligen Rades gebildet. "4" gilt wiederum für das nicht angetriebene linke Rad, der Quotientenbilder 4' ist in entsprechender Weise für das nicht angetriebene rechte Rad zuständig. In einem Diffe¬ renzbilder 5 wird danach die Differenz zwischen den beiden Quotienten KZ/LZ des linken und rechten nicht angetriebenen Rades errechnet. Schließlich wird in einem Schaltblock 6 die Differenz der beiden Quotienten mit dem Quadrat der momenta¬ nen Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeugreferenzgeschwin-

digkeit und außerdem mit einem konstanten Faktor K multipli¬ ziert. Am Ausgang des Multiplikators 6 steht das die Quer¬ beschleunigung des Fahrzeugs wiedergebende Signal Q _rz zur Verfügung. Die Querbeschleunigung O _z wurde folglich mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellte Schaltung - durch Hardware oder durch Programmablauf - nach der Beziehung

ermittelt. Die Konstante K setzt sich aus einer von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit abhängigen Konstanten kl, die im vorliegenden Fall als "1" angenommen wurde, ferner aus einer Konstanten k2, die die Einheiten der einzelnen Rechengrößen berücksichtigt und im vorliegenden Fall einen Wert in der Größenordnung von 10 ^s annahm, und aus der Spurweite SpW nach der Beziehung

K = kl/(k2 x SpW)

zusammen. In der Praxis ist es auch möglich, durch Plausibi- litätsbetrachtungen bzw. in Abhängigkeit von den physika¬ lisch möglichen Werten Grenzwerte für die Querbeschleunigung Q _FZ vorzugeben und in Abhängigkeit von diesen Grenzwerten die K-Faktoren erforderlichenfalls zu korrigieren. Die Querbe¬ schleunigung kann aus physikalischen Gründen maximal einen Wert von "1 g" ("g" ist die Erdbeschleunigung) erreichen.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Filter- und Anpassungsschal¬ tung 3 nach Fig. 1. Der Index "Rl" deutet an, daß dieser Schaltzweig für das Rad Nr. 1 gilt.

Das die Differenz zwischen dem Langzeit- und dem Kurzzeit- Korrekturfaktor des Rades 1 wiedergebende Signal D _R1 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zunächst mit Hilfe eines Bandpasses 7 bewertet bzw. in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gewichtet. Der Bandpaß 7 läßt in einem mittleren Geschwindigkeitsbereich, der hier zwischen 60 km/h und 120 km/h liegt, das Differenzsignal D _Rι in voller Höhe passieren, während unterhalb einer unteren Geschwindig¬ keitsschwelle von 20 km/h und oberhalb einer oberen Ge¬ schwindigkeitsschwelle von 200 km/h eine sehr hohe Dämpfung gegeben ist. Wie symbolisch im Bandpaß 7 angedeutet ist, nimmt die Signaldämpfung im Bereich zwischen 20 km/h und 60 km/h linear ab und im Bereich zwischen 120 km/h und 200 km/h linear zu.

Das Ausgangssignal D' _R1 . des Bandpasses 7, nämlich das gewich- tete Differenzsignal D _R1 . wird in einem digitalen Tiefpaß 8 (TP2) weiterverarbeitet. Es wird ein Langzeit-Mittelwert nach der Beziehung

gebildet , mit

LM _R] = Langzeit-Mittelwert des Rades 1

= Mittelwert der gewichteten Abweichung (D' _R1 ) des Kurzzeit- von dem Langzeitkorrekturfaktor des Rades 1 M = Anzahl der Summierintervalle N.

Im vorliegenden Beispiel wird in Intervallen von ca. 10 Se¬ kunden jeweils ein Langzeit-Mittelwert LM _R1 gebildet.

Eine Dämpfungsschaltung 9 bewirkt, daß nur ein Teil des Langzeit-Mittelwertes LM _R1 weitergeleitet wird. Wie groß die¬ ser Teil ist, hängt u.a. von sogen. Kurvengewichtungsfakto- ren GK ab, die unter Berücksichtigung der Langzeit-Mittel¬ werte der übrigen Räder R2,R3 und R4 mit Hilfe der Dämp¬ fungsschaltung 9 ermittelt und ausgewertet werden. Durch diagonalen, seitenweisen und achsweisen Vergleich der Langzeit-Mittelwerte der einzelnen Räder läßt sich eine zweckmäßige Größe des Gewichtungsfaktors GK ermitteln.

Schließlich wird noch in einem anschließenden Bandpaß 10 radindividuell die Übernahme des Ausgangssignals der Dämp¬ fungsschaltung 9 auf den Langzeit-Korrekturfaktor LZ _R1 be¬ grenzt. Um die Auswirkung eines Überdrehen des Rades auf den Langzeit-Korrekturfaktor abzuschwächen, wird hier das Aus¬ gangssignal der Dämpfungsschaltung 9, wenn diese Größe zwi¬ schen 0 und 10% liegt, vollständig übernommen, wenn sie zwi¬ schen 10 und 20% liegt, auf 10% begrenzt und, wenn sie zwi¬ schen 20 und 30% liegt, zu 10 bis 0% übernommen. Dieser Kur¬ venverlauf, der die Übernahme wiedergibt, ist in dem Bandpaß 10 symbolisch angedeutet.

Das Ausgangssignal des Bandpasses 10 wird in einer Anpas-

sungsschaltung 11 zur Korrektur des Langzeit-Korrekturfak¬ tors LZ _R1 herangezogen, der schließlich von dem Ausgang der Schaltung 11 zu dem Vergleicher und Differenzbilder 2 zu¬ rückgeführt wird. Der Langzeit-Korrekturfaktor wird für je¬ des Rad in der vorstehenden, für das Rad 1 geltenden Funk¬ tionsweise gebildet.