DE102005012458A1

DE102005012458A1 - Verfahren zum Schutz eines Kraftfahrzeugs gegen Überschlagen

Info

Publication number: DE102005012458A1
Application number: DE102005012458A
Authority: DE
Inventors: Kurt Stouffer Clarkston Lehmann; Brian L. Goodrich Hildebrand; Clinton Royal Oak Schumann; Geoffrey Burke Nothville Bauer
Original assignee: Continental Teves Inc
Current assignee: Continental Teves Inc
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2025-03-19
Also published as: JP2005271915A; US7031816B2; DE102005012458B4; US20050216154A1; JP4808982B2

Abstract

Ein System und Verfahren schützen ein Kraftfahrzeug gegen Überschlagen durch Einsatz einer Reihe von linearen Beschleunigungssensoren. Ein Steuermodul umfasst unter anderem ein Fahrzeugdynamikmodell und ein Modell der Sensoranordnung. Ein Zustandsvektor wird auf der Basis der festgestellten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Sensormodells ermittelt. Auf der Basis des Zustandsvektors wird ein Regelsignal erzeugt und das Wankmoment des Fahrzeugs wird auf der Basis dieses Regelsignals reduziert.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Stabilitätskontrollsysteme für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf einen aktiven Überschlagschutz für diese Stabilitätskontrollsysteme.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den vergangenen Jahren wurde der Reduzierung der Überschlaggefahr bei Kraftfahrzeugen, insbesondere größeren Fahrzeugen, wie SUVs, die einen relativ hohen Schwerpunkt besitzen, viel Aufmerksamkeit gewidmet. Bei diesen Fahrzeugen können durch Reibung induzierte Überschlagbedingungen auftreten, bei denen das Fahrzeug sich als Reaktion auf Reibungskräfte, die auf die Fahrzeugreifen wirken, überschlagen kann, ohne dass ein Hindernis gerammt wird.

Das Überschlagen eines Fahrzeugs wird durch Überschreiten des für ein bestimmtes Fahrzeug kritischen Wankwinkels verursacht. Der Wankwinkel ist die Funktion aus der Aufhängung und Beladung des Fahrzeugs und anderer Fahrzeugmerkmale und dynamischer Bedingungen. Bisherige Überschlagschutzsysteme verwenden eine Art von Voraussagefunktion in dem Versuch, das Überschlagen vorauszusagen und durch korrigierende Maßnahmen, wie z.B. Abbremsen des Fahrzeugs, Motordrosselung oder Lenkeingriffe, zu verhindern. Bei vielen Systemen kommt z.B. ein Rollratensensor zum Einsatz, der direkt die Seitenneigung des Fahrzeugs misst. Leider sind diese Rollratensensoren auf Grund ihrer Komplexität teuer. Außerdem kann die Bewertung der Tendenz zum Überschlagen weniger genau sein, wenn man sich nur auf die Seitenneigungsrate verlässt. Daher ist es erforderlich, ein Überschlagsschutzsystem und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die Präzision der Voraussage und den Überschlagschutz verbessert und gleichzeitig einen teurer Rollratensensor überflüssig macht.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung bietet ein Verfahren zum Schutz gegen das Überschlagen eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren einerseits eine Anordnung linearer Beschleunigungssensoren und andererseits ein Steuermodul umfasst, um die Sensoranordnung zu verwenden. Die Beschleunigungssensoren befinden sich an vorher festgelegten Positionen im Verhältnis zum Schwerpunkt des Fahrzeugs. Das Steuermodul umfasst unter anderem ein Modell der Fahrzeugdynamik und ein Modell der Sensoranordnung. Für jeden Sensor in der Anordnung wird eine Beschleunigung ermittelt.

Der Wankwinkel des Fahrzeugs wird dann auf der Basis der festgestellten Beschleunigungen, des Modells der Fahrzeugdynamik und des Sensormodells ermittelt. Das Verfahren erzeugt dann ein Regelsignal auf der Basis des Wankwinkels und reduziert das Wankmoment des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Regelsignal.

Nach detaillierteren Aspekten kann das Verfahren außerdem noch die Schätzung einer Rollrate auf der Basis der festgestellten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Sensormodells umfassen. Genauso kann die Methode außerdem die Wankbeschleunigung auf der Basis dieser Beschleunigungen und Modelle ermitteln. Daher kann das Regelsignal sowohl auf dem Wankwinkel als auch auf der Rollrate oder alternativ auf dem Wankwinkel, der Rollrate und der Wankbeschleunigung basieren, wodurch die Präzision des Regelsignals erhöht wird. Die Bewertung eines Wankwinkels umfasst vorzugsweise die Bewertung eines Zustandsvektors, der die dynamischen Zustände des Fahrzeugs darstellt. Der Zustandsvektor umfasst einen Wankwinkel, eine Rollrate, eine Gierrate und eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs.

Jeder Beschleunigungssensor erfasst vorzugsweise eine lineare Beschleunigung entlang einer Sensorachse, die im Verhältnis zum Koordinatensystem des Fahrzeugs positioniert ist. Die Sensorachse von mindestens einem Beschleunigungssensor ist vorzugsweise nicht parallel zu einer Längs-, Quer- und Vertikalachse, die das Koordinatensystem bilden. Mindestens ein Beschleunigungssensor ist vorzugsweise nicht entlang einer Achse des Koordinatensystems ausgerichtet. Das Verfahren umfasst vorzugsweise die Übertragung der ermittelten Beschleunigungen von einem Sensor-Koordinatensystem auf ein Fahrzeug-Koordinatensystem, damit sie vom Steuermodul verarbeitet werden können. Schließlich umfasst die Reduzierung des Wankmoments auch die Aktivierung eines Stellglieds, wobei das Stellglied ein Bremsregelungssystem, ein Motorregelungssystem und/oder ein aktives Lenksystem sein kann.

Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht ein Verfahren zum Schutz des Kraftfahrzeugs gegen Überschlagen vor, wobei das Fahrzeug eine Längssachse, eine Querachse und eine vertikale Achse definiert. Das Verfahren sieht einen Beschleunigungssensor vor, der entlang der Querachse des Fahrzeugs positioniert ist. Der Sensor ist in einem bestimmten Abstand zum Schwerpunkt angeordnet. Eine Beschleunigung des Fahrzeugs wird mit dem Sensor festgestellt, eine Wankbeschleunigung des Fahrzeugs wird anhand der festgestellten Beschleunigung und der bekannten Sensorposition ermittelt. Die Wankbeschleunigung wird integriert, um eine Rollrate und einen Wankwinkel des Fahrzeugs zu bestimmen. Auf der Basis des Wankwinkels, der Rollrate und der Wankbeschleunigung wird ein Regelsignal erzeugt, und das Wankmoment des Fahrzeugs wird in Abhängigkeit vom Regelsignal reduziert.

Nach weiteren Aspekten erfasst der Sensor eine lineare Beschleunigung entlang einer Sensorachse, die parallel zur vertikalen Achse liegt. Ein zweiter Beschleunigungssensor kann entlang der Querachse des Fahrzeugs positioniert und in einem zweiten Abstand vom Schwerpunkt positioniert werden. Vorzugsweise befinden sich der erste und der zweite Sensor auf einander gegenüberliegenden Seiten des Schwerpunkts. Das Verfahren kann auch die Filterung eines Teils der erfassten Beschleunigung umfassen, der nicht für das Fahrzeug, das sich um seine Längsachse dreht, repräsentativ ist. Die Filterung sieht auch ein Modell der Fahrzeugdynamik und ein Sensormodell vor.

Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung sieht ein System zum Schutz gegen Überschlagen in einem Fahrzeug vor. Das System umfasst eine Reihe linearer Beschleunigungssensoren, ein Steuermodul und ein Stellglied. Das Steuermodul umfasst einen Signalregler, eine Ermittlungseinheit, einen Signalgeber, ein Modell der Fahrzeugdynamik und ein Modell der Sensoranordnung. Die Sensoren befinden sich an vorher festgelegten Stellen im Verhältnis zum Schwerpunkt des Fahrzeugs, wobei jeder Sensor eine lineare Beschleunigung entlang seiner Sensorachse feststellt. Der Signalregler empfängt die erfassten Beschleunigungen und überträgt sie von einem Sensor-Koordinatensystem auf ein Fahrzeug-Koordinatensystem. Die Ermittlungseinheit empfängt die übertragenen Beschleunigungen und ermittelt einen Wankwinkel auf der Basis der umgewandelten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Modells der Sensoranordnung. Der Signalgeber erzeugt ein Regelsignal, wenn der ermittelte Wankwinkel anzeigt, dass das Fahrzeug zum Überschlagen tendiert. Das Stellglied empfängt ein Regelsignal und reduziert das Wankmoment des Fahrzeugs entsprechend.

Weiteren Details zufolge erlauben Fahrzeugdynamik- und Sensormodell der Ermittlungseinheit einen Zustandsvektor zu ermitteln, der dem dynamischen Zustand des Fahrzeugs auf der Basis der umgewandelten Beschleunigungen entspricht. Der Zustandsvektor umfasst vorzugsweise einen Wankwinkel, eine Rollrate, eine Gierrate und einen Querverlust des Fahrzeugs. Auf der Basis des Zustandsvektors können weitere Variablen ermittelt werden, wie z.B. die Wankbeschleunigung. Daher kann das Regelsignal auf dem Wankwinkel, der Rollrate und der Wankbeschleunigung basieren. Jeder Beschleunigungssensor erfasst eine lineare Beschleunigung entlang einer Sensorachse, die im Verhältnis zum Koordinatensystem des Fahrzeugs positioniert ist. Vorzugsweise ist die Sensorachse von mindestens einem Beschleunigungssensor nicht parallel zu der Längs-, Quer- und Vertikalachse ausgerichtet, die das Fahrzeug-Koordinatensystem darstellen, oder entlang dieser ausgerichtet. Das Stellglied kann zum Bremsregelsystem, zur Motorsteuerung und zu einem aktiven Lenksystem gehören.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen sind Bestandteil der Spezifikation, erläutern mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen ist:
1 eine schematische Ansicht eines aktiven Überschlagsschutzsystems, das nach der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde;
2 eine schematische Beschreibung eines Verfahrens zum Schutz gegen Überschlagen mit Hilfe des in 1 beschriebenen Systems; und
3 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit den Beschleunigungssensoren und dem aktiven Überschlagsschutz von 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Kommen wir nun zu den Figuren, so beschreibt 1 ein aktives Überschlagsschutzsystem 10, das nach der Lehre der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde. Das System 10 umfasst im allgemeinen eine Anordnung von Beschleunigungssensoren 20, ein Steuermodul 30 und ein Stellglied 42. Die Sensoranordnung 20 erfasst eine Reihe linearer Beschleunigungen, die vom Steuermodul 30 zur Ermittlung des dynamischen Zustands des Fahrzeugs und insbesondere der Tendenz des Fahrzeugs zum Überschlagen eingesetzt werden. Wenn das Steuermodul 30 feststellt, dass das Fahrzeug zum Überschlagen tendiert, sendet es ein Signal an das Stellglied 42, das wiederum das Überschlagsmoment des Fahrzeugs 70 (3) durch Betätigung der Fahrzeugbremsen oder Drosselung des Motors oder durch aktive Kontrolle der Lenkung des Fahrzeugs reduziert.
Die Sensoranordnung 20 umfasst im allgemeinen eine Reihe von Beschleunigungssensoren, wie A₁ 22, A₂ 24, A₃ 26 bis A_i 28. Ein einfaches Beispiel für die Anordnung der Sensoren 20 ist in 3 dargestellt. Das Fahrzeug 70 umfasst hier ein Koordinatensystem mit einer Längsachse 74, einer Querachse 76 und einer vertikalen Achse 78. Jede der Achsen erstreckt sich durch einen Schwerpunkt 72 des Fahrzeugs. In diesem besonderen Fall befindet sich ein erster Beschleunigungssensor 80 entlang der Querachse 76 und in einem bestimmten Abstand vom Schwerpunkt 72. Der Beschleunigungssensor 80 erfasst eine lineare Beschleunigung entlang einer Sensorachse 82, die parallel zur vertikalen Achse 78 dargestellt wird. Genauso kann ein zweiter linearer Beschleunigungssensor 84 eingesetzt werden. Der zweite Beschleunigungssensor 84 ist ebenso entlang der Querachse 76 angeordnet und so ausgerichtet, dass Beschleunigungen entlang einer Sensorachse 86 erfasst werden, die ebenso parallel zur vertikalen Achse 78 liegt.
Die beiden Beschleunigungssignale können durch die Beziehung A2 = A1·r_dot x d12 (1) beschrieben werden, wobei A₁ und A₂ den gemessenen Werten der linearen Beschleunigung, d₁₂ dem Abstand zwischen den Sensoren in einer Ebene, die rechtwinklig zur betreffenden Achse verläuft und r_dot der Drehbeschleunigung des Fahrzeugs 70 um die betreffende Achse entspricht. Daher kann die Drehbeschleunigung (Wankbeschleunigung) um die Längsachse 74 (betreffende Achse) durch Auflösen der Gleichung wie folgt bestimmt werden: r_dot = (A₂-A₁)/d₁₂. Wenn das Fahrzeug 70 sich um seine Längsachse 74 dreht (d.h wankt), erfassen die Beschleunigungssensoren 80, 84 die Beschleunigungen in entgegengesetzter Richtung, so dass eine der erfassten Beschleunigungen negativ ist.
Sobald die Wankbeschleunigung (d.h. die Drehbeschleunigung um die Längsachse 74) festgestellt wird, kann die Beschleunigung integriert werden, um die Rollrate und den Wankwinkel des Fahrzeugs 70 zu bestimmen. Auf der Basis dieser Werte kann ein Regelsignal erzeugt werden, wenn die Tendenz besteht, dass das Fahrzeug sich überschlägt. Dann kann das Stellglied 42 (1) die entsprechende korrigierende Maßnahme ergreifen.
Es ist jedoch wahrscheinlich nicht immer möglich, die Beschleunigungssensoren direkt entlang einer der Achsen 74, 76, 78 zu montieren oder sie in der gewünschten Richtung auszurichten. Wenn die Sensoren 22, 24, 26, 28 nicht in der Ebene liegen, die rechtwinklig zu der betreffenden Achse verläuft, enthalten die gemessenen Beschleunigungswerte Abweichungen, die sich proportional zur den Drehraten um andere Achsen verhalten. Genauso enthalten die gemessenen Werte Abweichungen, die sich proportional zur Drehbewegung (Geschwindigkeit und Beschleunigung) um andere Achsen verhalten, wenn die Messachsen der Sensoren nicht zusammenfallen. Wenn schließlich die Messachsen der Beschleunigungssensoren 20 nicht zusammenfallen und nicht entlang einer Fahrzeugbezugsachse montiert sind, können die gemessenen Beschleunigungen einmalige Schwerpunktsabweichungen umfassen, die von der Differenz zwischen dem Montagewinkel und dem Gesamtneigungswinkel des Fahrzeugs abhängen.
Anders ausgedrückt kann die festgestellte lineare Beschleunigung eines bestimmten Sensors aus verschiedenen Anteilen von Faktoren bestehen, die diese Beschleunigungen verursachen, was von der Position eines Beschleunigungssensors im Verhältnis zum Schwerpunkt 72 und dem Koordinatensystem 74, 76, 78 des Fahrzeugs 70 sowie von der Ausrichtung der Sensorachse im Verhältnis zum Koordinatensystem abhängt. So kann beispielsweise die lineare Beschleunigung aus einer Kombination von Gierbeschleunigung, Nickbeschleunigung, Wankbeschleunigung, Zentripetalbeschleunigung oder -kraft auf Grund einer Kurvenfahrt oder einer Schlupfbeschleunigung oder -kraft auf Grund von Reifenschlupf bestehen. Dementsprechend stellen die erfassten linearen Beschleunigungen in der Sensoranordnung 20, abgesehen von dem oben genannten Sonderfall, sehr wahrscheinlich eine Vielzahl unterschiedlicher Beschleunigungen im Fahrzeug dar.
Dementsprechend verwendet die vorliegende Erfindung das Steuermodul 30, das ein Fahrzeugdynamikmodell 38 und ein Sensormodell 40 umfasst. Mit Bezug auf 1 werden die von der Sensoranordnung 20 festgestellten Beschleunigungen dem Steuermodul 30 und insbesondere dem Signalregler 32 zur Verfügung gestellt. Der Signalregler 32 überträgt die linearen Beschleunigungen von einem Sensor-Koordinatensystem auf das Fahrzeug-Koordinatensystem, das in 3 beschrieben wird. Die umgewandelten Beschleunigungen werden einer Ermittlungseinheit 34 zur Verfügung gestellt, mit der die umgewandelten Beschleunigungen gefiltert werden, um den dynamischen Zustand des Fahrzeugs zu bestimmen, und insbesondere einen Zustandsvektor, der den dynamischen Zustand des Fahrzeugs darstellt. Der Zustandsvektor umfasst im allgemeinen Variablen für den Wankwinkel, die Rollrate, die Gierrate und die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Die speziellen Details und die Mathematik des Steuermoduls 30 und insbesondere der Ermittlungseinheit 34 werden hierin nicht beschrieben, sind jedoch in der begleitenden Anmeldung Nr. XXX/XXX,XXX (Vorgang Nr. 10543-069) zu finden, die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde und deren Offenlegung durch Verweis hierin vollständig aufgenommen wurde. An dieser Stelle sei nur erwähnt, dass die Ermittlungseinheit 34 sich auf ein Fahrzeugdynamikmodell 38 stützt, das eine Reihe von Gleichungen umfasst, welche das dynamische Verhalten des Fahrzeugs darstellen. Ebenso werden Gleichungen zur Verfügung gestellt, die ein Sensormodell 40 darstellen. Auf der Basis der von der Sensoranordnung 20 festgestellten Beschleunigungen (die vom Signalregler 32 umgewandelt werden), ist die Ermittlungseinheit 34 in der Lage, die Modelle 38, 40 zu verwenden, um den Zustandsvektor des Fahrzeug aufzulösen und zu ermitteln. Sobald Wankwinkel, Rollrate, Gierrate und Querbeschleunigung des Fahrzeugs bekannt sind (d.h. der Zustandsvektor), können mit Hilfe der Modelle 38, 40 zusätzliche Variablen ermittelt werden, wie z.B. die Wankbeschleunigung. Es ist auch zu bemerken, dass die Ermittlungseinheit 34 ein geschlossenes Regelsystem 35 einsetzen kann, das die Bewertung des Zustandsvektors und ein iteratives Verfahren einsetzt, um den Ermittlungsfehler auf eine akzeptable Größe zu reduzieren. Außerdem kann die Sensoranordnung 20 auch Drehratensensoren umfassen, die vorzugsweise versetzt zu den Fahrzeugbezugsachsen montiert werden, während das Sensormodell 40 diesen Sensor wiedergibt.
Sobald die Ermittlungseinheit 34 Werte für den Wankwinkel, die Rollrate und die Wankbeschleunigung zur Verfügung gestellt hat, ermittelt der Signalgeber 36 die Signale, um einen Hinweis auf einen Tendenz des Fahrzeugs zum Überschlagen zu erhalten. Der Signalgeber 36 verwendet mindestens den Wankwinkel, um das Steuersignal 37 zu erzeugen, das zum Stellglied 42 geschickt wird. Der Signalgeber 36 verwendet vorzugsweise ebenso die Wankrate und noch eher die Wankbeschleunigung für die Erzeugung des Steuersignals. Das heisst, dass nicht nur der Wankwinkel des Fahrzeugs eingesetzt wird, sondern mit Hilfe der Geschwindigkeit, mit der der Wankwinkel sich dem kritischen Winkel nähert, und der Beschleunigung (oder Verzögerung) des Wankwinkels zum kritischen Wankwinkel hin kann festgestellt werden, wann das Fahrzeug zum Überschlagen tendiert. Auf der Basis des Steuersignals 37, das auf eine Tendenz des Fahrzeugs zum Überschlagen hinweisen kann, kann das Stellglied 42 korrigierende Maßnahmen vornehmen, um das Wankmoment des Fahrzeugs zu reduzieren. Der Stellantrieb 42 kann beispielsweise ein Bremsregelungssystem umfassen, wie z.B. ein aktives ABS-System, das eingesetzt werden kann, um eine oder mehrere Fahrzeugbremsen 34 abzubremsen und das Wankmoment des Fahrzeugs zu reduzieren. Das Stellglied 42 kann auch eine Motorsteuerungseinheit umfassen, die die Drosselklappe des Motors 46 reguliert, um die Geschwindigkeit und das Wankmoment des Fahrzeugs zu reduzieren. Schließlich kann das Stellglied 42 auch ein aktives Lenksystem umfassen, wie z.B. ein Steer-by-wire-System (d.h. bei dem die Lenkeingabe des Fahrers elektronisch an ein Stellglied geschickt wird, das die Richtung der Räder kontrolliert), das den Lenkwinkel 48 regulieren kann, um das Wankmoment des Fahrzeugs zu reduzieren.
Wie oben erwähnt, führt das aktive Überschlagsschutzsystem 10 daher ein Verfahren 50 zum Schutz gegen Überschlagen aus, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird. Das Verfahren 50 beginnt bei Block 51 und geht dann zu Block 52, wo die linearen Beschleunigungen A₁, A₂, A₃ bis A_i von der Sensoranordnung 20 festgestellt werden. Die festgestellten Beschleunigungen werden vom Signalregler 32 in das Fahrzeug Koordinatensystem übertragen, wie in Block 54 angegeben. Die Ermittlungseinheit 34 verwendet dann die umgewandelten Beschleunigungen, um den Fahrzeugzustandsvektor zu ermitteln, wie in Block 56 angegeben. Bei gegebenem Zustandsvektor ist der Signalgeber 36 in der Lage festzustellen, ob das Fahrzeug zum Überschlagen tendiert, wie durch den Entscheidungsblock 58 dargestellt. Tendiert das Fahrzeug nicht zum Überschlagen, endet das Verfahren bei Block 60. Wenn das Fahrzeug zum Überschlagen tendiert, erzeugt der Signalgeber 36 ein Regelsignal 37, wie in Block 62 angegeben. Auf der Basis des Regelsignals 37 reduziert das Stellglied 42 das Überschlagsmoment, wie in Block 64 dargestellt und oben erläutert.
Dementsprechend wird erkannt, dass die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren anbietet, durch das das Kraftfahrzeug gegen Überschlagen geschützt wird und welches teure und komplizierte Rollratensensoren überflüssig macht. Die Anordnung linearer Beschleunigungssensoren, die von der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind zu angemessenen Kosten erhältlich. Der Wankwinkel, die Rollrate und/oder die Wankbeschleunigung des Fahrzeugs können eingesetzt werden, um einem Stellglied ein präzises Regelsignal zur Verfügung zu stellen, das Überschlagsmoment des Fahrzeugs zu reduzieren und das Fahrzeug vor einem Überschlagen zu schützen. In einer speziellen Ausführung der Erfindung kann die Wankbeschleunigung direkt erfasst und integriert werden, damit ein Steuersignal auf einem Wankwinkel, einer Rollrate und einer Wankbeschleunigung basieren kann und die Genauigkeit verbessert, mit dem das System und das Verfahren eine Tendenz des Fahrzeugs zum Überschlagen bestimmt und das Fahrzeug dagegen schützen kann.
Die obige Beschreibung der verschiedenen Ausführungen der Erfindung wurde zum Zwecke der Erläuterung und Beschreibung vorgelegt. Es wird kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben. Die Erfindung soll dadurch auch nicht genau auf die offen gelegten Ausführungen beschränkt werden. Auf der Basis der oben genannten Lehre sind zahlreiche Varianten oder Modifikationen möglich. Die erläuterten Ausführungen wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendung auf die bestmögliche Art und Weise zu erläutern und dadurch einem Fachmann die Möglichkeit zu bieten, die Erfindung in zahlreichen Ausführungen und mit zahlreichen Modifikationen einzusetzen, die für den jeweiligen Einsatzzweck geeignet sind. All diese Modifikationen und Varianten entsprechen dem Umfang der Erfindung, die von den beigefügten Ansprüchen bestimmt wird, wenn sie in der zulässigen Breite interpretiert werden.

Legende zu 1

32: Signalregler
34: Ermittlungseinheit
36: Signalgeber
38: Fahrzeugmodell
40: Sensormodell
42: Stellglied
44: Bremsen
46: Motor
48: Lenkung

Legende zu 2

51: Start
52: A₁ ... A_i ermitteln
54: Übertragung der Beschleunigungen auf das Fahrzeug-Koordinatensystem
56: Ermittlung des Fahrzeugzustandsvektors
58: Neigt das Fahrzeug zum Überschlagen?
: nein
60: Ende
: ja
62: Erzeugung eines Steuersignals
64: Reduzierung des Überschlagsmoments

Claims

Verfahren zum Schutz eines Kraftfahrzeugs gegen Überschlagen, bestehend aus den folgenden Schritten: Bereitstellung einer Reihe linearer Beschleunigungssensoren an bestimmten Positionen im Verhältnis zum Schwerpunkt des Fahrzeugs; Bereitstellung eines Regelmoduls, das über ein Modell der Fahrzeugdynamik und ein Modell der Sensoranordnung verfügt Feststellung einer Beschleunigung für jeden Sensor in der Sensoranordnung; Ermittlung eines Wankwinkels des Fahrzeugs auf der Basis der ermittelten Beschleunigungen, des Fahreugdynamikmodells und des Sensormodells; Erzeugung eines Kontrollsignals auf der Basis des Wankwinkels; und Reduzierung des Wankmoments des Fahrzeugs auf der Basis des Regelsignals.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt der Ermittlung einer Rollrate auf der Basis der festgestellten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Sensormodells umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuersignal sowohl auf dem Wankwinkel als auch auf der Rollrate basiert.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner die Ermittlung einer Wankbeschleunigung des Fahrzeugs auf der Basis der festgestellten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und der Sensormodelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Regelsignal auf dem Wankwinkel, der Rollrate und der Wankbeschleunigung basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ermittlung eines Wankwinkels auch die Ermittlung eines Zustandsvektors umfasst, der den dynamischen Zustand des Fahrzeugs auf der Basis der festgestellten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Sensormodells darstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Zustandsvektor einen Wankwinkel, eine Rollrate, eine Gierrate und eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Steuersignal auf dem ermittelten Zustandsvektor basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Beschleunigungssensor eine lineare Beschleunigung entlang einer Sensorachse ermittelt, die im Verhältnis zu dem Fahrzeugkoordinatensystem angeordnet ist, das eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Sensorachse mindestens eines Beschleunigungssensors nicht parallel zu einer Längs-, Quer- oder Hochachse verläuft.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Position von mindestens einem Beschleunigungssensor nicht an einer Längs-, Quer- oder Hochachse ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner die Übertragung der ermittelten Beschleunigungen von einem Sensor-Koordinatensystem auf ein Fahrzeug-Koordinatensystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reduzierung des Wankmoments auch die Aktivierung eines Stellglieds umfasst und das Stellglied ein Bremsregelungssystem, eine Motorsteuerungseinheit oder ein aktives Lenksystem darstellen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Drehratensensor vorsieht.
Verfahren zum Schutz gegen Überschlagen in einem Kraftfahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse definiert und jede Achse durch den Fahrzeugschwerpunkt geht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellung eines Beschleunigungssensors, der entlang der Querachse des Fahrzeugs positioniert ist, wobei der Sensor sich in einem bestimmten Abstand vom Schwerpunkt befindet; Ermittlung einer Beschleunigung am Fahrzeug durch den Sensor; Feststellung einer Wankbeschleunigung des Fahrzeugs auf Grund der festgestellten Beschleunigung und der bekannten Sensorposition; Integration der Wankbeschleunigung zur Feststellung einer Rollrate und eines Wankwinkels des Fahrzeugs; Erzeugung eines Steuersignals basierend auf dem Wankwinkel, der Rollrate und der Wankbeschleunigung; und Reduzierung des Wankmoments des Fahrzeugs auf der Basis des Steuersignals.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Sensor eine lineare Beschleunigung entlang einer Sensorachse feststellt, die parallel zur vertikalen Achse verläuft.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner einen zweiten Beschleunigungssensor umfasst, welcher entlang der Querachse des Fahrzeugs positioniert ist, wobei der zweite Sensor sich in einem zweiten Abstand vom Schwerpunkt befindet.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der erste und zweite Sensor in einen bestimmten Abstand voneinander auf gegenüberliegenden Seiten des Schwerpunkts liegen.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner die Filterung von Teilen der festgestellten Beschleunigung umfasst, die für die Drehung des Fahrzeugs um die Längsachse nicht repräsentativ sind.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Filterung ein Modell der Fahrzeugdynamik und ein Sensormodell bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Reduzierung des Wankmoments die Aktivierung eines Stellglieds umfasst und das Stellglied ein Bremsregelungssystem, eine Motorsteuerungseinheit und/oder ein aktives Lenksystem darstellt.
System zum Schutz gegen Überrollen in einem Fahrzeug, bestehend aus: einer Reihe von linearen Beschleunigungssensoren an bestimmten Stellen im Verhältnis zum Schwerpunkt des Fahrzeugs, wobei jeder Sensor eine lineare Beschleunigung entlang der Sensorachse erfasst; einem Steuermodul mit einem Signalregler, einer Ermittlungseinheit, einem Signalgeber, einem Fahrzeugdynamikmodell und einem Modell der Sensoranordnung; einem Signalregler, der die ermittelten Beschleunigungen empfängt und die Beschleunigungen von einem Sensor-Koordinatensystem auf ein Fahrzeug-Koordinatensystem überträgt; einer Ermittlungseinheit, die die umgewandelten Beschleunigungen empfängt und auf der Basis der umgewandelten Beschleunigungen, eines Fahrzeugdynamikmodells und eines Sensoranordnungsmodells einen Wankwinkel ermittelt; einem Signalgeber, der ein Steuersignal erzeugt, wenn der Wankwinkel eine Neigung des Fahrzeugs zum Überschlagen anzeigt; und einem Stellglied, der das Steuersignal empfängt und das Wankmoment des Fahrzeugs auf der Basis dieses Steuersignals reduziert.
System nach Anspruch 22, wobei die Ermittlungseinheit außerdem eine Rollrate des Fahrzeugs auf der Basis der umgewandelten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Sensormodells ermittelt.
System nach Anspruch 23, wobei der Signalgeber ein Steuersignal auf der Basis des Wankwinkels und der Rollrate erzeugt.
System nach Anspruch 22, wobei die Ermittlungseinheit ferner eine Wankbeschleunigung des Fahrzeugs auf der Basis der umgewandelten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Sensormodells ermittelt.
System nach Anspruch 25, wobei der Signalgeber ein Steuersignal auf der Basis des Wankwinkels, der Rollrate und der Wankbeschleunigung erzeugt.
System nach Anspruch 22, wobei die Ermittlungseinheit einen Zustandsvektor ermittelt, der den dynamischen Zustand des Fahrzeugs auf der Basis der umgewandelten Beschleunigungen, des Fahrzeugdynamikmodells und des Sensormodells ermittelt.
System nach Anspruch 27, wobei der Zustandsvektor einen Wankwinkel, eine Rollrate, eine Gierrate und eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs umfasst.
System nach Anspruch 22, wobei jeder Beschleunigungssensor eine lineare Beschleunigung entlang einer Sensorachse ermittelt, die im Verhältnis zum Koordinatensystem des Fahrzeugs positioniert ist, das eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse des Fahrzeugs umfasst.
System nach Anspruch 29, wobei die Sensorachse von mindestens einem Beschleunigungssensor nicht parallel zu einer Längs-, Quer- oder Hochachse ist.
System nach Anspruch 29, wobei die Position von mindestens einem Beschleunigungssensor nicht an einer Längs-, Quer- oder Hochachse ausgerichtet ist.
System nach Anspruch 22, wobei das Stellglied ein Bremsregelungssystem, eine Motorsteuerungseinheit und/oder ein aktives Lenksystem sein kann.