DE102006026937A1 - Verfahren zum Steuern eines Systems eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Systems eines Fahrzeugs, aufweisend: Bestimmen eines Stabilitätsindexes, Bereitstellen eines ersten Beobachters, der auf Basis einer Längsbeschleunigung, einer Gierrate, einer Nicklage und einer auf Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit eine Referenzlängsgeschwindigkeit bestimmt und der auf Basis einer Querbeschleunigung, einer Gierrate, einer Wanklage, einer Nicklage und der auf Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit eine Referenzquergeschwindigkeit bestimmt, Bereitstellen eines zweiten Beobachters, der auf Basis einer Längsbeschleunigung, einer Gierrate, einer Quergeschwindigkeit, einer Nicklage und eines ersten Anpassungswertes, der auf der Referenzlängsgeschwindigkeit basiert, eine zweite Längsgeschwindigkeit bestimmt und der auf Basis einer Querbeschleunigung, einer Gierrate, der Wanklage, der Nicklage und eines zweiten Anpassungswertes, der auf der Referenzquergeschwindigkeit basiert, eine zweite Quergeschwindigkeit bestimmt, Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters, des zweiten Beobachters und des Stabilitätsindexes und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit.

Description

  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs in Reaktion auf bzw. auf Basis eines erfassten Dynamikverhaltens, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Systems des Fahrzeugs mittels Bestimmens der Quergeschwindigkeit und der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
  • In den letzten Jahren wurden unterschiedliche Fahrzeug-Gierstabilitäts-Steuersysteme entwickelt, die unter Nutzung eines Differenzialbremsens ein Herausdrehen und Driften von Fahrzeugen verhindern. Die Quergeschwindigkeit (oder der Driftwinkel) ist eine der wichtigsten Fahrzeugdynamikvariablen bei diesen Systemen und ist ferner äußerst wichtig für viele andere Fahrgestell-Steuerfunktionen. In kritischen Dynamikzuständen ist die Quergeschwindigkeit notwendig zum Erfassen und nachfolgenden Steuern eines unstabilen Fahrzeugs, welches normale Gierraten aufweisen kann. Ferner kann in diesen Situationen wegen übermäßigem Radschlupf die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf Basis der Raddrehzahl nicht genau gemessen werden. Daher muss eine erfolgreiche Fahrzeugdynamiksteuerung eine genaue Bestimmung der Quergeschwindigkeit und der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweisen. Obwohl es möglich ist, unter Verwendung geeigneter Messvorrichtungen, wie beispielsweise einem optischen Sensor und einem Satellitennavigationssystem bzw. globalen Positionsbestimmungssystem (GPS – Global Positioning System), die Fahrzeuggeschwindigkeiten direkt zu messen, gibt es praktische Aspekte, wie beispielsweise die Kosten, die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit, die die Verwendung solcher Vorrichtungen bei Serienfahrzeugen verhindern.
  • Die in ein Serienfahrzeug für Zwecke der Fahrzeugdynamiksteuerung implementierten Fahrzeugzustands-Schätzalgorithmen bzw. Fahrzeugzustands-Berechnungsalgorithmen basieren normalerweise nur auf Koppelsensoren, wie beispielsweise Rad/Lenk-Impulsgebern und Trägheitssensoren, welche zum Vorhersagen des Hochfrequenzverhaltens des Fahrzeugs verwendet werden. Die Fahrzeugzustand-Schätzwerte können aus einem physikalischen Fahrzeugmodell oder über Integration der Trägheitssensorsignale oder mittels einer Kombination beider erlangt werden. Jedoch kann die Genauigkeit der Schätzung bzw. Berechnung für viele Manöver/Straßen-Bedingungen sehr grob bzw. gering sein, was wiederum schwerwiegend die Steuerungsleistungsfähigkeit beschränkt. Ein Grund besteht darin, dass das Fahrzeugmodell nur im linearen Bereich effektiv bzw. nutzbar ist. Ein anderer, eventuell wichtigerer Grund besteht darin, dass einfach nicht genügend Trägheitsinformation zur Verfügung steht. Um die Fahrzeugzustände in allen Betriebsarten bzw. Betriebszuständen genau zu schätzen bzw. zu berechnen, kann eine voll-Sechs-Freiheitsgrade-Trägheitsmesseinheit (IMU – Inertial Measurement Unit) verwendet werden. Eine übliche IMU weist drei Beschleunigungsmesser und drei Gyroskope auf, die in einen Satz von drei orthogonalen Achsen montiert sind. Die IMU misst die Beschleunigung und die Drehrate des Fahrzeugs in allen drei Dimensionen und mit einer hohen Abtastrate, die üblicherweise bei Frequenzen von größer als 100 Hz liegt. Aus diesen Informationen kann die Fahrzeuggeschwindigkeit über mathematische Integration hergeleitet werden. Die Fahrzeugposition und die Fahrzeugfahrtrichtung sind ohne externe Informationen im Allgemeinen nicht überwachbar.
  • Jüngster Fortschritt bei der Entwicklung von mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) hat es ermöglicht, eine IMU wegen ihrer geringen Größe, geringen Kosten und Robustheit bei Serienfahrzeugen einzusetzen. Jedoch hat die Reduzierung in der Größe und den Kosten, insbesondere in den Kosten, ferner zu einer Reduzierung der Genauigkeit der Trägheitsmesseinheit als Ganzes geführt. Die vorherrschenden Fehlerquellen bei den Trägheitssensoren, ob sie Gyroskope oder Beschleunigungsmesser sind, sind systematische Messabweichungen, die Empfindlichkeiten und Zufallsbewegung bzw. stochastische Fehler. Diese Fehler addieren sich über die mathematische Integration auf bzw. summieren sich und können zu starken Driftungen bzw. Abweichungen in den Lageschätzwerten und den Geschwindigkeitsschätzwerten führen, wenn nicht externe Absolutsensoren zum konstanten Begrenzen der Fehler verwendet werden.
  • In der Praxis sind alle Trägheitserfassungssysteme auf irgendeine Weise durch externe Niederfrequenzsensoren unterstützt, wie beispielsweise ein globales Positionsbestimmungssystem bzw. satellitengestütztes Navigationssystem (GPS), ein Dopplerradar oder Sternnachlaufgeräte, um nur einige wenige zu nennen. Infolge der zunehmenden Popularität und der abnehmenden Kosten von GPS wurde viel Arbeit der Entwicklung von GPS-unterstützten Trägheitssystemen für Fahrzeugsteuerungszwecke gewidmet. Während unter Verwendung dieses Ansatzes in einer Umgebung mit offen zugänglichem Himmel eine ziemlich gute Schätzgenauigkeit bzw. Berechnungsgenauigkeit erreicht werden kann, verschlechtert sich die Leistung, wenn die Satellitensignale an Reflektionsflächen, wie beispielsweise großen Gebäuden und anderen Strukturen in der „städtischen Schlucht", abprallen. Im schlimmsten Fall, wenn weniger als drei oder vier Satelliten „gesehen" werden können (d.h. beim Fahren durch einen Tunnel hindurch), stellt das GPS keine Informationen bereit zum Begrenzen der mit den Hochfrequenz-Trägheitssensoren zusammenhängenden Fehler. Ein anderer Nachteil besteht darin, dass GPS-Vorrichtungen bei derzeitigen Serienfahrzeugen keinesfalls üblich und/oder keinesfalls kostengünstig sind.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines Systems eines Fahrzeugs zu schaffen, das kostengünstig in ein Fahrzeug zu implementieren ist und das genaue und stabile bzw. robuste Schätzwerte bzw. Berechnungswerte für die Quergeschwindigkeit und die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs bereitstellt.
  • Dies wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt zum Schätzen bzw. Berechnen der Längsgeschwindigkeit und der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs. Das vorgeschlagene Fahren kann die folgenden Sensoren verwenden: (i) eine kostengünstige, fahrzeugeigene IMU-Sensor-Gruppe, (ii) einen Lenkradwinkelsensor und (iii) Raddrehzahlsensoren bzw. Radgeschwindigkeitssensoren. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt das kinematische Verhältnis zwischen den Sensorsignalen, ein Fahrradmodell und die nichtholonomen Zwangsbedingungen für ein sich auf einer Fläche bewegendes Fahrzeug. Die Schätzwerte bzw. Berechnungswerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit werden mittels einer Fusion der Daten aller Sensoren ermittelt.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Technik bereitgestellt zum Modifizieren bzw. Geeignetmachen der unterschiedlichen Sensorsignale, so dass diese zum genauen Berechnen bzw. Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeiten fusioniert werden können. Erfindungsgemäß ist eine Anzahl von Kriterien vorgeschlagen zum Identifizieren von Fällen, die nicht geeignet sind zum Verwenden eines Sensorsignals, jedoch geeignet sind zum Verwenden anderer Sensorsignale. Infolgedessen ist der vorgeschlagene Erfassungsalgorithmus robust gegenüber einer systematischen Sensormessabweichung, einem Rauschen, Fahrzeugmanövern, einer Fahrzeugparameter-Veränderung, Straßenbeeinträchtigungen und dem Reibungskoeffizient zwischen den Reifen und der Straße.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner möglich, die Fahrleistung des Fahrzeugs, die Sicherheit und den Kraftstoffverbrauch zu optimieren, indem ein genauer Schätzwert bzw. Berechnungswert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bereitgestellt wird. Sogar wenn in der Zukunft Fahrzeugmodelle mit Standard-GPS-Vorrichtungen ausgerüstet sind, ist das vorgeschlagene Verfahren in der Lage, dabei zu helfen, die gewünschte Leistung bzw. das gewünschte Verhalten auch dann zu erzielen, wenn Himmelsverbauungs-/GPS-Fehlfunktionen auftreten.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, an dem unterschiedliche Vektoren und Koordinatensysteme gemäß der Erfindung dargestellt sind.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Stabilitätssystems gemäß der Erfindung.
  • 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ablaufdiagramm, in dem das Erzeugen bzw. Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit gemäß der Erfindung beschrieben ist.
    •
  • In der folgenden, auf die Figuren bezugnehmenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen zum Identifizieren gleicher Komponenten verwendet.
  • Die Erfindung kann in Verbindung mit einem Dynamiksteuersystem eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Überrollverhinderungssystem oder einem Gierstabilitäts-Steuersystem, verwendet werden. Jedoch kann die Erfindung ferner mit einer Entfaltungsvorrichtung bzw. Ausfahrvorrichtung, wie beispielsweise einem Airbag oder einem Überrollbügel, verwendet werden. Die Erfindung wird im Folgenden in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform erläutert, die ein in einem dreidimensionalen Straßenterrain fahrendes bzw. sich bewegendes Kraftfahrzeug betrifft.
  • Bezugnehmend auf 1 ist ein Kraftfahrzeug 10, das ein Sicherheitssystem gemäß der Erfindung aufweist, mit den während eines Überrollzustands bzw. Überschlagzustands, eines Herausdrehzustands und eines Pflügezustands daran wirkenden, unterschiedlichen Kräften und Momenten gezeigt. Das Fahrzeug 10 weist einen vorderen rechten Fahrzeugreifen 12a und einen vorderen linken Fahrzeugreifen 12b sowie einen hinteren rechten Fahrzeugreifen 13a und einen hinteren linken Fahrzeugreifen 13b auf. Das Fahrzeug 10 kann ferner eine Anzahl von unterschiedlichen Arten von Frontlenksystemen 14a und Hecklenksystemen 14b aufweisen, einschließlich dessen, dass die Vorderräder und die Hinterräder mit einem jeweiligen, steuerbaren Stellglied ausgebildet sind, dass die Vorderräder und die Hinterräder ein System konventionellen Typs aufweisen, bei welchem beide Vorderräder zusammen gesteuert werden und beide Hinterräder zusammen gesteuert werden, sowie einschließlich eines Systems, das eine konventionelle Vorderradlenkung und eine unabhängig steuerbare Hinterradlenkung für jedes der Räder oder umgekehrt aufweist. Allgemein weist das Fahrzeug 10 ein am Schwerpunkt des Fahrzeugs 10 mit Mg repräsentiertes Gewicht auf, wobei g = 9,8 m/s2 und M die Gesamtmasse des Fahrzeugs sind.
  • Wie im Obigen genannt, kann das System auch mit aktiven/semiaktiven Aufhängungssystemen, Stabilisatoren oder anderen Sicherheitseinrichtungen verwendet werden, die bei Erfassen vorbestimmter Dynamikzustände des Fahrzeugs 10 entfaltet bzw. aktiviert werden.
  • Das Erfassungssystem 16 ist mit einem Steuersystem 18 gekoppelt. Das Erfassungssystem 16 kann einen Standard-Gierstabilitätssteuerungs-Sensorsatz (mit einem Querbeschleunigungsmesser, einem Gierratensensor, einem Lenkwinkelsensor und einem Raddrehzahlsensor bzw. Radgeschwindigkeitssensor) zusammen mit einem Wankratensensor, einem Nickratensensor und einem Längsbeschleunigungsmesser aufweisen. Die unterschiedlichen Sensoren werden im Folgenden näher geschrieben. Die Raddrehzahlsensoren 20 sind an den jeweiligen Ecken des Fahrzeugs 10 montiert, und die restlichen Sensoren des Erfassungssystems 16 sind bevorzugt direkt am Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie entlang der in 1 gezeigten Richtungen x, y und z montiert. Es ist zu bemerken, dass weniger als vier Radsensoren bzw. Raddrehzahlsensoren verwendet sein können, wie beispielsweise ein Dreikanalsystem. Wie Fachmänner erkennen werden, wird das Bezugssystem aus b1, b2 und b3 als ein Karosseriebezugssystem 22 bezeichnet, dessen Ursprung sich im Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie befindet, wobei b1 der nach vorne weisenden x-Achse entspricht, b2 der von der Fahrerseite wegweisenden (nach links) y-Achse entspricht und b3 der nach oben weisenden z-Achse entspricht. Die Winkelgeschwindigkeiten der Fahrzeugkarosserie sind an bzw. um die jeweiligen Achsen der Fahrzeugkarosserie als ωx für die Wankrate, ωy für die Nickrate und ωz für die Gierrate bezeichnet. Die erfindungsgemäßen Berechnungen finden bevorzugt in einem Trägheitsbezugssystem bzw. Trägheitsachsenkreuz 24 statt, das aus dem Karosseriebezugssystem 22 hergeleitet werden kann, wie im Folgenden beschrieben.
  • Die Winkelratensensoren bzw. Winkelgeschwindigkeitssensoren und die Beschleunigungsmesser sind entlang der Richtungen b1, b2 und b3 des Karosseriebezugssystems 22, welche der x-Achse, der y-Achse bzw. der z-Achse der gefederten Masse des Fahrzeugs entsprechen, montiert.
  • Der Längsbeschleunigungssensor ist an die Fahrzeugkarosserie montiert und an deren Schwerpunkt angeordnet, wobei die Erfassungsrichtung des Längsbeschleunigungssensors entlang der b1-Achse verläuft und dessen Ausgabe mit ax bezeichnet ist. Der Querbeschleunigungssensor ist an die Fahrzeugkarosserie montiert und an deren Schwerpunkt angeordnet, wobei die Erfassungsrichtung des Querbeschleunigungssensors entlang der b2-Achse verläuft und dessen Ausgabe mit ay bezeichnet ist.
  • Das andere, in der folgenden Erörterung verwendete Bezugssystem bzw. Achsenkreuz weist das Straßenbezugssystem auf, wie in 1 gezeigt. Das Straßenbezugssystem r1, r2, r3 ist der Straßenfahrfläche zugeordnet, wobei die r3-Achse entlang der durchschnittlichen Straßennormalenrichtung verläuft, die aus den Normalenrichtungen der vier Fahrzeugreifen/Straßen-Kontaktstellen berechnet wird.
  • Bezugnehmend auf 2 ist ein Stabilitätssteuersystem 18, wie beispielsweise ein Gierstabilitäts-Steuersystem oder ein Wankstabilitäts-Steuersystem, detaillierter gezeigt, das eine Steuervorrichtung 26 aufweist, die verwendet wird zum Empfangen von Informationen von einer Anzahl von Sensoren, welche Geschwindigkeitssensoren bzw. Raddrehzahlsensoren 20, einen Gierratensensor 28, einen Querbeschleunigungssensor 32, einen Wankratensensor 34, einen Vertikalbeschleunigungssensor 35, einen Längsbeschleunigungssensor 36, einen Nickratensensor 37 und einen Lenkwinkel-Positionssensor 38 aufweisen können. Die Sensoren 28–38 können Teil einer integrierten Messeinheit 40 oder IMU sein.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren im Schwerpunkt des Fahrzeugs angeordnet. Fachmänner werden erkennen, dass die Sensoren auch außerhalb des Schwerpunktes des Fahrzeugs angeordnet sein können und deren Messwerte äquivalent dazu umgewandelt werden können.
  • Die Querbeschleunigung, die Wankorientierung und die Geschwindigkeit können unter Verwendung eines satellitengestützten Navigationssystems bzw. globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) erfasst werden. Basierend auf Eingaben von den Sensoren kann die Steuervorrichtung 26 eine Sicherheitseinrichtung 44 ansteuern. In Abhängigkeit von der gewünschten Empfindlichkeit des Systems und unterschiedlichen anderen Faktoren können bei einer kommerziellen Ausführungsform nicht alle der Sensoren 28–38 verwendet sein. Die Sicherheitseinrichtung 44 ist Bestandteil einer Fahrzeug-Subsystem-Steuerung. Die Sicherheitseinrichtung 44 kann eine passive Sicherheitseinrichtung 46, wie beispielsweise einen Airbag und/oder ein Lenkstellglied 48 und/oder ein Bremsstellglied 50 an einem oder mehreren der Räder 12a, 12b, 13a, 13b des Fahrzeugs 10, ansteuern. Eine Motoreingriff-Einrichtung 52 kann so wirken, dass sie zum Bereitstellen einer Sicherheitsfunktion die Motorleistung reduziert. Ferner können andere Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise eine Aufhängungssteuerung 54, verwendet werden zum derartigen Anpassen der Aufhängung, dass ein Überrollen bzw. Überschlagen des Fahrzeugs 10 verhindert wird.
  • Der Wankratensensor 34 und der Nickratensensor 37 können den Wankzustand bzw. den Nickzustand des Fahrzeugs erfassen auf Basis eines Erfassens der Höhe von einem oder mehreren Punkten an dem Fahrzeug relativ zur Straßenfläche. Sensoren, die zum Erreichen dieser Erfassung verwendet werden können, weisen einen radarbasierten Annäherungssensor, einen laserbasierten Annäherungssensor und einen sonarbasierten Annäherungssensor auf.
  • Der Wankratensensor 34 und der Nickratensensor 37 können den Wankzustand bzw. den Nickzustand auch basierend auf einem Erfassen der relativen Linearverlagerung oder der relativen Rotationsverlagerung oder der Verlagerungsgeschwindigkeit von einer oder mehreren Aufhängungs-Fahrgestellkomponenten erfassen, wobei entsprechende Erfassungsmittel einen linearen Höhensensor oder Bewegungssensor bzw. Federwegsensor, einen rotationsbasierten Höhensensor oder Bewegungssensor bzw. Federwegsensor, einen Raddrehzahlsensor zum Erfassen einer Geschwindigkeitsänderung, einen Lenkrad-Positionssensor, einen Lenkrad-Geschwindigkeitssensor und eine Fahrer-Fahrtrichtungs-Befehlseingabe von einer elektronischen Komponente aufweisen können, die einen Handrad oder einen Joystick verwendendes Steer-by-Wire-System aufweisen kann.
  • Der Wankzustand kann auch erfasst werden durch Erfassen der Kraft oder des Drehmoments, das mit dem Belastungszustand einer oder mehrerer Aufhängungskomponenten oder Fahrgestellkomponenten zusammenhängt, die einen Druckwandler in einem Luftfederungssystem, einen Stoßdämpfersensor, wie beispielsweise eine Kraftmesszelle, einen Dehnungsmesser, die absolute oder die relative Motorlast des Lenksystems, den Druck der Hydraulikleitungen des Lenksystems, einen Reifenquerkraftsensor oder Reifenquerkraftsensoren, einen Reifenlängskraftsensor, einen Reifenvertikalkraftsensor und/oder einen Reifenseitenwand-Torsionssensor aufweisen.
  • Der Wankzustand des Fahrzeugs kann auch bestimmt werden durch eine oder mehrere der folgenden Translationspositionen oder Rotationspositionen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen des Fahrzeugs, das ein Wankgyroskop, den Wankratensensor 34, den Gierratensensor 28, den Querbeschleunigungssensor 32, den Vertikalbeschleunigungssensor 35, den Fahrzeugslängsbeschleunigungssensor 36 sowie einen Quergeschwindigkeitssensor und/oder einen Vertikalgeschwindigkeitssensor aufweist, der einen radbasierten Geschwindigkeitssensor, einen radarbasierten Geschwindigkeitssensor, einen sonarbasierten Geschwindigkeitssensor, einen laserbasierten Geschwindigkeitssensor und/oder einen optobasierten Geschwindigkeitssensor aufweist.
  • Die Lenksteuereinrichtung 48 kann die Position des vorderen rechten Radstellgliedes, des vorderen linken Radstellgliedes, des hinteren linken Radstellgliedes und des hinteren rechten Radstellgliedes steuern. Trotzdem können, wie im Obigen beschrieben, zwei oder mehrere der Stellglieder simultan gesteuert werden. Beispielsweise werden bei einem Zahnstangensystem die beiden damit gekuppelten Räder simultan gesteuert. Basierend auf den Eingaben von den Sensoren 28–38 bestimmt die Steuervorrichtung 26 einen Wankzustand und steuert die Lenkposition bzw. Lenkstellung der Räder.
  • Der Geschwindigkeitssensor bzw. Längsgeschwindigkeitssensor 24 kann einer aus einer Vielzahl von dem Fachmann bekannten Sensoren sein. Beispielsweise kann ein geeigneter Geschwindigkeitssensor 20 einen Sensor an jedem Rad oder einigen der Räder aufweisen, wobei die Messwerte der jeweiligen Sensoren von der Steuervorrichtung 26 arithmetisch gemittelt werden. Bevorzugt wandelt die Steuervorrichtung 26 die Raddrehzahlen in die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit um bzw. rechnet diese in die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit um. Die Gierrate, der Lenkwinkel, die Raddrehzahl und möglicherweise ein Driftwinkelschätzwert an jedem Rad können in die Fahrzeuggeschwindigkeit am Fahrzeugschwerpunkt rückumgewandelt werden. Viele andere Algorithmen sind dem Fachmann bekannt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise während eines Beschleunigens oder eines Abbremsens in einer Kurve bestimmt wird, kann die geringste oder die höchste Raddrehzahl wegen ihres Fehlers nicht verwendet werden. Ferner kann ein Getriebesensor zum Bestimmen der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit verwendet werden.
  • Die Steuervorrichtung 26 kann einen Referenzgeschwindigkeits-Generator 58 und einen Kinematikmodell-Geschwindigkeitsgenerator 60 aufweisen. Der Referenzgeschwindigkeits-Generator 58 und der Kinematikmodell-Geschwindigkeitsgenerator 60 erzeugen jeweils eine Quergeschwindigkeit und eine Längsgeschwindigkeit. Ein Stabilitätsindex-Generator 62 wird von der Steuervorrichtung 26 verwendet zum Erzeugen einer Ausgabe, die der Quergeschwindigkeit und der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, wie sie unter Verwendung des Stabilitätsindexes des Fahrzeugs ausgewählt wurden. Das heißt, der Stabilitätsindex des Fahrzeugs wird dazu verwendet, die gewünschte Quergeschwindigkeit und die gewünschte Längsgeschwindigkeit von entweder dem Referenzgeschwindigkeits-Generator 58 oder dem Kinematikmodell-Geschwindigkeitsgenerator 60 auszuwählen. Während diese Funktionen durch die Steuervorrichtung 26 bereitgestellt sind, können mehrere Steuervorrichtungen zum Bereitstellen der gleichen Funktionen verwendet werden. Eine, mehrere oder alle der Sicherheitseinrichtungen in dem Fahrzeug 10 können die von dem Referenzgeschwindigkeits-Generator 58 und dem Kinematikmodell-Geschwindigkeitsgenerator 60 bestimmte Quergeschwindigkeit und Längsgeschwindigkeit verwenden.
  • Nun auf 3 bezugnehmend wird ein Verfahren zum Bestimmen der Quergeschwindigkeit und der Längsgeschwindigkeit beschrieben. In einem Schritt 80 werden die unterschiedlichen Sensoren ausgelesen. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass der Sensor (IMU) dieser Ausführungsform im Schwerpunkt angeordnet ist und keinen Ausrichtungsfehler bzw. Fluchtungsfehler in Bezug auf das Fahrzeugkarosserie-Bezugssystem aufweist.
  • Unter Verwendung der kinematischen Beziehung zwischen den Sensoren (IMU-Ausgabe) und der Änderungsraten der Eulerwinkel und unter der Annahme, dass die Drehrate bzw. Drehgeschwindigkeit der Erde vernachlässigbar ist, können in einem Schritt 82 die Zustandsgleichungen für die Fahrzeugbewegung wie folgt ausgedrückt werden: θ .x = ωx + (ωy·sin θx + ωz·cos θx)·tan θy, (1) θ .y = ωy·cos θx – ωz·sin θx, (2) θ .z = (ωy·sin θx + ωz·cos θx)·sec θy, (3) ν .x = αx + ωz·νy – ωy·νz + g·sin θy, (4) ν .y = αy + ωz·νx + ωx·νz + g·sin θx·cos θy, (5) ν .z = αz + ωy·νx – ωx·νy – g·cos θy·cos θy, (6) wobei ν = [νx,νy,νz]T Geschwindigkeiten repräsentieren, ω = [ωx,ωy,ωz]T Winkelgeschwindigkeiten repräsentieren, α = [αx,αy,αz]T Beschleunigungen repräsentieren, welche alle auf das Karosseriebezugssystem bezogen sind, θ = [θx,θy,θz]T die drei Eulerwinkel, d.h. den Wankwinkel, den Nickwinkel bzw. den Gierwinkel, repräsentieren, und g die Gravitationskonstante ist, welche als bekannt angenommen wird. Die Gleichungen (1)-(6) sind die fundamentalen Gleichungen, die die 3-D-Bewegung des Fahrzeugs bestimmen.
  • Zum Zwecke der Fahrzeugdynamiksteuerung ist der Euler-Gierwinkel θz (oder die Fahrtrichtung) nicht erforderlich. Wie ersichtlich, findet der Gierwinkel θz mit Ausnahme der Gleichung (3) keinen Eingang in die obigen Gleichungen. Ferner ist, da das Fahrzeug darauf beschränkt ist, sich auf einer Fläche zu bewegen bzw. darauf zu fahren, die Vertikalgeschwindigkeit νz normalerweise sehr klein und kann vernachlässigt werden. Daher basiert die Schätzwert-Bestimmung auf den folgenden, reduzierten Kinematikgleichungen: θ .x = ωx + (ωy·sin θx + ωz·cos θx)·tan θy, (7) θ .y = ωy·cos θx – ωz·sin θx, (8) ν .x = αx + ωz·νy + g·sin θy, (9) ν .y = αy + ωz·νx – g·sin θx·cos θy. (10)
  • Die Schätzwerte für den Wankwinkel (θx)und den Nickwinkel (θy) des Fahrzeugs können mittels der in der am 7. Januar 2004 eingereichten US-Patentanmeldung 10/752,741 beschriebenen Technik ermittelt werden, welche durch Bezugnahme hierin aufgenommen und hierin als bekannt angenommen wird. Theoretisch können die Fahrzeuggeschwindigkeiten über mathematische Integration der Gleichungen (9) und (10) berechnet werden. Jedoch tendiert in der Praxis die direkte Integration infolge von systematischen Sensormessabweichungen und unvermeidlichen, numerischen Fehlern zum Driften. Absolutsensoren, wie beispielsweise GPS, können erforderlich sein zum konstanten Beseitigen von Fehlern infolge der Gyroskop-Integration. Fachmännern ist es bekannt, dass Kalman-Filter einen Weg zum Fusionieren von IMU-Signalen und Absolutsensor-Signalen bereitstellen. Jedoch sind normalerweise probabilistische bzw. wahrscheinlichkeitstheoretische Informationen bezüglich des Messrauschens und des Prozessrauschens erforderlich.
  • Wie bei dieser Ausführungsform ersichtlich sein wird, schlägt die Erfindung ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzverfahren bzw. -Berechnungsverfahren vor, das die Beschleunigungen, die Gierrate, die Raddrehzahl bzw. Radgeschwindigkeit und den Lenkradwinkel, die gemessen wurden, verwendet zum Korrigieren einer Beschleunigungs-Integration. Mit anderen Worten werden die IMU/Raddrehzahl/Lenkradwinkel-Sensoren dazu verwendet, Informationen bereitzustellen, welche normalerweise von Absolutsensoren, wie beispielsweise einem GPS, bereitgestellt werden.
  • Ermitteln der Referenzgeschwindigkeiten
  • In einem Schritt 84 wird aus den Signalen der Raddrehzahlsensoren die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bestimmt. Es ist Fachmännern gut bekannt, dass Raddrehzahlsensoren ziemlich genaue Informationen über die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bereitstellen können, insbesondere wenn das Radschlupfverhältnis klein ist: νw = Fahrzeuglängsgeschwindigkeit auf Basis Raddrehzahlsensoren (11)
  • Basierend auf νw und einem Kinematikmodell kann auch ein Schätzwert bzw. Berechnungswert für die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt werden, wenn die Gierrate des Fahrzeugs nicht Null ist. Gemäß der Erfindung werden die Fahrzeuglage-Schätzwerte (θx, θy) in dem Kinematikmodell verwendet zum Reduzieren der Schätzfehler bzw. Berechnungsfehler. Die Fahrzeuglage-Schätzwerte können mittels der in der US-Patentanmeldung 10/752,741 vorgeschlagenen Technik ermittelt werden.
  • Wenn das Fahrzeug eine Gierrate von ungleich Null aufweist, d.h. |ωz| > ε, werden in einem Schritt 86 die Referenzgeschwindigkeiten mittels des folgenden Beobachters bzw. der folgenden Beobachtungsvorschriften ermittelt: ν .xref(k) = αxs(k) + ωzs(k)·νyref(k) + g·sinθ ^y(k) + k1(νw – νxref), (12) ν .yref(k) = αys(k) – ωzs(k)·νxref(k) – g·sinθ ^x(k)cosθ ^y(k) + k2(νw – νxref), (13)wobei k den Abtastzeitpunkt repräsentiert, •*ref Referenzsignale repräsentieren,
    Figure 00160001
    gemessene Größen repräsentieren, ε ein positiver Konstruktionsparameter ist, der als ein Stabilitätsindex bezeichnet wird, der nahe Null ist und der einen Grenzwert für das Gieren des Fahrzeugs vorgibt, α ein positiver Konstruktionsparameter ist und die Beobachtungs-Übertragungsfaktoren bzw. Beobachtungs-Verstärkungsfaktoren k1 und k2 wie folgt definiert sind: k1 = 2α|ωzs|, k2 = (α2 – 1)ωzs. (14)
  • Durch Integration oder ein numerisches Äquivalent können in einem Schritt 88 die Referenzquergeschwindigkeit und die Referenzlängsgeschwindigkeit bestimmt werden. Die Geschwindigkeitswerte können unter Verwendung einiger numerischer Integrationsschemata ermittelt werden, wie beispielsweise dem Trapezverfahren:
    Figure 00170001
    wobei Ts der Abtastzeitraum ist. Wenn |ωz| > ε ist und νw die wahre Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, nähern sich die Referenzgeschwindigkeiten νxref und νyref exponentiell der tatsächlichen Längsgeschwindigkeit bzw. der tatsächlichen Quergeschwindigkeit an. Die Annäherungsrate kann durch die Beobachtungs-Übertragungsfaktoren k1 und k2 angepasst werden.
  • Ermitteln von Geschwindigkeitsschätzwerten auf Basis von Referenzgeschwindigkeiten und einem Kinematikmodell
  • Es ist zu bemerken, dass die Genauigkeit von νxref und νyref auf der Größe von ωz und der Genauigkeit von νw basiert. Wenn ωz sehr klein ist, d.h. das Fahrzeug rutscht bzw. schiebt seitwärts (quer), stellen die Gleichungen (12) und (13) im Grunde genommen keine Information über die Fahrzeuggeschwindigkeiten bereit. Folglich können sich νxref und νyref nicht länger annähern. Wenn νw nicht genau ist, d.h. während eines ABS-Bremsens, werden sich νxref und νyref falschen Werten annähern.
  • Daher wird/werden in einem Schritt 90 ein zweiter Beobachter bzw. zweite Beobachtungsvorschriften vorgeschlagen, welche zeitdiskrete, nichtlineare Beobachtungsvorschriften sind, zum Bereitstellen zusätzlicher Geschwindigkeitsinformationen, wenn die Größe von ωz gering ist und νw nicht zuverlässig ist:
    Figure 00180001
    wobei • ^ berechnete Größen repräsentieren und die Anpassungswerte Δνx und Δνy in einem Schritt 92 wie folgt bestimmt werden: Δνx – Kνx(t)·(νxref – ν ^x), (19) Δνy – Kνy(t)·(νyref – ν ^y), (20)wobei Kvx und Kvy nichtnegative, einstellbare bzw. anpassbare Beobachtungs-Übertragungsfaktoren sind. In einem Schritt 94 werden unter Verwendung der zweiten Beobachtungsvorschriften die Längsgeschwindigkeit und die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt. Die Geschwindigkeitswerte können unter Verwendung einiger numerischer Integrationsschemata ermittelt werden, wie beispielsweise dem Trapezverfahren:
    Figure 00180002
    Figure 00190001
  • Es ist ersichtlich, dass, wenn Kvx = Kvy = 0, das obige Schema äquivalent zu einer reinen Integration ist. Wenn Kvx > 0 und Kvy > 0, nähern sich die Schätzwerte v ^x und ν ^y exponentiell ihren Referenzwerten νxref und νyref an. Die Annäherungsrate und die Endgenauigkeit können durch die Beobachtungs-Übertragungsfaktoren angepasst werden.
  • Das obige Schema nutzt die zweiten Beobachtungsvorschriften in den Gleichungen (17)-(18) zum Mischen bzw. Verschmelzen der IMU-Beschleunigungsmesser-Signale mit den Referenzsignalen. Die Beobachtungs-Übertragungsfaktoren Kvx und Kvy werden basierend auf dem Fahrzeugzustand bestimmt. Wenn (ωz| > ε ist und νw zuverlässig ist, sind die Referenzsignale normalerweise sehr genau und die Beobachtungs-Übertragungsfaktoren können in der Regel erhöht werden. In solchen Fällen sind die Referenzsignale zuverlässiger und sind die Integrationen weniger zuverlässig.
  • Andererseits sind, wenn νw unzuverlässig wird oder |ωz| abnimmt, die Referenzsignale normalerweise nicht vertrauenswürdig. Die einstellbaren Beobachtungs-Übertragungsfaktoren sollten so reduziert werden, dass die Schätzwerte mehr auf den Integrationen basieren. Daher wird unter Verwendung des Stabilitätsindexes ε die zuverlässigere Quergeschwindigkeit und die zuverlässigere Längsgeschwindigkeit für eine Ausgabe aus den Referenzgeschwindigkeiten und den Geschwindigkeiten der zweiten Beobachtungsvorschriften ausgewählt.
  • Es gibt viele Variablen, die zum Bestimmen der Beobachtungs-Übertragungsfaktoren verwendet werden können, d.h. das Antriebsdrehmoment, die Lenkradgeschwindigkeit (δ .H), die gewünschte Gierrate (ωzd), die gemessene Gierrate (ωzs), die gewünschte Querbeschleunigung (αyd), die gemessene Querbeschleunigung (αys), der Radschlupf (λ), eine Fahrer-Bremsanforderung, ein ABS-Zyklus-Flag (ABS-in-cycle flag), ein TCS-Zyklus-Flag (TCS-in-cycle flag) usw. Die Beobachtungs-Übertragungsfaktoren können mittels bestimmter Fuzzylogiken oder im Allgemeinen durch jede geeignete Funktion dieser Variablen festgelegt werden, d.h.: Kνx(t) = f1(δ .H, λ, ...), (22) Kνy(t) = f2(δ .H, λ, ...). (23)
  • Rücksetzen des Quergeschwindigkeits-Schätzwertes unter Verwendung eines Reifen-Lineardriftwinkels In einem Schritt 96 wird der Lineardriftwinkel der Hinterachse bestimmt. Der Lineardriftwinkel der Hinterachse (αr) stellt eine zuverlässige Information über die Phase der Quergeschwindigkeit bereit und der Lineardriftwinkel kann zum Rücksetzen des Quergeschwindigkeits-Schätzwertes verwendet werden, so dass die Schätzgenauigkeit bzw. Berechnungsgenauigkeit und die Robustheit weiter verbessert werden. αr wird mittels des Fahrradmodells ermittelt:
    Figure 00200001
    wobei Fyr die Reifenquerkraft repräsentiert, M die Fahrzeugmasse ist, Iz das Gierträgheitsmoment ist, L der Radstand bzw. Achsstand ist und Rcc die hintere Kurvenfahrt- Seitenführung ist. In einem Schritt 98 werden ν ^y und νyref unter Verwendung der folgenden Logik auf Null zurückgesetzt: Wenn αr(k) = 0, dann ν ^y(k) = 0 und νyref (k) = 0. (26)
  • In einem Schritt 100 wird eines oder werden alle Sicherheitssysteme des Fahrzeugs unter Verwendung der Quergeschwindigkeit, der Längsgeschwindigkeit oder beider gesteuert.
  • Im Fazit weist ein System zum Steuern eines Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs auf: eine Mehrzahl von Raddrehzahlsensoren, einen Längsbeschleunigungssensor, der ein Längsbeschleunigungssignal erzeugt, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erzeugt, einen Querbeschleunigungssensor, der ein Querbeschleunigungssigsal erzeugt, einen Gierratensensor, der ein Gierratensignal erzeugt, und eine Steuervorrichtung, die mit dem Längsbeschleunigungssensor, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, dem Querbeschleunigungssensor und dem Gierratensensor gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung einen Stabilitätsindex bestimmt, einen ersten Beobachter bereitstellt, der auf Basis des Längsbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Nicklage und der auf den Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit eine Referenzlängsgeschwindigkeit bestimmt und der auf Basis des Querbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Wanklage, einer Nicklage und der auf den Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit eine Referenzquergeschwindigkeit bestimmt, wobei die Steuervorrichtung einen zweiten Beobachter bereitstellt, der auf Basis des Längsbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Quergeschwindigkeit, der Nicklage und eines auf der Referenzlängsgeschwindigkeit basierenden, ersten Anpassungswertes eine zweite Längsgeschwindigkeit bestimmt, wobei die Steuervorrichtung auf Basis des Querbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Wanklage, einer Nicklage und eines auf der Referenzquergeschwindigkeit basierenden, zweiten Anpassungswertes eine zweite Quergeschwindigkeit bestimmt, wobei die Steuervorrichtung eine Ausgabe-Quergeschwindigkeit und eine Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters, des zweiten Beobachters und des Stabilitätsindexes bestimmt, und wobei die Steuervorrichtung das Sicherheitssystem auf Basis der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit steuert.
  • Das Sicherheitssystem kann wenigstens eines von einem Antiblockiersystem, einem Wankstabilitäts-Steuersystem, einem Antriebssteuersystem und einem Giersteuersystem aufweisen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen System kann die Steuervorrichtung die Ausgabe-Quergeschwindigkeit und die Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters, des zweiten Beobachters, des Stabilitätsindexes und der auf dem Raddrehzahlsensor basierenden Raddrehzahl bestimmen.
  • Eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs weist auf:
    Erzeugen einer Mehrzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen und Erzeugen einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis der Mehrzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen bzw. Raddrehzahlensignalen, Erzeugen eines Querbeschleunigungssignals, Erzeugen eines Gierratensignals, Erzeugen eines Längsbeschleunigungssignals, Bestimmen eines Stabilitätsindexes auf Basis des Gierratensignals, Bestimmen einer Referenzlängsgeschwindigkeit auf Basis des Längsbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Nicklage und der auf der Mehrzahl von Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit, Bestimmen einer zweiten Längsgeschwindigkeit auf Basis des Längsbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Quergeschwindigkeit und einer Nicklage, Bestimmen auf Basis des Stabilitätsindexes einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit aus entweder der Referenzlängsgeschwindigkeit oder der zweiten Längsgeschwindigkeit, und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit.
  • Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bestimmen einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters, des zweiten Beobachters, des Stabilitätsindexes und der auf dem Raddrehzahlsensor basierenden Raddrehzahl aufweisen.
  • Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters aufweisen, wenn die Gierrate größer als der Stabilitätsindex ist.
  • Ferner kann bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters aufweisen, wenn die Gierrate größer als der Stabilitätsindex ist und die auf dem Raddrehzahlsensor basierende Raddrehzahl zuverlässig ist.
  • Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ferner ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des zweiten Beobachters aufweisen, wenn die Gierrate kleiner als der Stabilitätsindex ist oder die auf dem Raddrehzahlsensor basierende Raddrehzahl unzuverlässig ist.
  • Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern eines Systems eines Kraftfahrzeugs weist auf: Erzeugen einer Mehrzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen und Erzeugen einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis der Mehrzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen bzw. Raddrehzahlsignalen, Erzeugen eines Querbeschleunigungssignals, Erzeugen eines Längsbeschleunigungssignals, Erzeugen eines Gierratensignals, Bestimmen eines Stabilitätsindexes auf Basis des Gierratensignals, Bestimmen einer Referenzquergeschwindigkeit auf Basis des Querbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Wanklage, einer Nicklage und der auf der Mehrzahl von Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit, Bestimmen einer zweiten Quergeschwindigkeit auf Basis des Querbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, der Wanklage, der Nicklage und eines auf der Referenzquergeschwindigkeit basierenden, zweiten Anpassungswertes, Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit auf Basis des Stabilitätsindexes aus entweder der Referenzquergeschwindigkeit oder der zweiten Quergeschwindigkeit, und Steuern eines Fahrzeugsystems auf Basis der Ausgabe-Quergeschwindigkeit.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dieser Ausgestaltung kann ferner ein Rücksetzen der Referenzquergeschwindigkeit und der zweiten Quergeschwindigkeit in Reaktion darauf aufweisen, dass ein Lineardriftwinkel einer Hinterachse größer als Null ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dieser Ausgestaltung kann das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters aufweisen, wenn die Gierrate größer als der Stabilitätsindex ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dieser Ausgestaltung kann das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ferner ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters aufweisen, wenn die Gierrate größer als der Stabilitätsindex ist und die auf dem Raddrehzahlsensor basierende Raddrehzahl zuverlässig ist.
  • Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dieser Ausgestaltung das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des zweiten Beobachters aufweisen, wenn die Gierrate kleiner als der Stabilitätsindex ist oder die auf dem Raddrehzahlsensor basierende Raddrehzahl unzuverlässig ist.
  • Zusammenfassend weist ein System 18 zum Steuern eines Sicherheitssystems 44 eines Kraftfahrzeugs 10 einen Längsbeschleunigungssensor 36, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 20, einen Querbeschleunigungssensor 32, einen Gierratensensor 28 und eine Steuervorrichtung 26 auf. Die Steuervorrichtung 26 bestimmt einen Stabilitätsindex und stellt einen ersten Beobachter (Beobachtungsvorschriften) bereit, der eine Referenzlängsgeschwindigkeit bestimmt auf Basis des Längsbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Nicklage und einer auf Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Steuervorrichtung 26 bestimmt eine Referenzquergeschwindigkeit auf Basis des Querbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Wanklage, einer Nicklage und der auf den Raddrehzahlsensoren basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Steuervorrichtung stellt einen zweiten Beobachter (Beobachtungsvorschriften) bereit, der eine zweite Längsgeschwindigkeit bestimmt auf Basis des Längsbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Quergeschwindigkeit, der Nicklage und eines auf der Referenzlängsgeschwindigkeit basierenden, ersten Anpassungswertes. Die Steuervorrichtung bestimmt eine zweite Quergeschwindigkeit auf Basis des Querbeschleunigungssignals, des Gierratensignals, einer Wanklage, einer Nicklage und eines auf der Referenzquergeschwindigkeit basierenden, zweiten Anpassungswertes. Die Steuervorrichtung bestimmt eine Ausgabe-Quergeschwindigkeit und eine Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters, des zweiten Beobachters und des Stabilitätsindexes. Im Ergebnis steuert die Steuervorrichtung das Sicherheitssystem auf Basis der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Steuern eines Systems eines Fahrzeugs (10), aufweisend: Bestimmen eines Stabilitätsindexes, Bereitstellen eines ersten Beobachters, der auf Basis einer Längsbeschleunigung, einer Gierrate, einer Nicklage und einer auf Raddrehzahlsensoren (20) basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit eine Referenzlängsgeschwindigkeit bestimmt und der auf Basis einer Querbeschleunigung, einer Gierrate, einer Wanklage, einer Nicklage und der auf Raddrehzahlsensoren (20) basierenden Fahrzeuggeschwindigkeit eine Referenzquergeschwindigkeit bestimmt, Bereitstellen eines zweiten Beobachters, der auf Basis einer Längsbeschleunigung, einer Gierrate, einer Quergeschwindigkeit, einer Nicklage und eines ersten Anpassungswertes, der auf der Referenzlängsgeschwindigkeit basiert, eine zweite Längsgeschwindigkeit bestimmt und der auf Basis einer Querbeschleunigung, einer Gierrate, der Wanklage, der Nicklage und eines zweiten Anpassungswertes, der auf der Referenzquergeschwindigkeit basiert, eine zweite Quergeschwindigkeit bestimmt, Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters, des zweiten Beobachters und des Stabilitätsindexes, und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters, des zweiten Beobachters, des Stabilitätsindexes und der auf dem Raddrehzahlsensor (20) basierenden Raddrehzahl aufweist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters aufweist, wenn die Gierrate größer als der Stabilitätsindex ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des ersten Beobachters aufweist, wenn die Gierrate größer als der Stabilitätsindex ist und die auf dem Raddrehzahlsensor (20) basierende Raddrehzahl zuverlässig ist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Ausgabe-Quergeschwindigkeit und einer Ausgabe-Längsgeschwindigkeit ein Bestimmen der Ausgabe-Quergeschwindigkeit und der Ausgabe-Längsgeschwindigkeit auf Basis des zweiten Beobachters aufweist, wenn die Gierrate kleiner als der Stabilitätsindex ist oder die auf dem Raddrehzahlsensor (20) basierende Raddrehzahl unzuverlässig ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Raddrehzahl während einer Antiblockier-Bremsung unzuverlässig ist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend ein Rücksetzen der Referenzquergeschwindigkeit und der zweiten Quergeschwindigkeit auf Basis eines Lineardriftwinkels einer Hinterachse.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner ein Rücksetzen der Referenzquergeschwindigkeit und der zweiten Quergeschwindigkeit in Reaktion darauf aufweisend, dass ein Lineardriftwinkel einer Hinterachse größer als Null ist.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Beobachter ein kinematikbasierter Beobachter ist.
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