DE10016343C2 - Vorrichtung und Verfahren zur dynamischen Fahrzeugsteuerung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur dynamischen Fahrzeugsteuerung für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur dynamischen Fahrzeugsteuerung für ein Kraftfahr
zeug.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Technik
zur dynamischen Fahrzeugsteuerung für einen dynamischen Fahr
zeugstabilitätssteuerblock zum Durchführen einer Bremskraft-
Verteilungssteuerung für jedes von vorderen bzw. hinteren Rä
dern und/oder linken bzw. rechten Rädern derart, daß ein
Schätzwert eines Gierwinkelgewinns in Übereinstimmung mit ei
nem Zielwert des Gierwinkelgewinns gebracht wird, und einen
Vorderrad-Lenksteuerblock zum Durchführen einer Steuerung über
einen Fahrzeug-Gierwinkel und eine Lateralbewegung auf der
Grundlage einer Fahrzeugbewegungsinformation (bzw. einer dyna
mischen Fahrzeuginformation) wie einer Reifenkurvenkraft als
Ergebnis der Bremskraft-Verteilungssteuerung.
Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. Heisei 5-
105101, veröffentlicht am 27. April 1993, beschreibt beispiel
haft eine früher vorgeschlagene Vierrad-Lenksteuervorrichtung,
bei welcher eine Lenkwinkelverstellung von jedem von Vorder-
und Hinterrädern derart gesteuert wird, daß ein tatsächlicher
Gierwinkel in Übereinstimmung mit einem Ziel-
Gierwinkelverhalten gebracht wird.
Bei der früher vorgeschlagenen Vierrad-Lenksteuervorrichtung
und dem früher vorgeschlagenen Vierrad-Lenksteuerverfahren
wird, selbst wenn das Fahrzeug in einem Kurvenfahrt-
Grenzbereich mit einer verhältnismäßig hohen Querbeschleuni
gung des Fahrzeugs fährt, eine Lenkwinkelverstellung von vor
deren und hinteren Straßenrädern derart gesteuert, daß der an
dem Fahrzeug erzeugte Gierwinkel im Übereinstimmung mit dem
Ziel-Gierwinkelverhalten gebracht wird.
Daher besteht aufgrund der Tatsache, daß das Ziel-
Gierwinkelverhalten in Übereinstimmung mit dem erzeugten Gier
winkel unabhängig von einer Größe der Lenkwinkelverstellung
durch den Fahrer gebracht wird, die Möglichkeit, daß dem Fah
rer ein Lenkmanöver gegeben wird, welches von dem Lenkmanöver,
welches der Fahrer des Fahrzeugs wünscht, verschieden ist.
Ferner würde die Wirkung einer Verringerung einer Untersteuer
tendenz durch ein Erhöhen einer Lenkwinkelverstellung eines
Lenkrads dann, wenn das Fahrzeug, in welchem die oben be
schriebene, früher vorgeschlagene Steuervorrichtung eingebaut
ist, in dem Kurvenfahrt-Grenzbereich fährt, gering sein.
Ferner wurde eine früher vorgeschlagene Fahrzeug-Radbrems-
Steuervorrichtung vorgeschlagen, bei welcher eine Bremskraft-
Verteilungssteuerung derart angewandt wurde, daß ein Schätz
wert eines Stationär-Gierwinkelgewinns in Übereinstimmung mit
einem Zielwert davon gebracht wird, wodurch ein Drehen bzw.
Nach-Außen-Schieben selbst in dem Kurvenfahrt-Grenzbereich
verhindert wird, so daß eine gewünschte Gierwinkel-
Ausgangsgröße in Reaktion auf eine Lenkeingabe durch den Fah
rer des Fahrzeugs erhalten wird. Die Lenkeingabe bedeutet, daß
der Fahrer des Fahrzeugs ein Lenkrad des Fahrzeugs eingeschlagen
hat.
Es sei darauf hingewiesen, daß die früher vorgeschlagene Rad
brems-Steuervorrichtung in der japanischen Patentanmeldung Nr.
Heisei 10-266542, eingereicht in Japan am 21. September 1998,
beschrieben und nicht dem Stand der Technik (unter 35 U.S.C.
102 und 35 U.S.C. 103) zuzurechnen ist.
Bei der anderen früher vorgeschlagenen Radbrems-Steuervorrich
tung eines Fahrzeugs wird die Bremsverteilungssteuerung durch
geführt, um den Stationär-Gierwinkelgewinn des Fahrzeugs in
Übereinstimmung mit dem Ziel-Stationär-Gierwinkelgewinn zu
bringen.
Daher steht die Reifenkurvenkraft derart mit einem Reibkreis
in Zusammenhang, daß eine Dämpfungs-Charakteristik des Gier
winkels gegenüber einem Normalfahrzustand des Fahrzeugs ver
ringert ist.
Wie oben beschrieben, besteht aufgrund der Tatsache, daß eine
Lenkmanöver-Charakteristik (Lenkmanöverfähigkeit) sich ändert,
wenn die dynamische Fahrzeugstabilitätssteuerung lediglich
durch die Bremskraft-Verteilungssteuerung durchgeführt wird,
ebenfalls die Möglichkeit, daß dem Fahrer das Lenkmanöver ge
liefert wird, welches von dem Lenkmanöver, das von dem Fahrer
des Fahrzeugs gewünscht wurde, verschieden ist.
Aus der DE 196 43 197 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfah
ren zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs gemäß den Ober
begriffen der Ansprüche 1 und 14 bekannt, wobei die Steuerung
einer Fahrzeugbewegung zur Verbesserung der Stabilität eines
Kraftfahrzeugs während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs durch
eine Bremskraftsteuerung mit einer Lenkwinkelsteuerung (4 WS-
Steuerung) für den Einschlag der Vorder- und Hinterräder kom
biniert wird. Es wird ein besonderer Wert darauf gelegt, daß
eine stabile Steuerung nicht nur für die 4 WS-Steuerung erfol
gen kann, sondern eine stabile Steuerung auch durch ein Um
schalten auf Werte für eine 2 WS-Steuerung, d. h. für Fahr
zeuge mit Vorderradlenkung, ausgeführt wird, wenn in der 4 WS-
Steuerung eine Abnormalität auftritt. Aufgrund der gewählten
Modelle des Fahrzeugs und der zur Berechnung eines Befehls
werts einer Lenkwinkelverstellung herangezogenen Werte kann es
hier jedoch auch passieren, daß dem Fahrer ein Lenkmanöver ge
liefert wird, welches von dem Lenkmanöver, das von dem Fahrer
des Fahrzeugs gewünscht wurde, verschieden ist, insbesondere
wenn das Fahrzeug in dem Kurvenfahrt-Grenzbereich fährt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur dynamischen Steuerung eines
Fahrzeugs zu schaffen, welches eine gewünschte Gierwinkel-Aus
gangsgröße in Reaktion auf die Lenkeingabe des Fahrers des
Fahrzeugs selbst dann liefert, wenn das Fahrzeug in dem Kur
venfahrt-Grenzbereich fährt, ohne das dem Fahrer das Lenkmanö
ver geliefert wird, welches von dem Lenkmanöver, das der Fah
rer gewünscht hat, verschieden ist, wobei dies durch eine
Gierwinkel-Dämpfungscharakteristik erfolgt, welche generell
die gleiche ist wie die Gierwinkel-Dämpfungscharakteristik des
Normalfahrzustands des Fahrzeugs.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der An
sprüche 1 bzw. 14 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die oben beschriebene Aufgabe kann durch Vorsehen einer Vor
richtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs gelöst wer
den, welche umfasst: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum
Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; einen Lenkwinkelver
stellungssensor, welcher eine Lenkwinkelverstellung eines
Lenkrads eines Fahrzeugs erfaßt; einen Gierwinkelsensor, wel
cher einen Gierwinkel eines Fahrzeugs erfaßt; einen Abschnitt
zur Schätzung eines Gierwinkelgewinns, welcher einen Gierwin
kelgewinn eines Fahrzeugs anhand von erfaßten Werten der Fahr
zeuggeschwindigkeit, des Gierwinkels und der Lenkwinkelver
stellung schätzt; einen Abschnitt zum Einstellen eines Ziel-
Gierwinkelgewinns, welcher einen Zielwert des Gierwinkelge
winns einstellt; einen Abschnitt zur Steuerung einer Bremskraftverteilung,
welcher einen Bremskraft-Befehlswert für je
des eines vorderen linken und vorderen rechten und eines hin
teren linken und hinteren rechten Reifenrads eines Fahrzeugs
berechnet, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des
Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern; einen
Abschnitt zur Steuerung eines Bremsdrucks, welcher einen
Bremsdruck, der auf jedes Reifenrad auszuüben ist, in Überein
stimmung mit dem Bremskraft-Befehlswert für jedes Reifenrad
steuert; eine Lenkbetätigungsvorrichtung der hinteren Reifen
räder, welche dazu dient, die zu lenkenden hinteren Reifenrä
der zu betätigen; einen Abschnitt zur Berechnung eines Be
fehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenrä
der, welcher einen Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der
hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeugge
schwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung berechnet; und ei
nen Abschnitt zur Steuerung einer Lenkwinkelverstellung der
hinteren Reifenräder, welcher eine Betätigung der Lenkwinkel
verstellungs-Betätigungsvorrichtung der hinteren Reifenräder
derart steuert, daß der Befehlswert einer Lenkwinkelverstel
lung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit einer
tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder
gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur
dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs weiter umfaßt: einen Ab
schnitt zur Berechnung einer Reifeninformation, welcher eine
mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang ste
hende Reifeninformation auf der Grundlage der Bremskraft für
jedes Reifenrad und vorher gemessener Reifendaten berechnet;
und einen Abschnitt zur Berechnung von dynamischen Zielvaria
blen eines Fahrzeugs, welcher dynamische Zielvariablen eines
Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeugge
schwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynami
schen Zielmodells eines Fahrzeugs berechnet; und daß der Ab
schnitt zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelver
stellung der hinteren Reifenräder den Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung
der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten
Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstel
lung, den dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, der Rei
feninformation und einem vorher gemessenen gesteuerten dynami
schen Fahrzeugmodell berechnet.
Die oben beschriebene Aufgabe kann ferner gelöst werden, indem
ein Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs ge
schaffen wird, welches umfasst: ein Erfassen einer Fahrzeugge
schwindigkeit; ein Erfassen einer Lenkwinkelverstellung eines
Lenkrads eines Fahrzeugs; ein Erfassen eines Gierwinkels eines
Fahrzeugs; ein Schätzen eines Gierwinkelgewinns eines Fahr
zeugs anhand erfaßter Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit, des
Gierwinkels und der Lenkwinkelverstellung; ein Einstellen ei
nes Zielwerts des Gierwinkelgewinns; ein Berechnen eines
Bremskraft-Befehlswerts für jedes vordere linke und vordere
rechte und hintere linke und hintere rechte Reifenrad eines
Fahrzeugs, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des
Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern; ein
Steuern eines Bremsdrucks, welcher auf jedes der Reifenräder
angewandt wird, in Übereinstimmung mit dem Bremskraft-Befehls
wert für jedes Reifenrad; ein Betätigen der Lenkwinkelverstel
lung der hinteren Reifenräder; ein Berechnen eines Befehls
werts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder ge
mäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der
Lenkwinkelverstellung; und ein Steuern einer Betätigung einer
Betätigungsvorrichtung einer Lenkwinkelverstellung der hinte
ren Reifenräder, um den Befehlswert einer Lenkwinkelverstel
lung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit einer
tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder
zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur dy
namischen Steuerung eines Fahrzeugs weiter umfaßt; ein Berech
nen einer Reifeninformation, welche mit einer dynamischen
Fahrzeuginformation in Zusammenhang steht, auf der Grundlage
der Bremskraft für jedes Reifenrad und vorher gemessener Rei
fendaten; ein Berechnen dynamischer Zielvariablen eines Fahr
zeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeugge
schwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynami
schen Ziel-Fahrzeugmodells; und ein Berechnen eines Befehls
werts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder ge
mäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der
Lenkwinkelverstellung, der dynamischen Zielvariablen eines
Fahrzeugs, der Reifeninformation und einem vorher gemessenen
gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodell.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung
zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs bei einem be
vorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm einer in
Fig. 1 dargestellten (dynamischen) Fahrzeugbewegungs-
Steuervorrichtung.
Fig. 3 ist ein Kennliniendiagramm, welches eine Beziehung zwi
schen einem Zielwert eines Stationär-Gierwinkelgewinns
und einem Schätzwert des Stationär-Gierwinkelgewinns
darstellt.
Fig. 4A und 4B sind Kennliniendiagramme, welche Ergebnisse
von Simulationen bezüglich Frequenzgang-Kennlinien von
Gewinn und Phase eines Gierwinkels, wenn ein Fahrzeug
mit Vorderradlenkung, in welches die Vorrichtung zur
dynamischen Steuerung des Fahrzeugs in dem in Fig. 1
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel eingebaut
ist, und ohne Durchführung einer Bremskraft-
Verteilungssteuerung auf einer Straßenoberfläche mit
niedriger Reibung fuhr, darstellen.
Fig. 5A und 5B sind Kennliniendiagramme, welche die Ergebnis
se von Simulationen bezüglich Frequenzgang-Kennlinien
von Phase und Gewinn des Gierwinkels, wenn das Fahr
zeug, in welches die Vorrichtung zur dynamischen Steue
rung eines Fahrzeugs in dem in Fig. 1 dargestellten be
vorzugten Ausführungsbeispiel eingebaut ist, mit einer
Stationär-Gierwinkelgewinn-Bremssteuerung auf einer
Straßenoberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten
fuhr, darstellen.
Fig. 6A, 6B, 6C und 6D sind vergleichbare Kennliniendiagram
me, welche die Ergebnisse von Simulationen bezüglich
Lenkeingabe-Antwortkennlinien, wenn das Fahrzeug, in
welches die Vorrichtung zur dynamischen Fahrzeugsteue
rung in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eingebaut
ist, in einem normalen Fahrzustand des Fahrzeugs auf
einer Straßenoberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten
und auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem Reibungs
koeffizienten mit Durchführung der Stationär-
Gierwinkelgewinn-Bremssteuerung fuhr, darstellen.
Fig. 7A, 7B, 7C und 7D sind vergleichbare Kennliniendiagram
me, welche die Ergebnisse von Simulationen bezüglich
Lenkeingabe-Antwortkennlinien, wenn das Fahrzeug, in
welches die Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines
Fahrzeugs in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einge
baut ist, mit lediglich der Durchführung der Stationär-
Gierwinkelgewinn-Bremssteuerung bzw. mit Durchführungen
sowohl der Stationär-Gierwinkelgewinn-Bremssteuerung
als auch einer Gierwinkel-Dämpfungscharakteristik-
Steuerung mittels eines Vierrad-Lenksteuersystems fuhr,
darstellen.
Nachfolgend wird auf die Zeichnung Bezug genommen, um die ein
Verständnis bezüglich der vorliegenden Erfindung zu erleich
tern.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtsystemanordnung einer Vorrichtung zur
dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs in einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet 1-1 einen Lenkwinkelsensor (welcher auch
als Lenkwinkelverstellungssensor bezeichnet wird), welcher im
mer dann ein Impulssignal ausgibt, wenn ein Fahrer des Fahr
zeugs ein Lenkrad des Fahrzeugs durch eine vorbestimmte Lenk
winkelverstellung einschlägt, 1-2 bezeichnet einen Fahrzeugge
schwindigkeitssensor, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit er
faßt, 1-3 bezeichnet einen Gierwinkelsensor, welcher einen
Gierwinkel (eine Gierwinkelgeschwindigkeit) des Fahrzeugs (der
Fahrzeugkarosserie) erfaßt, 2-1 bezeichnet eine Bremsenbetäti
gungsvorrichtung, 2-2 bezeichnet eine Lenkbetätigungsvorrich
tung hinterer Reifenräder, welche dazu dient, zu lenkende hin
tere Reifenräder zu betätigen, und 3-1 bezeichnet eine (dyna
mische) Fahrzeugbewegungs-Steuervorrichtung.
Die dynamische Fahrzeug-Steuervorrichtung 31 umfaßt einen Mi
krocomputer, welcher, was die Hardware anbelangt, gewöhnlich
eine CPU (Zentraleinheit), einen ROM (Nur-Lese-Speicher), ei
nen RAM (Schreib-Lese-Speicher), E/A-Anschlüsse und einen ge
meinsamen Bus aufweist.
Fig. 2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm der in Fig. 1 darge
stellten Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahr
zeugs.
Der Lenkwinkelsensor 1-1 erfaßt eine Lenkwinkelverstellung des
Lenkrads, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1-2 erfaßt die
Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs bezüglich einer hinteren
Fläche, auf welcher das Fahrzeug fährt, der Gierwinkelsensor
1-3 erfaßt den Gierwinkel des Fahrzeugs, die Bremsenbetäti
gungsvorrichtung 2-1 übt einen Bremsdruck auf jedes bzw. ein
beliebiges bzw. zwei des vorderen linken und vorderen rechten
und des hinteren linken und hinteren rechten Reifenrads in
Übereinstimmung mit einem von der Fahrzeugbewegungs-
Steuervorrichtung 3-1 ausgegebenen Steuersignal der Bremsenbe
tätigungsvorrichtung aus. Die Lenkbetätigungsvorrichtung 2-2
der hinteren Reifenräder verleiht dem hinteren linken und dem
hinteren rechten Reifenrad eine Lenkwinkelverstellung der hin
teren Reifenräder in Übereinstimmung mit einem Steuersignal
der Lenkbetätigungsvorrichtung der hinteren Reifenräder von
der Fahrzeugbewegungs-Steuervorrichtung 3-1.
Die dynamische Fahrzeug(bewegungs)-Steuervorrichtung 3-1 emp
fängt Sensor-Ausgangssignale von jedem der Sensoren 1-1, 1-2,
und 1-3 und gibt die oben beschriebenen Steuersignale an die
Bremsenbetätigungsvorrichtung 2-1 und die Lenkbetätigungsvor
richtung 2-2 der hinteren Reifenräder aus.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Fahrzeugbewegungs-
Steuervorrichtung 3-1 schätzt ein Abschnitt 501 zur Schätzung
eines Stationär-Gierwinkelgewinns einen Gierwinkelgewinn in
einem stationären Zustand (Stationär-Gierwinkelgewinn) des
Fahrzeugs anhand erfaßter Werte des Fahrzeuggeschwindigkeits
sensors 1-2, des Gierwinkels von dem Gierwinkelsensor 1-3 und
des Lenkwinkels von dem Lenkwinkelsensor 1-1. Die Schätzung
des Stationär-Gierwinkels YG durch den Stationär-Gierwinkel
wird unten beschrieben.
Ein Abschnitt 502 zur Einstellung eines Stationär-Ziel-
Gierwinkels stellt einen Stationär-Ziel-Gierwinkels YGT in
Übereinstimmung mit dem erfaßten Wert der Fahrzeuggeschwindig
keit des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1-3 ein.
Ein Abschnitt 503 zur Steuerung einer Bremskraftverteilung be
rechnet einen Bremskraft-Befehlswert für jedes Reifenrad (je
des Reifenrad ist definiert als jedes oder beliebige zwei des
vorderen linken und vorderen rechten und des hinteren linken
und hinteren rechten Reifenrads), um eine Abweichung zwischen
einem Schätzwert YG des Stationär-Gierwinkelgewinns und einem
Zielwert YGT des Stationär-Gierwinkelgewinns zu schätzen.
Ein Abschnitt 504 zur Steuerung eines Bremsdrucks gibt ein
Steuersignal einer Bremsenbetätigungsvorrichtung an die Brem
senbetätigungsvorrichtung 4 aus, um einen tatsächlichen
Bremsdruck in Übereinstimmung mit dem Bremsdruck-Befehlswert
zu bringen.
Ein Abschnitt 510 zur Schätzung einer Kurvenkraft (ein Ab
schnitt zur Berechnung einer Reifeninformation) schätzt Kur
venkraftbeiwerte HeKF und HKR der vorderen und hinteren Reifen
sowie vordere und hintere maximale Kurvenkräfte GFMAX und GRMAX
anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkradwinkels, des
Gierwinkels, des Bremskraft-Befehlswerts, vorher gemessener
Reifendaten (Leistungsdaten) etc.
Ein Abschnitt 511 zur Berechnung dynamischer Zielvariablen
stellt jeweilige Konstanten ein, um Zielwerte einer Vierrad-
Lenksteuerung anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit ν, der Lenk
winkelverstellung θ des Lenkrads, der Schätzwerte der Kurven
kraftbeiwerte und der maximalen Kurvenkräfte (Schätzwert eines
Stationär-Gierwinkelgewinns) zu berechnen, und anschließend
werden dynamische Zielvariablen (welche auch als Bewegungszustandsvariablen
bezeichnet werden) anhand der Konstanten eines
dynamischen Zielfahrzeugmodells und der erfaßten Werte der
Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung (ein
schließlich einer Lenkwinkelgeschwindigkeit) berechnet.
Ein Abschnitt 512 zur Berechnung eines Befehlswerts einer
Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder berechnet einen
Befehlswert δRC einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Rei
fenräder anhand der dynamischen Zielvariablen, der Schätzwerte
der maximalen Kurvenkräfte der vorderen und hinteren Reifenrä
der und eines vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahr
zeugmodells. Das gesteuerte Fahrzeug ist ein tatsächliches
Fahrzeug, in welches die dynamische Steuervorrichtung einge
baut ist.
Ein Abschnitt 513 zur Lenksteuerung der hinteren Reifenräder
gibt ein Steuersignal an die Lenkwinkelverstellungs-
Betätigungsvorrichtung 2-2 der hinteren Reifenräder aus, um
eine tatsächliche Lenkwinkelverstellung δRR der hinteren Rei
fenräder in Übereinstimmung mit dem Befehlswert δRC der Lenk
winkelverstellung der hinteren Reifenräder zu bringen.
Anschließend wird eine Wirkungsweise jedes Abschnitts in der
(dynamischen) Fahrzeugbewegungs-Steuervorrichtung 3-1 be
schrieben.
Ein Schätzverfahren für den Stationär-Gierwinkelgewinn bei dem
Abschnitt zur Schätzung 501 des Stationär-Gierwinkelgewinns
wird nachfolgend beschrieben.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jeder Parameter
bezüglich eines Gierwinkelausgabe-Übertragungsverhaltens in
Reaktion auf eine Lenkeingabe (der Fahrer des Fahrzeugs hat
das Lenkrad eingeschlagen) berechnet unter Verwendung eines
Verfahrens der gewichteten kleinsten Quadrate, um den Statio
när-Gierwinkelgewinn YG abzuleiten. Das Gierwinkelausgabe-
Übertragungsverhalten in Reaktion auf die Lenkeingabe liegt in
einer Form einer ersten Ordnung/zweiten Ordnung unter Verwen
dung zweier Freiheitsgrade bezüglich einer Gier- und einer La
teralrichtung vor.
Eine durch eine Gierrichtung des Fahrzeugs und eine Lateral
richtung gebildete Ebenenbewegung kann in linearisierten For
men, wie Gleichungen (1) und (2), dargestellt werden, wenn ein
dynamisches Verhalten einer Lenkvorrichtung der vorderen Rei
fenräder, eine Rollbewegung und das dynamische Verhalten der
Reifen vernachlässigt werden. Das heißt, die Gleichungen (1)
und (2), welche in Tabelle 1 dargestellt sind, weisen die Li
nearisierungsformen auf.
Es sei angenommen, daß ein Zustandsvektor einer Ebenenbewegung
des Fahrzeugs x(t) ist, ein Eingabe(vektor) eines Winkels ei
ner Lenkwinkelverstellung θ(t) ist und die Lenkwinkelverstel
lung der hinteren Reifenräder δR ist. Die Ebenenbewegung kann
in den in Tabelle 1 dargestellten Gleichungen (3) und (4) de
finiert werden.
Gleichzeitig können die Gleichungen (3) und (4) in den in Ta
belle 1 dargestellten Zustandsgleichungen (5) ausgedrückt wer
den.
Bei den Gleichungen von (1) bis (5) bezeichnet den Gierwin
kel, bezeichnet eine Lateralgeschwindigkeit, M bezeichnet
eine Fahrzeugmasse, V bezeichnet die Fahrzeuggeschwindigkeit,
Iz bezeichnet ein Gierträgheitsmoment, LF bezeichnet einen Ab
stand von der Vorderradachse des Fahrzeugs zu einem Schwer
punkt des Fahrzeugs, LR bezeichnet einen Abstand von der Hin
terradachse des Fahrzeugs zu dem Schwerpunkt, eKF bezeichnet
einen äquivalenten Kurvenkraftbeiwert der vorderen Reifenrä
der, KR bezeichnet einen Kurvenkraftbeiwert der hinteren Rei
fenräder, CF bezeichnet eine Kurvenkraft der vorderen Reifenrä
der, CR bezeichnet eine Kurvenkraft der hinteren Reifenräder,
θs bezeichnet die Lenkwinkelverstellung des Lenkrads, δR be
zeichnet die Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder,
und N bezeichnet ein Lenkgetriebe-Übersetzung.
Wenn der Gierwinkel als Ausgabe ausgewählt wird, so kann eine
Ausgabegleichung in einer Gleichung (6) in Tabelle 2 abgelei
tet werden.
Eine Eingabe-Und-Ausgabe-Beziehung in den Gleichungen (5) und
(6) kann in einer in Tabelle 2 dargestellten Gleichung (7) un
ter Verwendung eines Differentialoperators s (s = d/dt) ausge
drückt werden.
Es sei hierin angenommen, daß ein konstantes Polynom F(s)
zweiter Ordnung, wie bei einer in Tabelle dargestellten Glei
chung, einsetzt wird.
Unter Verwendung der Gleichung (8) kann die Gleichung (7) zu
einer in Tabelle 2 dargestellten Gleichung umgeformt werden.
Wird die Gleichung (9) umgeschrieben, so kann eine in Tabelle
2 dargestellte Gleichung (10) erhalten werden.
Die Gleichung (10) in Tabelle 2 kann ferner äquivalent wie in
einer in Tabelle 3 dargestellten Gleichung (11) ausgedrückt
werden.
Wie oben beschrieben, ist eine Darstellung des Systems ein
zeitkontinuierliches Format, welches die Beziehung zu physika
lischen Größen erleichtert. Jedoch wird eine Parametereinstellungsregel
bei einem zeitdiskreten System mit einem günstigen
Konvergenzverhalten verwendet. Ein in einer Gleichung (12) in
Tabelle 3 ausgedrückter Identifikator ist derart festgelegt,
daß dieser der in Tabelle 3 dargestellten Gleichung (11) ent
spricht.
Ist ein Abtastzeitintervall durch ΔT bezeichnet, so können die
Gleichungen (11) und (12) als Gleichungen (13) und (14), dar
gestellt in Tabelle 4, zu jedem Zeitpunkt t = kΔT (k = 0, 1,
2, . . .) ausgedrückt werden.
Als Identifikationsregel wird ein Verfahren der gewichteten
kleinsten Quadrate, wie in Gleichungen (15), (16) und (17),
dargestellt in Tabelle 3, verwendet. Zur Vereinfachung der
Gleichungen (15), (16) und (17) im Falle des bevorzugten Aus
führungsbeispiels ist β(k) = 1 und δ = 1.
Unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichungen kann jeder
Parameter θT des Gierwinkel-Übertragungsverhaltens bestimmt
werden.
Das heißt, die obigen Gleichungen (1) und (2), dargestellt in
Tabelle 1, liegen in der Linearisierungsform vor.
Da der Gierwinkelgewinn YG eine Ausgabebeziehung des Gierwin
kels in Reaktion auf die Lenkeingabe θS aufweist, kann die
Gleichung 7 derart umgeschrieben werden, daß diese in einer in
Tabelle 4 dargestellten Gleichung (18) dargestellt werden
kann.
Gleichzeitig können die nach der Gleichung (7) beschriebenen
Parameteridentifikationsberechnungen Abschnitte weglassen,
welche mit der Lenkwinkelverstellung δR in Zusammenhang stehen,
und die Berechnungen leichter vereinfachen. Die abzuleitenden
Parameter sind in einer in Tabelle 4 dargestellten Gleichung
(19) ausgedrückt.
Da der Gierwinkelgewinn eine Beziehung der Gierwinkelausgabe
zu der Lenkausgabe θs aufweist, kann die Gleichung (7) zu der
in Tabelle 4 dargestellten Gleichung (18) abgewandelt werden.
Folglich ist der Stationär-Gierwinkelgewinn in einer in Tabel
le 4 dargestellten Gleichung (20) ausgedrückt.
Wenn die Berechnung in der Gleichung (20) für jede Abtastzeit
kΔT durchgeführt wird, so kann der Gierwinkelgewinn auf einer
Echtzeit-Basis geschätzt werden. Jeder Parameter liegt in ei
ner Form vor, welche hinsichtlich einer Aufnahme eines Ein
flusses von einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit ν (oder
V) schwierig (anfällig) ist (da die Fahrzeuggeschwindigkeit in
positiver Weise eingesetzt wird).
Der Abschnitt 502 zur Einstellung des Stationär-Ziel-
Gierwinkelgewinns stellt den Stationär-Ziel-Gierwinkelgewinn
YGT in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ν, dar
gestellt in Fig. 3, ein, so daß ein Stabilitätsfaktor A des
Fahrzeugs immer konstant ist. Ein Stationär-Ziel-
Gierwinkelgewinn ist ausgedrückt in der Gleichung:
YGT = V/{NL(1 + AV2)}
Der Abschnitt 503 zur Steuerung der Bremskraftverteilung führt
die Bremskraftsteuerung durch, um eine Abstimmung zwischen den
vorderen und hinteren Reifenkurvenkräften CF und CR infolge der
Verteilung zwischen den vorderen und den hinteren Bremskräften
zu bewirken, so daß die Abweichung zwischen dem Zielwert des
Stationär-Gierwinkelgewinns YGT und dem Schätzwert des Gierwin
kelgewinns YG verringert wird.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Bremskraft
mittels einer PI-Regelung (Proportional-Integral-Regelung) be
stimmt.
Der Bremskraft-Befehlswert Brkcom ist eine Multiplikation ei
nes Integrationswerts ErrI der Abweichung, der Abweichungsva
riablen ErrP und der Proportional- und Integrationsgewinne
BrkI und BrkP. Das heißt, Brkcom = ErrI × BrkI + ErrP × BrkP.
Ein Fall, in welchem Brkcom < 0 ist, zeigt einen Fall an, bei
welchem der tatsächliche Gierwinkelgewinn kleiner ist als der
Ziel-Gierwinkelgewinn und weiterhin kleiner bleibt als der
Ziel-Gierwinkelgewinn (Untersteuertendenz). Daher gibt der Ab
schnitt 503 zur Steuerung der Bremskraftverteilung den Brems
kraft-Befehlswert an den Abschnitt 504 zur Steuerung des
Bremsdrucks aus, um die Bremse auf die hinteren Reifenräder
anzuwenden. Der Grund hierfür ist, daß die Anwendung der Brem
se auf die hinteren Reifenräder eine Verringerung der Kurven
kraft CR der hinteren Reifenräder bewirkt, so daß die Kurven
kraft CF der vorderen Reifenräder verhältnismäßig zunimmt, um
die Untersteuern zu unterdrücken.
Ein Fall, bei welchem Brkcom < 0 ist, zeigt einen Fall an, bei
welchem der tatsächliche Gierwinkelgewinn größer ist als der
Ziel-Gierwinkelgewinn und weiterhin größer bleibt als der
Ziel-Gierwinkelgewinn (Übersteuertendenz). Daher gibt der Ab
schnitt 503 zur Steuerung der Bremskraftverteilung den Brems
kraft-Befehlswert an den Abschnitt 504 zur Steuerung des
Bremsdrucks aus, um die Bremse auf die vorderen Reifenräder
anzuwenden. Der Grund hierfür ist, daß die Anwendung der Brem
se auf die hinteren Reifenräder eine Verringerung der Kurven
kraft CF der vorderen Reifenräder bewirkt, so daß die Kurvenkraft
CR der hinteren Reifenräder verhältnismäßig zunimmt, um
ein Übersteuern zu unterdrücken.
Der Abschnitt 504 zur Steuerung des Bremsdrucks ist aufgebaut
aus einem Bremsflüssigkeitsdruck-Servosystem und gibt das
Bremsenbetätigungsvorrichtungs-Steuersignal an die Bremsenbe
tätigungsvorrichtung 4 aus, um einen Bremsdruck jedes Reifen
rads in Übereinstimmung mit dem Befehlswert davon zu bringen.
Der Abschnitt 510 zur Schätzung der Kurvenkraft vergleicht den
erfaßten Wert des Stationär-Gierwinkelgewinns mit einem vorher
gemessenen Stationär-Gierwinkelgewinn unter einer Straßenober
flächenbedingung des hohen Reibungskoeffizienten µH, um Kurven
kraftbeiwerte HeKF und HKR bezüglich vorderer und hinterer Rei
fen zu bestimmen.
Maximale Kurvenkräfte CFMAX und CRMAX, welche die vorderen und
die hinteren Reifen jeweils ausgeben können und gemäß Brems-
/Antriebs-Kräften bestimmt werden, werden unter Verwendung ei
nes Kennfelds bezüglich der Reifendaten (Reifenleistung), ei
nes Reibkreises (bzw. einer vorbestimmten Ellipsengleichung)
und der Bremskraftdaten in dem Abschnitt 504 zur Steuerung des
Bremsdrucks bzw. der Antriebskraftdaten in einer (nicht darge
stellten) Motorausgangsleistung-Steuervorrichtung berechnet.
Während der Berechnung der maximalen Kurvenkräfte CFMAX bzw.
CRMAX, wird der anhand der Bremskraft bzw. der Antriebskraft und
der Längsbeschleunigung geschätzte Reibungskoeffizient µH der
Straßenoberfläche verwendet. Es sei darauf hingewiesen, daß
ein Schätzverfahren des Reibungskoeffizienten µH der Straßen
oberfläche ebenfalls in dem US-Patent Nr. 6 015 192, ausgege
ben am 18. Januar 2000 (dessen Offenbarung ist hierin durch
Verweis enthalten), beispielhaft beschrieben ist.
Ein Verfahren zur Berechnung der maximalen Kurvenkräfte GFMAX
bzw. CRMAX der vorderen und hinteren Reifen ist in einer in Fig.
4 dargestellten Gleichung 21 beschrieben.
In der Gleichung (21) bezeichnet gmax die Längsbeschleunigung,
welche ein einzelner Reifen erzeugen kann, wenn der Reibungs
koeffizient der Straßenoberfläche 1 ist, µH bezeichnet den ge
schätzten Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche, MF (bzw.
MR) bezeichnet eine Last des vorderen (bzw.) Reifenrads, fTY
bezeichnet die Bremskraft bzw. Antriebskraft und Y bezeichnet
ein Verhältnis einer maximalen Seitenkraft bezüglich einer ma
ximalen Längskraft, welche der einzelne Reifen erzeugen kann.
Der Abschnitt 511 zur Berechnung einer dynamischen Zielvaria
blen berechnet die dynamische Zielvariable auf der Grundlage
des erfaßten Werts der Lenkwinkelverstellung , des erfaßten
Werts der Fahrzeuggeschwindigkeit (bzw. V) und eines vorher
festgelegten Zielfahrzeugmodells.
Es sei darauf hingewiesen, daß eine Vorrichtung zur Steuerung
einer Vierrad-Lenkwinkelverstellung in der (geprüften) Zweit
veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. Heisei 3-
4429, veröffentlicht am 23. Januar 1991, dem U.S.-Patent Nr. 5 337 850,
ausgegeben am 16. August 1994, oder dem U.S.-Patent
Nr. 4 679 809, ausgegeben am 14. Juli 1987, beispielhaft be
schrieben ist. Die Offenbarungen des oben genannten US-Patents
sind hierin durch Verweis enthalten. Genauer offenbart das US-
Patent Nr. 4 679 809 das dynamische Zielfahrzeugmodell und ein
gesteuertes dynamisches Fahrzeugmodell.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die dynamischen Zielvaria
blen eine Gierwinkelbeschleunigung ddψM und eine Gierwinkelge
schwindigkeit dψM.
In Gleichungen (22), (23), (24) und (25) von Tabelle 5 be
zeichnet IZM ein Gierträgheitsmoment des Zielfahrzeugmodells,
MM bezeichnet eine Masse eines Zielfahrzeugmodells, LFM be
zeichnet einen Abstand von der vorderen Reifenradachse des dy
namischen Zielfahrzeugmodells zu dem Schwerpunkt, LRM bezeich
net einen Abstand von der hinteren Reifenradachse des dynami
schen Zielfahrzeugmodells zu dem Schwerpunkt, und eKFM bezeich
net die Kurvenkraft der vorderen Reifenräder.
Der Abschnitt 512 zur Berechnung des Befehlswerts des Lenkwin
kels der hinteren Reifenräder berechnet den Befehlswert δRC des
Lenkwinkels der hinteren Reifenräder anhand der Ziel-
Gierwinkelbeschleunigung ddψM und eines vorher gemessenen ge
steuerten dynamischen Fahrzeugmodells unter Verwendung von
Gleichungen (26), (27), (28), (29) und (30) dargestellt in Ta
belle 5.
Bei diesen Gleichungen bewirken die vorher berechneten maxima
len Kurvenkräfte eine Begrenzung des berechneten Werts der
Kurvenkräfte CFS und CRS des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmo
dells. Das heißt, ein Begrenzer ist für jede der berechneten
Kurvenkräfte CFS und CRS wie folgt vorgesehen: wenn CFS < CFMAX,
GFS = CFMAX, wenn CRS ≧ CRMAX, CFS = CFS, und wenn CRS ≧ CRMAX, CRS =
CRMAX.
Der Abschnitt 513 zur Steuerung des Lenkwinkels der hinteren
Reifenräder steuert die Lenkbetätigungsvorrichtung 2-2 der
hinteren Reifenräder derart, daß der Befehlswert δRC des Lenk
winkels der hinteren Reifenräder mit dem tatsächlichen Lenk
winkel δRR der hinteren Reifenräder durch eine vorbestimmte
Übertragungsfunktion in Übereinstimmung gebracht wird.
Anschließend werden, wenn die oben beschriebene Reihe von
Funktionen in der dynamischen Fahrzeugbewegungs-
Steuervorrichtung 3-1 ausgeführt werden, die Bremskraft und
die Änderung des Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche
an dem Vierrad-Lenksteuersystem reflektiert. So wird das Ver
halten der Fahrzeugebenenbewegung gegenüber dem Fahrzeug, bei
welchem lediglich die Bremskraft-Verteilungssteuerung ausge
führt wird, wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. Heisei
10-266542 (eingereicht in Japan am 21. September 1998), offen
bart, verbessert.
Fig. 4A und 4B zeigen Ergebnisse von Simulationen bezüglich
der Frequenzgang-Kennlinien bezüglich Gewinn und Phase des
Gierwinkels, wenn ein Fahrzeug mit Vorderradlenkung auf einer
Straßenoberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten ohne Durch
führung einer Bremskraft-Verteilungssteuerung in der Vorrich
tung zur dynamischen Steuerung des Fahrzeugs in dem bevorzug
ten Ausführungsbeispiel fuhr.
Fig. 5A und 5B zeigen Simulationsergebnisse bezüglich der
Frequenzgang-Kennlinien bezüglich Gewinn und Phase des Gier
winkels, wenn das Fahrzeug, in welches die Vorrichtung zur dy
namischen Steuerung des Fahrzeugs in dem bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel war, auf der Straßenoberfläche mit niedrigem
Reibungskoeffizienten ohne die Durchführung einer Stationär-
Gierwinkelgewinn-Bremskraftsteuerung fuhr.
Fig. 6A, 6B, 6C und 6D zeigen Ergebnisse von Simulationen,
wenn das Fahrzeug, in welches die Vorrichtung zur dynamischen
Steuerung eines Fahrzeugs in dem bevorzugten Ausführungsbei
spiel eingebaut ist, auf einer Straßenoberfläche mit einem
verhältnismäßig hohen Reibungskoeffizienten unter der Normal
fahrbedingung des Fahrzeugs fuhr und auf einer Straßenoberflä
che mit einem verhältnismäßig niedrigen Reibungskoeffizienten
unter dem Stationär-Gierwinkelgewinn-Bremskraftsteuerzustand
fuhr.
Fig. 7A, 7B, 7C und 7D zeigen Ergebnisse von Simulationen,
wenn das Fahrzeug, in welches die Vorrichtung zur dynamischen
Steuerung eines Fahrzeugs in dem bevorzugten Ausführungsbei
spiel eingebaut ist, lediglich unter dem Stationär-
Gierwinkelgewinn-Bremskraftsteuerzustand fuhr und unter sowohl
dem Stationär-Gierwinkel-Bremskraftsteuerzustand als auch ei
ner Gierwinkel-Dämpfungscharakteristik plus der Vierrad-
Lenksteuerung (4WS genannt) fuhr.
Wie aus den Kennlinien des Gierwinkelgewinns und der Phase in
Fig. 4A, 4B, 5A und 5B ersichtlich, nimmt, wenn diese mitein
ander verglichen werden, eine Lenkfrequenz (eine Lenkwinkelge
schwindigkeit und eine Querachse jeder der Fig. 4A bis 5B)
(in einer Verzögerungsrichtung) zu, und die Lenkfrequenz, bei
welcher der Gierwinkelgewinn abrupt abnimmt, verringert sich,
die Phase des Gierwinkelgewinns wird kleiner, wenn der Statio
när-Gierwinkelgewinn lediglich unter Verwendung der Reifenrad-
Bremskraftsteuerung gesteuert wird (Durchführung der Statio
när-Gierwinkelgewinn-Steuerung).
Ein Vergleich davon mit den Lenkreaktions-
Simulationsergebnissen in Fig. 6A bis 6D kann bestätigen, daß
das gesteuerte Fahrzeug lediglich unter der Stationär-
Gierwinkelgewinn-Bremssteuerung ein ungünstiges Dämpfungsver
halten gegenüber dem Fall eines dynamischen Fahrzeugverhaltens
aufweist, bei welchem das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche
mit einem verhältnismäßig hohen Reibungskoeffizienten unter
der normalen Fahrbedingung (angezeigt durch eine Vollinie in
Fig. 6A bis 6D) fuhr.
Ferner zeigt in Fig. 7A bis 7D die Vollinie in jeder der
Fig. 7C und 7D jedes Lenkansprechverhalten bezüglich des
Fahrzeugs an, in welches das Vierrad-Lenksteuersystem (4WS)
zusammen mit der Stationär-Gierwinkelgewinn-Steuerung einge
baut ist und bei welchem und das Zielfahrzeugmodell gemäß je
dem Reifenzustand des gesteuerten Fahrzeugs in geeigneter Wei
se abgewandelt, eine Strichpunktlinie in jeder der Fig. 7B,
7C und 7D zeigt entsprechende Lenkansprechverhalten bezüglich
des Fahrzeugs an, in welches das Vierrad-Lenksteuersystem zu
sammen mit dem Stationär-Gierwinkelgewinn-
Bremskraftsteuersystem eingebaut ist und bei welchem sowohl
das Zielfahrzeugmodell als auch das gesteuerte dynamische
Fahrzeugmodell in geeigneter Weise abgewandelt sind, und die
Strichlinie in jeder der Fig. 7B und 7D zeigen das Lenkan
sprechverhalten bezüglich des Fahrzeugs an, bei welchem ledig
lich die Stationär-Gierwinkelgewinn-Bremskraftsteuerung durch
geführt wird.
Wie aus Fig. 7A bis 7D ersichtlich, kann bestätigt werden,
daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zur dynamischen Steuerung
eines Fahrzeugs, in welche die Dämpfungsverhaltenssteuerung
durch das Vierrad-Lenksteuersystem zusammen mit der Stationär-
Gierwinkelgewinn-Bremskraftsteuerung eingebaut ist, ein Kon
vergenzverhalten des Gierwinkels YAWRATE und der Lateralbe
schleunigung YG gegenüber dem Fall von lediglich der Statio
när-Gierwinkelgewinn-Bremskraftsteuerung verbessern kann und
das Ansprechverhalten verbessern kann, selbst wenn das Konver
genzverhalten generell das gleiche ist.
Die Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs, bei
welcher die Gierwinkel-Dämpfungscharakteristik-Steuerung durch
das Vierrad-Lenksteuersystem der Stationär-Gierwinkelgewinn-
Bremskraftsteuerung hinzugefügt ist, hat das durch den Einbau
lediglich der Stationär-Gierwinkelgewinn-Bremskraftsteuerung
hervorgerufene Problem gelöst. Genauer liefert die Gierwinkel-
Dämpfungscharakteristik-Steuerung, welche generell die gleiche
wie in dem Fall ist, bei welchem das Fahrzeug unter der Normalfahrbedingung
fährt, kein Lenkmanöver, welches von dem
Lenkmanöver, welches der Fahrer wünscht, verschieden ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur dynamischen Steuerung ei
nes Fahrzeugs liefert die gewünschte Gierausgabe in Reaktion
auf die Lenkeingabe selbst dann, wenn das Fahrzeug unter dem
Kurvenfahrt-Grenzbereich fährt, so daß die Seitenbeschleuni
gung des Fahrzeugs verhältnismäßig groß ist.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Abschnitt 503
zur Steuerung der Bremskraftverteilung derart betätigt, daß
die Bremskraft steuerbar auf das vordere linke und das vordere
rechte Reifenrad bzw. auf das hintere linke und das hintere
rechte Reifenrad verteilt wird (was als sogenannte Vorder-
oder-Hinter-Reifenrad-Bremskraft-Verteilungssteuerung bezeich
net wird). Jedoch kann der Abschnitt 503 zur Steuerung der
Bremskraftverteilung derart betätigt werden, daß die Brems
kraft auf das vordere linke und das hintere linke Reifenrad
bzw. das vordere rechte und das hintere rechte Reifenräder
steuerbar verteilt wird (was als sogenannte Links-oder-Rechts-
Reifenrad-Bremskraft-Verteilungssteuerung bezeichnet wird).
Außerdem kann der Abschnitt 503 zur Steuerung der Bremskraft
verteilung derart betätigt werden, daß die Bremskraft in einer
Kombination aus der Vorder-oder-Hinter-Reifenrad-Bremskraft-
Verteilungssteuerung und der Links-oder-Rechts-Reifenrad-
Bremskraft-Verteilungssteuerung steuerbar verteilt wird.
Ferner kann der Abschnitt 503 zur Steuerung der Bremskraftver
teilung derart betätigt werden, daß der Bremsdruck für jedes
der Reifenräder (jedes vordere linke und rechte Reifenrad und
jedes hintere linke und rechte Reifenrad) derart gesteuert
wird, daß der Bremsdruck für jedes Reifenrad, wie ein Innenrad
an einer Vorder-Reifenradseite und ein Außenrad an einer Hinter-Reifenradseite
gemäß einer Fahrsituation eines Fahrzeugs
gesteuert wird.
In einem Fall, in welchem der Bremskraft-Verteilungs-
Steuermodus für die linken Reifenräder bzw. die rechten Rei
fenräder ausgeführt wird und die Untersteuertendenz auftritt,
wird die Bremse auf die Innenräder bezüglich einer Kurvenrich
tung des Fahrzeugs angewandt, um ein Einwärtsmoment zu entwic
keln, so daß die Untersteuertendenz unterdrückt wird. Außerdem
wird die Bremse in dem anderen Fall, in welchem die Übersteu
ertendenz auftritt, auf die Außenräder bezüglich einer Kurven
richtung des Fahrzeugs angewandt, um ein Außenmoment zu ent
wickeln, so daß die Übersteuertendenz unterdrückt wird. In ei
nem Fall, in welchem der Bremskraft-Verteilungs-Steuermodus
für die linken Reifenräder, die rechten Reifenräder, die vor
deren Reifenräder bzw. die hinteren Reifenräder ausgeführt
wird, wird die Steuerung der Bremskraftverteilung gemäß der
Kombination aus der Vorder-oder-Hinter-Reifenrad-Bremskraft-
Verteilungssteuerung und der Links-oder-Rechts-Reifenrad-
Bremskraft-Verteilungssteuerung ausgeführt. Das heißt, in ei
nem Fall, in welchem entweder die Untersteuertendenz oder die
Übersteuertendenz relativ klein ist (ein Absolutwert der Ab
weichung zwischen dem Zielwert des Gierwinkelgewinns YGT und
dem Schätzwert des Gierwinkelgewinns YG ist relativ klein),
wird die Steuerung der Bremskraftverteilung für die Vorder-
oder-Hinter-Reifenrad-Bremskraft-Verteilungssteuerung ausge
führt. In einem anderen Fall, in welchem die Untersteuerten
denz bzw. die Übersteuertendenz groß ist (der Absolutwert der
oben beschriebenen Abweichung ist groß), wird die Links-oder-
Rechts-Reifenrad-Bremskraft-Verteilungssteuerung ausgeführt.
In dem Fall, in welchem die Bremsdrucksteuerung für jedes der
Reifenräder ausgeführt wird, können gleichmäßigere und sehr
vorteilhafte Steuerungen, verglichen mit dem Fall der Vorder-
oder-Hinter-Reifenrad-Bremskraft-Verteilungssteuerung bzw. der
Links-oder-Rechts-Reifenrad-Bremskraft-Verteilungssteuerung,
erreicht werden.
Ferner stellt, bei der Vorrichtung zur dynamischen Steuerung
eines Fahrzeugs in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß
der vorliegenden Erfindung, der Abschnitt 502 zur Einstellung
eines Ziel-Gierwinkelgewinns den Ziel-Gierwinkelgewinn in
Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V derart ein,
daß der Fahrzeugstabilitätsfaktor A immer konstant ist. Jedoch
kann der Ziel-Gierwinkelgewinn YGT in Übereinstimmung mit der
Seitenbeschleunigung eingestellt werden.
Ferner kann der Ziel-Gierwinkelgewinn YGT in Übereinstimmung
mit einem Stabilitätsfaktorverhalten, welches einen Geschmack
des Fahrzeugfahrers trifft, gesetzt werden.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Vor
richtung und ein Verfahren zur dynamischen Steuerung eines
Fahrzeugs für ein Kraftfahrzeug, welche eine gewünschte Gier
winkelausgabe in Reaktion auf eine Lenkeingabe durch einen
Fahrer des Fahrzeugs selbst dann erreichen, wenn das gesteuer
te Fahrzeug in einem derartigen Kurvenfahrgrenzbereich fährt,
daß eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs verhältnismäßig
groß ist, dem Fahrer des Fahrzeugs jedoch nicht ein Lenkmanö
ver aufgezwungen wird, welches von dem Lenkmanöver verschieden
ist, welches der Fahrer des Fahrzeugs wünscht. Die Vorrichtung
zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs umfaßt: einen Ab
schnitt zur Steuerung einer Bremskraftverteilung und einen Ab
schnitt zur Steuerung eines Bremsdrucks, welche einen
Bremsdruck für jedes Reifenrad des gesteuerten Fahrzeugs der
art steuern, daß eine Abweichung zwischen einem Schätzwert ei
nes (Stationär-) Gierwinkelgewinns YG und einem Zielwert des
Gierwinkelgewinns YGT eliminiert wird; und einen Abschnitt zur
Steuerung einer Winkelverschiebung der hinteren Reifenräder
und eine Betätigungsvorrichtung einer Lenkwinkelbetätigung der
hintere Reifenräder, welche eine Lenkwinkelverstellung der
hinteren Reifenräder derart steuern, daß ein Befehlswert θRC
einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder in Über
einstimmung mit einer tatsächlichen Lenkwinkelverstellung θRR
der hinteren Reifenräder gebracht wird. Der Befehlswert θRC ei
ner Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder wird anhand
erfaßter Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit V (oder ) und einer
Lenkwinkelverstellung θ eines Lenkrads, dynamischer Zielvaria
blen des Fahrzeugs, einer Reifenleistungsinformation und eines
vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells be
rechnet.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. Heisei
11-096427 (eingereicht in Japan am 2. April 1999) ist hierin
durch Verweis enthalten. Obwohl die Erfindung oben unter Be
zugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung be
schrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben be
schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen und
Änderungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden
Fachleuten auf diesem Gebiet im Lichte der obigen Offenbarung
in den Sinn kommen. Der Umfang der Erfindung ist unter Bezug
nahme auf die folgenden Ansprüche definiert.
Claims (15)
1. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs,
umfassend:
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (1-2) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
einen Lenkwinkelverstellungssensor (1-1), welcher eine Lenkwinkelverstellung eines Lenkrads eines Fahrzeugs erfaßt;
einen Gierwinkelsensor (1-3), welcher einen Gierwinkel eines Fahrzeugs erfaßt;
einen Abschnitt zur Schätzung eines Gierwinkelgewinns, welcher einen Gierwinkelgewinn eines Fahrzeugs anhand von erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Gierwinkels und der Lenkwinkelverstellung schätzt;
einen Abschnitt zum Einstellen eines Ziel- Gierwinkelgewinns, welcher einen Zielwert des Gierwinkelgewinns einstellt;
einen Abschnitt (503) zur Steuerung einer Bremskraftverteilung, welcher einen Bremskraft-Befehlswert für jedes eines vorderen linken und vorderen rechten und eines hinteren linken und hinteren rechten Reifenrads eines Fahrzeugs berechnet, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern;
einen Abschnitt zur Steuerung (504) eines Bremsdrucks, welcher einen Bremsdruck, der auf jedes Reifenrad auszuüben ist, in Übereinstimmung mit dem Bremskraft- Befehlswert für jedes Reifenrad steuert;
eine Lenkbetätigungsvorrichtung (2-2) der hinteren Reifenräder, welche dazu dient, die zu lenkenden hinteren Reifenräder zu betätigen;
einen Abschnitt (512) zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, welcher einen Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung berechnet; und
einen Abschnitt (513) zur Steuerung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, welcher eine Betätigung der Lenkwinkelverstellungs- Betätigungsvorrichtung der hinteren Reifenräder derart steuert, daß der Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs weiter umfaßt:
einen Abschnitt (510) zur Berechnung einer Reifeninformation, welcher eine mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang stehende Reifeninformation auf der Grundlage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vorher gemessener Reifendaten berechnet; und
einen Abschnitt (511) zur Berechnung von dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, welcher dynamische Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynamischen Zielmodells eines Fahrzeugs berechnet; und daß
der Abschnitt (512) zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder den Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, den dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, der Reifeninformation und einem vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodell berechnet.
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (1-2) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
einen Lenkwinkelverstellungssensor (1-1), welcher eine Lenkwinkelverstellung eines Lenkrads eines Fahrzeugs erfaßt;
einen Gierwinkelsensor (1-3), welcher einen Gierwinkel eines Fahrzeugs erfaßt;
einen Abschnitt zur Schätzung eines Gierwinkelgewinns, welcher einen Gierwinkelgewinn eines Fahrzeugs anhand von erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Gierwinkels und der Lenkwinkelverstellung schätzt;
einen Abschnitt zum Einstellen eines Ziel- Gierwinkelgewinns, welcher einen Zielwert des Gierwinkelgewinns einstellt;
einen Abschnitt (503) zur Steuerung einer Bremskraftverteilung, welcher einen Bremskraft-Befehlswert für jedes eines vorderen linken und vorderen rechten und eines hinteren linken und hinteren rechten Reifenrads eines Fahrzeugs berechnet, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern;
einen Abschnitt zur Steuerung (504) eines Bremsdrucks, welcher einen Bremsdruck, der auf jedes Reifenrad auszuüben ist, in Übereinstimmung mit dem Bremskraft- Befehlswert für jedes Reifenrad steuert;
eine Lenkbetätigungsvorrichtung (2-2) der hinteren Reifenräder, welche dazu dient, die zu lenkenden hinteren Reifenräder zu betätigen;
einen Abschnitt (512) zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, welcher einen Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung berechnet; und
einen Abschnitt (513) zur Steuerung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, welcher eine Betätigung der Lenkwinkelverstellungs- Betätigungsvorrichtung der hinteren Reifenräder derart steuert, daß der Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs weiter umfaßt:
einen Abschnitt (510) zur Berechnung einer Reifeninformation, welcher eine mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang stehende Reifeninformation auf der Grundlage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vorher gemessener Reifendaten berechnet; und
einen Abschnitt (511) zur Berechnung von dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, welcher dynamische Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynamischen Zielmodells eines Fahrzeugs berechnet; und daß
der Abschnitt (512) zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder den Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, den dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, der Reifeninformation und einem vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodell berechnet.
2. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 1, wobei der Abschnitt (511) zur Berechnung dyna
mischer Zielvariablen eines Fahrzeugs ferner eine Bestim
mungsvorrichtung zum Bestimmen einer Vielzahl von Koeffi
zienten bezüglich der dynamischen Zielvariablen eines
Fahrzeugs auf der Grundlage des Schätzwerts des Gierwin
kelgewinns und der Reifeninformation aufweist, und wobei
der Abschnitt (511) zur Berechnung dynamischer Zielvaria
blen eines Fahrzeugs die dynamischen Zielvariablen in
Übereinstimmung mit den erfaßten Werten der Fahrzeugge
schwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und des dyna
mischen Ziel-Fahrzeugmodells, an welchem die bestimmen
Koeffizienten reflektiert werden, berechnet.
3. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 1, ferner umfassend eine Straßenoberflächen-
Reibungskoeffizienten-Schätzvorrichtung zum Schätzen eines
Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche, auf welcher
das Fahrzeug fährt, wobei der Abschnitt zur Berechnung ei
ner Reifeninformation die mit der dynamischen Fahrzeugin
formation in Zusammenhang stehende Reifeninformation auf
der Grundlage eines Schätzwerts des Reibungskoeffizienten
der Straßenoberfläche, der jeweiligen Bremskräfte, welche
auf die jeweiligen entsprechenden Reifenräder angewandt
werden, und der vorher gemessenen Reifendaten berechnet.
4. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 1, ferner umfassend eine Straßenoberflächen-
Reibungskoeffizienten-Schätzvorrichtung zum Schätzen eines
Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche, auf welcher
das Fahrzeug fährt, wobei der Abschnitt (511) zur Berechnung
dynamischer Zielvariablen eine Bestimmungsvorrichtung
zum Bestimmen der Vielzahl von Koeffizienten zu dynami
schen Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage ei
nes erfaßten Werts des Reibungskoeffizienten der Straßen
oberfläche, eines Schätzwerts des Gierwinkelgewinns und
der Reifeninformation aufweist und der Abschnitt (511) zur
Berechnung dynamischer Zielvariablen eines Fahrzeugs dyna
mische Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage des
dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells, an welchem die bestimmen
Koeffizienten reflektiert werden, und der erfaßten Werte
der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung
berechnet.
5. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 1, ferner umfassend eine Straßenoberflächen-
Reibungskoeffizienten-Schätzvorrichtung zum Schätzen eines
Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche, auf welcher
das Fahrzeug fährt, wobei der Abschnitt zur Berechnung ei
ner Reifeninformation eine Maximalreifenkurvenkraft-
Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer maximalen Kur
venkraft jedes Reifenrads unter Verwendung einer vorbe
stimmten Reibkreisgleichung in Übereinstimmung mit einem
Schätzwert des Reibungskoeffizienten der Straßenoberflä
che, der Bremskraft, welche auf jedes Reifenrad angewandt
wird, und einer maximalen Beschleunigung bei einem erfaß
ten Wert des Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche
aufweist.
6. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 1, ferner umfassend eine Straßenoberflächen-
Reibungskoeffizienten-Schätzvorrichtung zum Schätzen eines
Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche, auf welcher
das Fahrzeug fährt, wobei der Abschnitt zur Berechnung ei
ner Reifeninformation eine Maximalreifenkurvenkraft-
Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer maximalen Kur
venkraft jedes Reifen unter Verwendung einer vorbestimmten
Ellipsengleichung, der Bremskraft, welche auf jedes der
Reifenräder angewandt wird, jeder Reifenradlast, einer ma
ximalen Beschleunigung bei einem Schätzwert des Reibungs
koeffizienten der Straßenoberfläche und eines Verhältnis
ses zwischen einer vorher gemessenen maximalen Längskraft
und einer Seitenkraft aufweist.
7. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 6, wobei der Abschnitt zur Schätzung eines Gier
winkelgewinns den Gierwinkelgewinn eines Fahrzeugs in ei
nem stationären Zustand wie folgt berechnet:
YG = /θs = {bF0(4/VN)}/{ay01(2/V)2 + ay02}, wobei
den erfaßten Gierwinkel bezeichnet, θs die erfaßte Lenkwinkelverstellung bezeichnet, V die erfaßte Fahrzeug geschwindigkeit bezeichnet, N eine Lenkgetriebe- Übersetzung des Fahrzeugs bezeichnet, bF0, ay01 und ay02 ab geleitet werden von θT = [ay1 ay01 ay02 bF1 bF0 bR1 bR und θT jeden Parameter eines Gierwinkel-Übertragungsverhaltens bezeichnet.
YG = /θs = {bF0(4/VN)}/{ay01(2/V)2 + ay02}, wobei
den erfaßten Gierwinkel bezeichnet, θs die erfaßte Lenkwinkelverstellung bezeichnet, V die erfaßte Fahrzeug geschwindigkeit bezeichnet, N eine Lenkgetriebe- Übersetzung des Fahrzeugs bezeichnet, bF0, ay01 und ay02 ab geleitet werden von θT = [ay1 ay01 ay02 bF1 bF0 bR1 bR und θT jeden Parameter eines Gierwinkel-Übertragungsverhaltens bezeichnet.
8. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 7, wobei der Abschnitt zur Einstellung eines
Ziel-Gierwinkelgewinns den Zielwert des Gierwinkelgewinns
in den stationären Zustand wie folgt einstellt: YGT =
V/{NL(1 + AV2)}, wobei A einen Stabilitätsfaktor des Fahr
zeugs bezeichnet.
9. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 8, wobei der Abschnitt zur Verteilung der Brems
kraft aufweist: eine Abweichungsberechnungsvorrichtung zum
Berechnen der Abweichung zwischen dem Schätzwert des Gier
winkelgewinns in dem stationären Zustand YG und des dem
Zielwert des Gierwinkelgewinns in dem stationären Zustand
YGT; eine Bremsbefehlwert-Berechnungsvorrichtung zum Be
rechnen des Bremswertbefehls Brkcom = ErrI × BrkI + ErrP ×
BrkP, wobei ErrI einen Integrationswert der Abweichung be
zeichnet, BrkI einen Absolutwert der Abweichung bezeichnet
und BrkP einen Proportionalitätsgewinn bezeichnet; und ei
nen Abschnitt zur Ausgabe eines Bremsbefehlswerts, welcher
den berechneten Bremsbefehlswert Brkcom an den Abschnitt
zur Steuerung des Bremsdrucks ausgibt, um die Bremse für
jedes hintere Reifenrad anzuwenden, wenn Brkcom < 0 ist,
und um die Bremse für jedes vordere Reifenrad anzuwenden,
wenn Brkcom < 0 ist.
10. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 9, wobei der Abschnitt zur Berechnung einer Rei
fenradinformation maximalen Kurvenkräfte CF und CR der
vorderen bzw. hinteren Reifen wie folgt berechnet: CF
(oder R)max =
wobei gmax eine Längsbeschleunigung bezeichnet, welche entweder von den hinteren oder den vorderen Reifen unter Berücksichti gung des erfaßten Reibungskoeffizienten der Straßenober fläche erzeugt werden kann, MF (oder R) eine Radlast der vorderen und hinteren Reifen bezeichnet, fTy eine An triebskraft bzw. eine Bremskraft bezeichnet und γy das Verhältnis der maximalen Seitenkraft zu der maximalen Längskraft bezeichnet, welche der entsprechende Reifen er zeugen kann.
wobei gmax eine Längsbeschleunigung bezeichnet, welche entweder von den hinteren oder den vorderen Reifen unter Berücksichti gung des erfaßten Reibungskoeffizienten der Straßenober fläche erzeugt werden kann, MF (oder R) eine Radlast der vorderen und hinteren Reifen bezeichnet, fTy eine An triebskraft bzw. eine Bremskraft bezeichnet und γy das Verhältnis der maximalen Seitenkraft zu der maximalen Längskraft bezeichnet, welche der entsprechende Reifen er zeugen kann.
11. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 10, wobei der Abschnitt (511) zur Berechnung dy
namischer Zielvariablen eines Fahrzeugs eine Gierwinkelbe
schleunigung ddψM und eine Gierwinkelgeschwindigkeit dψM
als dynamische Zielvariablen eines Fahrzeugs wie folgt be
rechnet: IZM × ddψM(t) = 2 × LFM × CFM - 2LRM × CRM, MM ×
dvyM = 2 × LFM × CFM - 2 × LRM × CRM, CFM = eKFM = eKFM × {θ/NM
- (vy + LFM × dψM)/}, CRM = KRM × {-(yM - LRM × dψM)/}, wo
bei den erfaßten Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit be
zeichnet, θ den erfaßten Wert einer Lenkwinkelverstellung
bezeichnet, IZM ein Gierträgheitsmoment des Ziel-
Fahrzeugmodells bezeichnet, MM eine Masse des Ziel-
Fahrzeugmodells bezeichnet, LFM einen Abstand von einer
Achse der hinteren Reifenräder des Ziel-Fahrzeugmodells zu
einem Schwerpunkt bezeichnet, LRM einen Abstand von einer
Achse der vorderen Reifenräder des Zielfahrzeugmodells zum
dem Schwerpunkt bezeichnet, eKRM einen äquivalenten Kur
venkraftbeiwert der vorderen Reifenräder des dynamischen
Ziel-Fahrzeugmodells bezeichnet, KRM einen Kurvenkraftbei
wert der hinteren Reifenräder des dynamischen Zielfahr
zeugmodells bezeichnet, CFM eine Kurvenkraft der vorderen
Reifen des dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells bezeichnet,
CRM eine Kurvenkraft der hinteren Reifen des dynamischen
Ziel-Fahrzeugmodells bezeichnet, NM eine Lenkgetriebe-
Übersetzung des dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells bezeich
net, dvyM eine Seitenbeschleunigung des dynamischen Ziel-
Fahrzeugmodells bezeichnet und vyM eine Seitengeschwindig
keit des dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells bezeichnet.
12. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 11, wobei der Abschnitt (512) zur Berechnung ei
nes Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren
Reifenräder den Befehlswert δRC einer Winkelverschiebung
der hinteren Reifenräder anhand der Ziel-
Gierwinkelbeschleunigung und -geschwindigkeit ddψM und
dψM, der erfaßten Werte der Lenkwinkelverstellung θ und
der Fahrzeuggeschwindigkeit und des vorher gemessenen
gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells wie folgt berech
net:
δRC = βRS + (YS - LRS.dψM)/, wobei βRS = CRS/HRR und CRS = (IZS.ddψM - 2.LFS.CFS)/2LRS, wobei CFS = HeKFS.{θ/NS - (YS + LFS.dψM)/} und dYS = 2(CFS + CRS)/MS - dψM, und wo bei IZS ein Gierträgheitsmoment des gesteuerten dynami schen Fahrzeugmodells bezeichnet, MS eine Masse des ge steuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet, LFS ei nen Abstand von einer Achse der vorderen Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells zu einem Schwer punkt bezeichnet, LRS einen Abstand von einer Abstand der hinteren Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeug modells zu dem Schwerpunkt davon bezeichnet, HeKFS einen Schätzwert eines äquivalenten Kurvenkraftbeiwerts der vor deren Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmo dells bezeichnet, HKR einen Schätzwert eines äquivalenten Kurvenkraftbeiwerts der hinteren Reifenräder des gesteuer ten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet, CFS eine Kur venkraft der vorderen Reifenräder des gesteuerten dynami schen Fahrzeugmodells bezeichnet, CRS eine Kurvenkraft der hinteren Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeug modells bezeichnet, NS eine Lenkgetriebe-Übersetzung des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet, dνys eine Seitenbeschleunigung des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet und νys eine Seitengeschwindig keit des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeich net.
δRC = βRS + (YS - LRS.dψM)/, wobei βRS = CRS/HRR und CRS = (IZS.ddψM - 2.LFS.CFS)/2LRS, wobei CFS = HeKFS.{θ/NS - (YS + LFS.dψM)/} und dYS = 2(CFS + CRS)/MS - dψM, und wo bei IZS ein Gierträgheitsmoment des gesteuerten dynami schen Fahrzeugmodells bezeichnet, MS eine Masse des ge steuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet, LFS ei nen Abstand von einer Achse der vorderen Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells zu einem Schwer punkt bezeichnet, LRS einen Abstand von einer Abstand der hinteren Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeug modells zu dem Schwerpunkt davon bezeichnet, HeKFS einen Schätzwert eines äquivalenten Kurvenkraftbeiwerts der vor deren Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmo dells bezeichnet, HKR einen Schätzwert eines äquivalenten Kurvenkraftbeiwerts der hinteren Reifenräder des gesteuer ten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet, CFS eine Kur venkraft der vorderen Reifenräder des gesteuerten dynami schen Fahrzeugmodells bezeichnet, CRS eine Kurvenkraft der hinteren Reifenräder des gesteuerten dynamischen Fahrzeug modells bezeichnet, NS eine Lenkgetriebe-Übersetzung des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet, dνys eine Seitenbeschleunigung des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeichnet und νys eine Seitengeschwindig keit des gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodells bezeich net.
13. Vorrichtung zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs nach
Anspruch 11, wobei ein Begrenzer in dem Abschnitt (512)
zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelversteleine
Bremsdrucksteuereinrichtung zum Steuern eines
Bremsdrucks, welcher auf jedes der Reifenräder angewandt
wird, in Übereinstimmung mit dem Bremskraft-Befehlswerts
für jedes Reifenrad;
Reifeninformations-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Reifeninformation, welche mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang steht, auf der Grund lage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vorher gemes sener Reifendaten;
eine Lenkbetätigungseinrichtung hinterer Reifenräder zum Betätigen der zu lenkenden hinteren Reifenräder;
eine Einrichtung zur Berechnung dynamischer Zielvariablen eines Fahrzeugs, welche dynamische Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahr zeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und ei nes dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells berechnet;
eine Einrichtung zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hintere Reifenräder, welche ei nen Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hintere Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeugge schwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, den dynami schen Zielvariablen des Fahrzeugs, der Reifeninformation und einem vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahr zeugmodell berechnet; und
eine Einrichtung zur Steuerung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, welche eine Betätigung der Betä tigungsvorrichtung der Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder steuert, um den Befehlswert der Lenkwinkelver stellung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit lung der hinteren Straßenräder für jede der Kurvenkräfte CFS und CRS wie folgt vorgesehen ist: wenn CFS < CFMAX; CFS = CFS, wenn CFS ≧ CFMAX; CRS < CRMAX; CRS = CRS und wenn CRS ≧ CRMAX; CRS = CRMAX.
Reifeninformations-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Reifeninformation, welche mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang steht, auf der Grund lage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vorher gemes sener Reifendaten;
eine Lenkbetätigungseinrichtung hinterer Reifenräder zum Betätigen der zu lenkenden hinteren Reifenräder;
eine Einrichtung zur Berechnung dynamischer Zielvariablen eines Fahrzeugs, welche dynamische Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahr zeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und ei nes dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells berechnet;
eine Einrichtung zur Berechnung eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hintere Reifenräder, welche ei nen Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hintere Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeugge schwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, den dynami schen Zielvariablen des Fahrzeugs, der Reifeninformation und einem vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahr zeugmodell berechnet; und
eine Einrichtung zur Steuerung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, welche eine Betätigung der Betä tigungsvorrichtung der Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder steuert, um den Befehlswert der Lenkwinkelver stellung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit lung der hinteren Straßenräder für jede der Kurvenkräfte CFS und CRS wie folgt vorgesehen ist: wenn CFS < CFMAX; CFS = CFS, wenn CFS ≧ CFMAX; CRS < CRMAX; CRS = CRS und wenn CRS ≧ CRMAX; CRS = CRMAX.
14. Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs,
umfassend:
ein Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
ein Erfassen einer Lenkwinkelverstellung eines Lenkrads eines Fahrzeugs;
ein Erfassen eines Gierwinkels eines Fahrzeugs;
ein Schätzen eines Gierwinkelgewinns eines Fahrzeugs anhand erfaßter Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Gierwinkels und der Lenkwinkelverstellung;
ein Einstellen eines Zielwerts des Gierwinkelgewinns;
ein Berechnen eines Bremskraft-Befehlswerts für jedes vordere linke und vordere rechte und hintere linke und hintere rechte Reifenrad eines Fahrzeugs, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern;
ein Steuern eines Bremsdrucks, welcher auf jedes der Reifenräder angewandt wird, in Übereinstimmung mit dem Bremskraft-Befehlswert für jedes Reifenrad;
ein Betätigen der Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder;
ein Berechnen eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung; und
ein Steuern einer Betätigung einer Betätigungsvorrichtung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, um den Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder zu bringen
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs weiter umfaßt:
ein Berechnen einer Reifeninformation, welche mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang steht, auf der Grundlage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vorher gemessener Reifendaten;
ein Berechnen dynamischer Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells; und
ein Berechnen eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, der dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, der Reifeninformation und einem vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodell.
ein Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
ein Erfassen einer Lenkwinkelverstellung eines Lenkrads eines Fahrzeugs;
ein Erfassen eines Gierwinkels eines Fahrzeugs;
ein Schätzen eines Gierwinkelgewinns eines Fahrzeugs anhand erfaßter Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Gierwinkels und der Lenkwinkelverstellung;
ein Einstellen eines Zielwerts des Gierwinkelgewinns;
ein Berechnen eines Bremskraft-Befehlswerts für jedes vordere linke und vordere rechte und hintere linke und hintere rechte Reifenrad eines Fahrzeugs, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern;
ein Steuern eines Bremsdrucks, welcher auf jedes der Reifenräder angewandt wird, in Übereinstimmung mit dem Bremskraft-Befehlswert für jedes Reifenrad;
ein Betätigen der Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder;
ein Berechnen eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung; und
ein Steuern einer Betätigung einer Betätigungsvorrichtung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, um den Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder zu bringen
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs weiter umfaßt:
ein Berechnen einer Reifeninformation, welche mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang steht, auf der Grundlage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vorher gemessener Reifendaten;
ein Berechnen dynamischer Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynamischen Ziel-Fahrzeugmodells; und
ein Berechnen eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, der dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, der Reifeninformation und einem vorher gemessenen gesteuerten dynamischen Fahrzeugmodell.
15. Verfahren zur dynamischen Steuerung eines Fahrzeugs, um
fassend:
ein Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
ein Erfassen einer Lenkwinkelverstellung eines Lenkrads eines Fahrzeugs;
ein Erfassen eines Gierwinkels eines Fahrzeugs;
ein Schätzen eines Gierwinkelgewinns eines Fahrzeugs an hand erfaßter Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Gier winkels und der Lenkwinkelverstellung;
ein Einstellen eines Zielwerts des Gierwinkelgewinns;
ein Berechnen eines Bremskraft-Befehlswerts für jedes vor dere linke und vordere rechte und hintere linke und hinte re rechte Reifenrad eines Fahrzeugs, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern;
ein Steuern eines Bremsdrucks, welcher auf jedes der Rei fenräder angewandt wird, in Übereinstimmung mit dem Brems kraft-Befehlswert für jedes Reifenrad;
ein Berechnen einer Reifeninformation, welche mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang steht, auf der Grundlage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vor her gemessener Reifendaten;
ein Berechnen dynamischer Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeuggeschwin digkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynami schen Ziel-Fahrzeugmodells;
ein Berechnen eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstel lung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, der dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, der Reifen information und einem vorher gemessenen gesteuerten dyna mischen Fahrzeugmodell; und
ein Steuern einer Betätigung einer Betätigungsvorrichtung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, um den Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Straßenräder in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Straßenräder zu brin gen.
ein Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
ein Erfassen einer Lenkwinkelverstellung eines Lenkrads eines Fahrzeugs;
ein Erfassen eines Gierwinkels eines Fahrzeugs;
ein Schätzen eines Gierwinkelgewinns eines Fahrzeugs an hand erfaßter Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Gier winkels und der Lenkwinkelverstellung;
ein Einstellen eines Zielwerts des Gierwinkelgewinns;
ein Berechnen eines Bremskraft-Befehlswerts für jedes vor dere linke und vordere rechte und hintere linke und hinte re rechte Reifenrad eines Fahrzeugs, um eine Abweichung zwischen einem Schätzwert des Gierwinkelgewinns und dem Zielwert davon zu verringern;
ein Steuern eines Bremsdrucks, welcher auf jedes der Rei fenräder angewandt wird, in Übereinstimmung mit dem Brems kraft-Befehlswert für jedes Reifenrad;
ein Berechnen einer Reifeninformation, welche mit einer dynamischen Fahrzeuginformation in Zusammenhang steht, auf der Grundlage der Bremskraft für jedes Reifenrad und vor her gemessener Reifendaten;
ein Berechnen dynamischer Zielvariablen eines Fahrzeugs auf der Grundlage der erfaßten Werte der Fahrzeuggeschwin digkeit und der Lenkwinkelverstellung und eines dynami schen Ziel-Fahrzeugmodells;
ein Berechnen eines Befehlswerts einer Lenkwinkelverstel lung der hinteren Reifenräder gemäß den erfaßten Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Lenkwinkelverstellung, der dynamischen Zielvariablen eines Fahrzeugs, der Reifen information und einem vorher gemessenen gesteuerten dyna mischen Fahrzeugmodell; und
ein Steuern einer Betätigung einer Betätigungsvorrichtung einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Reifenräder, um den Befehlswert einer Lenkwinkelverstellung der hinteren Straßenräder in Übereinstimmung mit einer tatsächlichen Lenkwinkelverstellung der hinteren Straßenräder zu brin gen.
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