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Diese
Anmeldung nimmt die Priorität
und den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer
10-2004-0107312 in Anspruch, die am 16. Dezember 2004 beim Koreanischen
Amt für Geistiges
Eigentum (Korean Intellectual Property Office) eingereicht wurde
und deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern
der Fahrzeugstabilität, und
insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der
Fahrzeugstabilität
zugunsten eines stabilen Steuerns des Gierverhaltens.
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Üblicherweise
weist eine Vorrichtung zum Steuern der Fahrzeugstabilität ein Spurstabilitätssystem
(TCS – Trace
Control System), ein Antiblockiersystem (ABS – Antiblock Break System) und
ein Fahrzeugdynamiksystem (VDS – Vehicle
Dynamic System) auf.
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Ferner überwacht
eine Vorrichtung zum Steuern der Fahrzeugstabilität den Zustand
des Fahrzeugverhaltens auf der Basis von Daten, die von einem das
Fahrzeugverhalten erfassenden Gierratensensor, einem Querbeschleunigungssensor,
einem Radgeschwindigkeitssensor bzw. Raddrehzahlsensor, einem Lenkwinkelsensor
usw. gemessen werden.
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Ferner
macht die Vorrichtung zum Steuern der Fahrzeugstabilität das Fahrzeug
stabil mittels automatischen Steuerns des Fahrzeugverhaltens gemäß einer
Fahrervorgabe.
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In
einem Fall, in dem der Zustand des überwachten Fahrzeugverhaltens
von einer von dem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten
Sollgierrate abweicht, erzeugt die Vorrichtung zum Steuern der Fahrzeugstabilität ein Wiederherstellungs-Giermoment
zum Aufrechterhalten der Stabilität.
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Das
Wiederherstellungs-Giermoment wird im Wesentlichen durch unterschiedliches
Steuern der linksseitig beaufschlagten Bremskraft und der rechtsseitig
beaufschlagten Bremskraft realisiert.
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Da
die Bremskraft von dem Druck eines Bremssattels einer Bremsvorrichtung
bestimmt wird, ist ein Kernaspekt beim Steuern der Fahrzeugstabilität das Steuern
des den jeweiligen Rädern
beaufschlagten Bremsdrucks.
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Gemäß dem Stand
der Technik werden hauptsächlich
ein prozessparalleles Steuerverfahren bzw. ein Steuerverfahren ohne
Rückkopplung,
bei dem eine experimentell erlangte Tabelle verwendet wird, oder
ein auf einem geschlossenen Regelsystem basierendes Verfahren verwendet,
bei dem der Druck nach einem Rückführen eines
erfassten Druckes des Bremssattels bzw. der Bremssättel gesteuert
wird.
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Wenn
das Steuerverfahren ohne Rückkopplung
verwendet wird, besteht das Problem, dass die Steuerungsleistung
schlecht ist und die Beständigkeit
gering ist.
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Ferner
kann es gemäß dem Stand
der Technik sein, dass ein höherer
Druck beaufschlagt wird, als es zum Steuern des Fahrzeugs erforderlich
ist.
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Folglich
tritt, da eine hohe Festigkeit bzw. Steifigkeit erforderlich ist
zum Verhindern einer Beschädigung
der Leistungsverteilungsvorrichtung eines Bremssystems, das Problem
auf, dass das Volumen bzw. die Abmessungen des gesamten Bremssystems
vergrößert sind.
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Wenn
das Steuerverfahren mit geschlossenem Regelsystem verwendet wird,
sollte ein zusätzlicher
Drucksensor vorgesehen bzw. montiert sein.
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Daher
tritt das Problem auf, dass die Kosten zunehmen und in einem Fall,
in dem der Drucksensor außer
Betrieb bzw. defekt ist, das Steuersystem versagt.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Steuern der Fahrzeugstabilität
bereitzustellen, mittels welchen ein Giermoment stabil steuerbar
ist.
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Dies
wird mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Steuern der Fahrzeugstabilität gemäß den Ansprüchen 1 bzw.
3 erreicht.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in dem
abhängigen Anspruch
2 beschrieben.
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Gemäß der Erfindung
weist eine exemplarische Vorrichtung zum Steuern der Fahrzeugstabilität einen
Gierratensensor, der eine Gierrate erfasst und der ein entsprechendes
Gierratensignal ausgibt, einen Virtuelldruck-Rechner, der einen
virtuellen Bremsdruck berechnet zum Steuern der jeweiligen Räder des
Fahrzeugs auf der Basis einer Gierraten-Signaleingabe von dem Gierratensensor
und auf der Basis von Signaleingaben von einem Lenkwinkelsensor,
einem Querbeschleunigungssensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
und einem Hauptbremsdrucksensor, eine Addiereinrichtung, die einen
Sollbremsdruck und den berechneten, virtuellen Bremsdruck miteinander
addiert, eine Drucksteuervorrichtung, die ein Impulsdauermodulations-Signal
(PWM-Signal – Pulse
Width Modulation Signal) zum Steuern eines den jeweiligen Rädern beaufschlagten
Bremsdruckes ausgibt mittels Analysierens eines von der Addiereinrichtung
berechneten Druckwertes und der Informationen über den Lenkwinkel, die Querbeschleunigung
und die Fahrzeuggeschwindigkeit, und eine Öldruck-Steuervorrichtung, die den Bremsdruck
steuert mittels Berechnens eines aktuellen Bremsdruckes auf der
Basis des von der Drucksteuervorrichtung übertragenen PWM-Signals und
unter Verwendung einer vorbestimmten, nichtlinearen Speicherabbildung,
eines linearen Modells und einer Störungskompensations-Speicherabbildung.
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Bevorzugt
weist die Störungskompensations-Speicherabbildung
Daten auf zum Kompensieren eines auf einer Änderung der Bremsöltemperatur basierenden
Fehlers in dem PWM-Signal für
den Bremsdruck.
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Gemäß der Erfindung
weist ein exemplarisches Verfahren zum Steuern der Fahrzeugstabilität auf: Erfassen
einer Gierrate, Berechnen eines virtuellen Bremssignals auf der
Basis der erfassten Gierrate, eines Lenkwinkels, einer Querbeschleunigung, der
Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Hauptbremsdruckes, Berechnen einer
Differenz zwischen dem virtuellen Bremsdruck und einem Sollbremsdruck,
Ausgeben eines PWM-Signals zum Steuern des Bremsdrucks der jeweiligen
Räder des
Fahrzeugs auf der Basis der Differenz, des Lenkwinkels, der Querbeschleunigung
und der Fahrzeuggeschwindigkeit, und Steuern des Bremsdruckes der
jeweiligen Räder
mittels Berechnens eines aktuellen Bremsdruckes auf der Basis des
PWM-Signals und unter Verwenden einer vorbestimmten, nichtlinearen Speicherabbildung,
eines linearen Modells und einer Störungskompensations-Speicherabbildung
und mittels Kompensierens hinsichtlich der zu einer Öltemperaturveränderung
korrespondierenden Öleigenschaften.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Steuern der Fahrzeugstabilität gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der Fahrzeugstabilität gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt, weist eine exemplarische Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Steuern der Fahrzeugstabilität
einen Gierratensensor 10, einen Virtuelldruck-Rechner 20,
eine Addiereinrichtung 30, eine Drucksteuervorrichtung 40 und
eine Öldruck-Steuervorrichtung 50 auf.
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Der
Gierratensensor 10 erfasst ein während des Fahrens eines Fahrzeugs
auftretendes Giermoment und gibt ein entsprechendes Gierratensignal aus.
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Das
Giermoment tritt beim Fahren des Fahrzeugs und insbesondere dann
auf, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt bzw. durchquert.
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Der
Virtuelldruck-Rechner 20 berechnet einen virtuellen Bremsdruck
zum Steuern der jeweiligen Räder
auf der Basis einer Gierraten-Signaleingabe von dem Gierratensensor 10 und
auf der Basis von Signaleingaben von einem Lenkwinkelsensor 11, einem
Querbeschleunigungssensor 12, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 und
einem Hauptbremsdrucksensor 14.
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Ein
Hauptbremsdruck ist ein zusammengesetzter Gesamtdruck der jeweiligen
Drücke
zum Steuern der jeweiligen Räder.
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Da
der virtuelle Bremsdruck kein tatsächlicher Bremsdruck ist, sondern
ein virtueller Wert, kann der Bremsdruck berechnet werden, sogar
wenn ein Drucksensor, der zum Erfassen eines den jeweiligen Rädern beaufschlagten
Bremsdruckes dient, eine Fehlfunktion aufweist.
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Da
der Gierratensensor 10, der Lenkwinkelsensor 11,
der Querbeschleunigungssensor 12, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 und
der Hauptbremsdrucksensor 14 einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann
bekannt sind, wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.
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Die
Addiereinrichtung 30 addiert einen Sollbremsdruck und den
berechneten, virtuellen Bremsdruck miteinander.
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Der
Sollbremsdruck ist ein Bremsdruck zum Steuern einer Fahrzeugkarosseriebewegung,
und da der Sollbremsdruck einem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann
bekannt ist, wird dessen detaillierte Beschreibung weggelassen.
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Die
Addiereinrichtung 30 addiert die beiden Werte miteinander,
indem der Sollbremsdruck zu einem positiven Wert gemacht wird und
der virtuelle Bremsdruck zu einem negativen Wert gemacht wird. Nach
der Berechnung gibt die Addiereinrichtung 30 einen resultierenden
Wert aus.
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Die
Drucksteuervorrichtung 40 gibt ein Impulsdauermodulations-Signal
(PWM-Signal – Pulse Width
Modulation Signal) zum Steuern eines den jeweiligen Rädern beaufschlagten
Bremsdruckes aus, welches PWM-Signal durch Analysieren des von der Addiereinrichtung 30 berechneten
Druckwertes und der Informationen über den Lenkwinkel, die Querbeschleunigung
und die Fahrzeuggeschwindigkeit erlangt wird.
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Die Öldruck-Steuervorrichtung 50 steuert den
Bremsdruck mittels Berechnens eines aktuellen Bremsdruckes auf der
Basis des von der Drucksteuervorrichtung 40 übertragenen
PWM-Signals und
unter Verwendung einer vorbestimmten, nichtlinearen Speicherabbildung,
eines linearen Modells und einer Störungskompensations-Speicherabbildung.
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Die
nichtlineare Speicherabbildung betrifft den Bremsdruck, wobei der
Bremsdruckwert nichtlinear ausgebildet ist. Die Störungskompensations-Speicherabbildung
bzw. das Störungskompensations-Mittel
betrifft einen auf der Temperatur eines Bremsöles bzw. einer Temperaturveränderung
des Bremsöles
basierenden Fehler.
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Ferner
sind die nichtlineare Speicherabbildung und die Störungskompensations-Speicherabbildung
experimentell erlangt, wobei die Störungskompensations-Speicherabbildung
Daten aufweist zum Kompensieren eines auf einer Änderung der Bremsentemperatur
bzw. der Bremsöltemperatur
basierenden Fehlers in dem PWM-Signal für den Bremsdruck.
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Das
lineare Modell weist ein mathematisches Modell vom Differenzialgleichungstyp
auf.
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Folglich
steuert die Öldruck-Steuervorrichtung 50 den
Druck von Bremssätteln
der Bremsvorrichtung mittels Berechnens des aktuellen Bremsdruckes
für die
jeweiligen Räder.
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Nun
wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ein Verfahren
zum Steuern der Fahrzeugstabilität
gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung detailliert beschrieben.
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Wenn
das Fahrzeug fährt,
erfasst der Gierratensensor 10 die Gierrate und überträgt in einem Schritt
S101 das Gierratensignal an den Virtuelldruck-Rechner 20.
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Danach
berechnet in einem Schritt S102 der Virtuelldruck-Rechner 20 einen
virtuellen Bremsdruck für
die jeweiligen Räder
in Reaktion auf bzw. auf der Basis des erfassten Giermoments, eines Lenkwinkels,
einer Querbeschleunigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines
Hauptbremsdrucks und überträgt den virtuellen
Bremsdruck an die Addiereinrichtung 30.
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Die
Addiereinrichtung 30 vergleicht dann in einem Schritt S103
den virtuellen Bremsdruck mit einem Sollbremsdruck und gibt eine
Differenz zwischen dem virtuellen Bremsdruck und dem Sollbremsdruck
an die Drucksteuervorrichtung 40 aus.
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Die
Addiereinrichtung 30 addiert die beiden Druckwerte, indem
der Sollbremsdruck zu einem positiven Wert gemacht wird und der
virtuelle Bremsdruck zu einem negativen Wert gemacht wird.
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Danach
erzeugt die Drucksteuervorrichtung 40 in einem Schritt
S104 auf der Basis des von der Addiereinrichtung 30 übertragenen
Wertes, des Lenkwinkels, der Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit
das PWM-Signal zum Steuern des Bremsdruckes der jeweiligen Räder, gibt
das PWM-Signal aus und überträgt dieses
an die Öldruck-Steuervorrichtung 50.
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Die Öldruck-Steuervorrichtung 50 steuert den
Bremsdruck für
die jeweiligen Räder
mittels Berechnens eines aktuellen Bremsdruckes auf der Basis des
PWM-Signals und unter Verwendung einer vorbestimmten, nichtlinearen
Speicherabbildung, eines linearen Modells und einer Störungskompensations-Speicherabbildung
und mittels Kompensierens hinsichtlich der zu einer Öltemperaturveränderung korrespondierenden Öleigenschaften.
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Folglich
berechnet die Öldruck-Steuervorrichtung 50 in
Schritt S105 den aktuellen Bremsdruck für die jeweiligen Räder auf
der Basis des PWM-Signals, das eine nichtlineare Dynamikkenngröße bzw. Arbeitskennlinie
in Bezug auf die jeweiligen Räder aufweist,
und führt
in einem Schritt S106 den aktuellen Bremsdruck den Bremssätteln der
jeweiligen Räder
zu.
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Folglich
regulieren die Bremssättel
der jeweiligen Räder
Bremsdrücke
in Reaktion auf von der Öldruck-Steuervorrichtung 50 zugeführte Steuersignale.
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Auf
diese Weise können
Fehler bzw. Störungen
in dem Dynamikverhalten der Fahrzeugkarosserie, die sich als ein
Giermoment bemerkbar machen, d.h. einem Drehen, einem Übersteuern,
einem Untersteuern und einer Spurabweichung, stabil gesteuert bzw.
kontrolliert werden. Folglich sind die Stabilität und die Zuverlässigkeit
des Fahrzeugs während
der Fahrzeugfahrt verbessert.
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Wie
im Obigen beschrieben, stellt die Vorrichtung zum Steuern der Fahrzeugstabilität gemäß einer
exemplarischen Ausführungsform
der Erfindung durch Bereitstellen von Stabilität und Zuverlässigkeit
der Bewegungssteuerung des Fahrzeugs eine verbesserte Fahrsicherheit
bereit.