DE102006042961A1

DE102006042961A1 - Dynamisch bestimmte Fahrzeugzustände verwendendes, integriertes Fahrzeugsteuersystem

Info

Publication number: DE102006042961A1
Application number: DE102006042961A
Authority: DE
Inventors: Jianbo Livonia Lu; Jeffrey Dan Ann Arbor Rupp
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2005-09-19
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2007-04-05
Also published as: US8442720B2; GB2431735A; US20100017066A1; US20100017058A1; US20100017061A1; US8352143B2; GB2431735B; US8346452B2; US20100017059A1; US8311706B2; US7590481B2; US20070067085A1; GB0616383D0

Abstract

Dynamisch bestimmte Fahrzeugzustände verwendendes, integriertes Fahrzeugsteuersystem. Das Steuersystem bestimmt einen Wankzustand auf Basis eines Gierratensensors und eines Nickratensensors und ohne die Notwendigkeit einen Wankratensensor nutzen zu müssen. Ein relativer Wankwinkel, ein relativer Nickwinkel, ein globaler Wankwinkel und ein globaler Nickwinkel können ebenfalls bestimmt werden. Ein Sicherheitssystem kann einzeln oder in Kombination auf Basis des Wankzustands, des Wankwinkels oder/und des Nickwinkels gesteuert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Kraftfahrzeugs auf Basis eines erfassten Dynamikverhaltens, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen unterschiedlicher Zustände des Fahrzeugs in Echtzeit und zum Steuern einzelner oder mehrerer Fahrzeugsteuersysteme auf Basis dieser Zustände.

In letzter Zeit haben Fahrzeugsteuersysteme für Kraftfahrzeuge signifikant zugenommen. Diese umfassen die folgenden Fahrzeugdynamik-Steuersysteme oder aktive Sicherheitssysteme, wie beispielsweise ESC bzw. YSC (Yaw Stability Control – Gierstabilitätssteuerung), RSC (Roll Stability Control – Wankstabilitätssteuerung), ACC (Adaptive Cruise Control – adaptive Geschwindigkeitsregelung), HD/A/HC (Hill Descent/Ascent/Hold Control – Berg-Abfahrts/Auffahrts-Anfahrkontrolle), ABS (Anti-lock Brake System – Antiblockiersystem), EBD (Electronic Brake Distribution – elektronische Bremskraftverteilung), TCS (Traction Control System – Antriebs-Schlupf-Regelung), Fahrwerksregelsysteme, Lenksteuerungen, Antriebsstrang-Steuerungen, Motorsteuerungen usw. Viele dieser Systeme aktivieren verfügbare Stellglieder in Reaktion auf die bzw. auf Basis der erfassten Fahrzeug- und Antriebszustände, so dass die Fahrfähigkeit des Fahrers gesteigert wird, der Fahrkomfort verbessert wird und das Auftreten von Unfällen verhindert wird.

Sowohl OEM's (Original Equipment Manufacturer – Originalhersteller) als auch die Autozulieferer sind in die Entwicklung und die Realisierung solcher Fahrzeugdynamik-Steuersysteme einbezogen. Die OEM's konzentrieren sich hauptsächlich auf die System-Level-Performance bzw. Systemebenenleistung und darauf, wie mit unterschiedlichen von den Autozulieferern gelieferten Systemen ein Zusammenwirken zu realisieren ist bzw. diese zu überwachen sind. Die OEM's können eine Fahrzeugsystemebenen-ECU (Electronic Control Unit – elektronische Steuereinheit) benötigen, die von den ECU's der Zulieferer separiert ist, um solch eine Zusammenwirkung und solch eine Überwachung zu realisieren. Folglich ist es die Aufgabe der OEM's, die den unterschiedlichen ECU's innewohnenden, unterschiedlichen Funktionen so zu koordinieren, dass gewährleistet ist, dass alle Zulieferer-ECU's nahtlos bzw. problemlos zusammenarbeiten, so dass eine günstige Fahrzeugsystemebenenleistung erzielt wird. Die Autozulieferer konzentrieren sich hauptsächlich auf das Entwickeln einzelner Steuerfunktionen, die ihren entsprechenden ECU's innewohnen bzw. darin gespeichert sind.

Mit den derzeitigen Fortschritten in der Mechatronik werden die zuvor genannten Steuersysteme so gestaltet, dass sie eine beispiellose Leistung erreichen, welche vorher als nur für Raumfahrzeuge und Luftfahrzeuge geeignet erachtet wurde. Beispielsweise werden die Gyrosensoren, die bei Luftfahrzeugen üblich sind, nun zum Erreichen besserer und neuer Steuerfunktionen verwendet und wurde das Antiblockiersystem, das einmal für Flugzeuge erfunden wurde, nun ein Standarderzeugnis für Kraftfahrzeuge und sein Leistungsspektrum ist infolge der besseren Unterscheidung der Fahrzeugbetriebszustände immer noch nicht abgeschlossen. Der derzeitige Kostenreduzierungstrend in der Hardwaretechnologie öffnet Raum für die Hinzufügung von mehr Sensoren und mehr Stellgliedern, die verwendet werden beim Entwickeln neuer Funktionen und beim Erzielen besserer Fahrzeugdynamiksteuerungen und Fahrzeugsicherheitssteuerungen. Obwohl die Autozulieferer hier eine wichtige Rolle spielen, können gelegentlich auch OEM's in diesen Bereich involviert sein.

Neben der zuvor genannten ECU-Integration und der Entwicklung neuer Funktionen erhält die Funktionsintegration mehr und mehr Beachtung. Eine Funktionsintegration ist ebenfalls wichtig infolge der zunehmenden Verwendung von mehreren Stellgliedern und der Tatsache, dass viele der Stellglieder mehrere Steuerfunktionen bewirken können. D.h. es gibt derartige Funktionsüberlappungen, dass mehrere Stellglieder die gleiche Art von für bestimmte Fahrzeugdynamiken definierte Steuerfunktionen bewirken könnten (beispielsweise kann sowohl ESC als auch RSC das Fahrzeugübersteuern verändern). Es ist wünschenswert, die unterschiedlichen Steuerfunktionen so zu koordinieren, dass eine optimierte System-Level-Performance bzw. Systemebenenleistung erreicht wird und potentiell leistungsgefährdende Vorgänge beseitigt werden. Eine der Hauptmöglichkeiten zum Koordinieren mehrerer Steuerfunktionen besteht darin, dass die bei den einzelnen Steuerfunktionen verwendeten Fahrzeugdynamikzustände in einem Integrationssinn auf Basis der Sensoren bestimmt werden. Dies kann offensichtlich erreicht werden, wenn alle beim Erfassen der unterschiedlichen Fahrzeugsystemzustände verwendeten Sensoren gleichzeitig verwendet werden und bestimmte neue Arten von Bewegungssensoren zur zusätzlichen Fahrzeugdynamikunterscheidung integriert werden. Solche eine Erfassungstechnologie wird gemäß dieser Erfindung bzw. nachstehend als ein integriertes Erfassungssystem bezeichnet. Typische Fahrzeugdynamikzustände, die von mehreren Fahrzeugsteuersystemen benötigt werden, umfassen die Variablen, die die dreidimensionalen Bewegungen eines Fahrzeugs beschreiben, und die Variablen, die die solch eine Dreidimensional-Fahrzeugdynamik steuernden Steuerfunktionen beschreiben.

Bei einem ESC-System und bei einem RSC-System bezieht die Steuerfunktion bzw. Steueraufgabe dreidimensionale Bewegungen entlang der Wankwinkelrichtung und der Gierwinkelrichtung des Fahrzeugs sowie entlang dessen Längsrichtung und Querrichtung mit ein. Die Kopplung zwischen unterschiedlichen Bewegungsrichtungen braucht bei diesen beiden Systemen nicht so stark sein, wie bei einem Luftfahrzeug oder einem Raumfahrzeug. Jedoch kann sie bei einer Echtzeitbestimmung von Fahrzeugbetriebszuständen und bei den meisten Manövern nicht vernachlässigt werden. Beispielsweise wird das übermäßige Steuern eines Fahrzeugs zu einer übermäßigen Gierbewegung und einer übermäßigen Querbewegung führen, was ferner eine starke wankbewegung der Fahrzeugkarosserie in Richtung zur Kurvenaußenseite hin bewirkt bzw. einleitet. Wenn der Fahrer während des übermäßigen Steuerns das Fahrzeug abbremst, wird die Fahrzeugkarosserie zusätzlich zu der Wankbewegung, der Gierbewegung und der Querbewegung ferner eine Nickbewegung und eine Verzögerungsbewegung aufweisen. Folglich muss ein erfolgreiches Steuersystem eine genaue Bestimmung der auf den Dynamikmanövern basierenden Fahrzeugkarosserielagen beinhalten. Solche Lagen weisen eine relative Erscheinung auf bzw. sind von relativer Natur, d.h. es wird damit begonnen sie zu berechnen, wenn ein starkes bzw. aggressives Lenken beginnt. Die Lagen werden als Relativlagen bezeichnet.

Es ist zu bemerken, dass es zwei Arten von Relativlagen gibt. Die eine basiert lediglich auf der Aufhängungsbewegung, welche eine gute Anzeige für die Relativverlagerung zwischen der Fahrzeugkarosserie und den Radachsen ist. Solche Relativlagen werden als die Fahrgestell-Relativlagen bezeichnet. Die anderen Relativlagen basieren auf der Winkeldifferenz zwischen der Fahrzeugkarosserie und der mittleren Straßenfläche, die von den vier Reifen/Straße-Kontaktstellen bestimmt wird. Solche Relativlagen werden als die Fahrzeugkarosserie-zu-Straße-Relativlagen bezeichnet. Es ist ferner zu bemerken, dass, wenn die vier Räder mit der Straße in Kontakt sind, die Fahrzeugkarosserie-zu-Straße-Relativlagen gleich den Fahrgestell-Relativlagen sind. Wenn sich wenigstens ein Rad abgehoben in der Luft befindet, wie beispielsweise bei einem Überschlagsvorgang bzw. Überrollvorgang, sind die Ausmaße bzw. Beträge der Fahrzeugkarosserie-zu-Straße-Relativlagen größer als die Ausmaße bzw. Beträge der Fahrgestell-Relativlagen.

Die Fahrzeug-Winkelbewegungen, wie beispielsweise eine Wankbewegung „roll motion", eine Nickbewegung „pitch motion" und eine Gierbewegung „yaw motion", können mittels der Gyrosensoren, wie beispielsweise einem Wankratensensor, einem Nickratensensor bzw. einem Gierratensensor, erfasst werden. Jedoch sind die Messwerte aller dieser Winkelraten von absoluter Natur, d.h. sie werden alle in Bezug auf den Meeresspiegel erfasst. Folglich kann eine kontinuierliche Berechnung der Fahrzeuglagen auf Basis der drei Winkelratensensoren nur Fahrzeuglagen in Bezug auf den Meeresspiegel bereitstellen. Solche Fahrzeuglagen werden als Globallagen bezeichnet.

Die Fahrzeuggloballagen können zum Erfassen der Straßenprofile, wie beispielsweise der Straßenquerneigung und des Straßenanstiegs bzw. Straßengefälles, verwendet werden. Beispielsweise kann, wenn ein Fahrzeug auf einer dreidimensionalen Straßenfläche gefahren wird, die Differenz zwischen den auf Basis der Winkelratensensoren berechneten Globallagen und den manöverinduzierten Relativlagen gut verwendet werden zum Definieren der Straßenquerneigung und der an dem Fahrzeug vorhandenen Neigung. Wenn die Straßenfläche eben ist und das Fahrzeug sich in einem Stabillage-Fahrzustand befindet, dann sind die Fahrzeuggloballagen gleich der Straßenquerneigung und dem Straßengefälle bzw. Straßenanstieg.

Ein Grund für das Unterscheiden der zuvor genannten Relativlagen und Globallagen besteht darin, dass Fahrzeuge gewöhnlich auf einer dreidimensionalen Straßenfläche unterschiedlicher Terrains und nicht immer auf einer ebenen Straßenfläche gefahren werden. Beispielsweise vergrößert ein Fahren auf einer Straßenfläche mit einer starken Straßenquerneigung die Wanklage des Fahrzeugs und verstärkt folglich die Überrollneigung bzw. Überschlagsneigung des Fahrzeugs. D.h., eine sehr große bzw. ausgeprägte globale Wanklage kann unabhängig von dem Fahren auf einer ebenen Straße und dem Fahren auf einer dreidimensionalen Straße einen unkontrollierbaren Überrollvorgang bzw. Überschlagsvorgang implizieren. Jedoch kann beim Fahren auf einer dreidimensionalen Straße mit einem mäßigen Straßenquerneigungswinkel die globale Wanklage nicht in der Lage sein, genügend Genauigkeit zum Bestimmen eines Überrollvorgangs bzw. Überschlagvorgangs bereitzustellen. Ein Fahrzeugüberschlag bzw. Fahrzeugüberrollen tritt auf, wenn eine Seite des Fahrzeugs über lange Zeit und ohne zurückzukehren von der Straßenfläche abgehoben wird. Wenn ein Fahrzeug auf einer quergeneigten Straße gefahren wird, wird die Globallagenerfassung bestimmte Lageinformationen aufnehmen, sogar wenn das Fahrzeug kein Radabheben erfährt (vier Räder sind immer mit der Straßenfläche in Kontakt). Folglich stellt beim Erfassen eines potentiellen Überschlagvorgangs bzw. Überrollvorgangs eine Messung der relativen Winkelverlagerung der Fahrzeugkarosserie-zu-Straße-Relativlagen mehr Genauigkeit bereit, als die globale Wanklage.

Eine andere Notwendigkeit für das Bestimmen von Relativlagen besteht in der Verwendung für eine Gierstabilitätssteuerung. Der Driftwinkel eines Fahrzeugs ist ein relativer Gierwinkel in Bezug auf die Fahrzeugbahn. Der Driftwinkel hat einen schwerwiegenden Einfluss auf die Giersteuerungsleistung des Fahrzeugs. Da die Reifenquerkräfte und die Reifenlängskräfte alle in den Ebenen der Reifen/Straße-Kontaktstellen generiert werden, muss Newtons Gesetz die Gesamtkräfte auf einer mittleren Straßenebene, welche eine Mittelwertsangabe für die vier Reifen/Straße-Kontaktstellen ist, ins Gleichgewicht bringen. Das Bezugssystem, welches der von den vier Reifen/Straße-Kontaktstellen definierten, mittleren Straßenfläche zugeordnet ist, sich jedoch mit dem Fahrzeug bewegt, wird Straßenbezugssystem genannt. Ein Transformieren der Sensorsignale von dem Sensorbezugssystem, das an der Fahrzeugkarosserie montiert und dieser zugeordnet ist, zu dem Straßenbezugssystem erfordert das Bekanntsein der Relativlagen zwischen dem Straßenbezugssystem und dem Fahrzeugkarosserie-Bezugssystem sowie zwischen dem Fahrzeugkarosserie-Bezugssystem und dem Sensorbezugssystem.

Im Unterschied zu der Relativlage und der Globallage gibt es eine andere Fahrzeugkarosserielage, die zu der Straßenunebenheit infolge von Schlaglöchern und Bodenwellen korrespondiert. Solche straßenunebenheitsinduzierte Fahrzeugkarosserielagen sind schwingungsbasiert. D.h., sie sind gewöhnlich hochfrequent und müssen durch entweder eine passive oder eine geregelte Aufhängung gedämpft werden. Jene Lagen können als die Fahrzeugschwinglagen bezeichnet werden.

Neben den zuvor genannten Relativlagen und Globallagen der Fahrzeugkarosserie sind beim Realisieren von Fahrzeugsteuerungen auch die Translationsbewegungen der Fahrzeugkarosserie von Bedeutung. Die Querschubbewegung des Fahrzeugs vergrößert gewöhnlich die Neigung des Fahrzeugs zu dynamischer Instabilität und bewirkt, dass das Fahrzeug von Durchschnittsfahrern kaum zu Steuern bzw. unter Kontrolle zu halten ist. Folglich ist bei Fahrzeugdynamiksteuerungen eine der Leistungsanforderungen, die Querschubbewegung des Fahrzeugs so stark wie möglich abzuschwächen. Es ist zu bemerken, dass solch eine Leistungsanforderung sich von einem Autorennen unterscheidet, bei dem zugunsten der Geschwindigkeit die Fahrzeugschubbewegung nicht kontrolliert wird. Einer der Gründe besteht darin, dass die Fahrer von Rennautos fähige und erfahrene Fahrer sind, die das Fahrzeug gut handhaben können, sogar wenn es einer starken Querschubbewegung unterzogen wird. Die Quersteuerungsvariable des Fahrzeugs ist durch dessen entlang der Querrichtung der Fahrzeugkarosserie definierte Quergeschwindigkeit gekennzeichnet. Solch eine Geschwindigkeit kann nicht direkt gemessen werden und wird gewöhnlich aus den Messwerten eines Querbeschleunigungsmessers bestimmt. Die Ausgabe des Querbeschleunigungsmessers betrifft ferner andere Variablen als die Quergeschwindigkeit, welche sowohl die Erdbeschleunigung als auch die Zentripetalbeschleunigung umfassen. Auf einer quergeneigten Straße hat die Schwerkraft zusätzlich zu der wahren Querschubbeschleunigung und der wahren Zentripetalbeschleunigung des Fahrzeugs Anteil an dem Messwert des Querbeschleunigungsmessers. Infolge der Tatsache, dass die Schwerkraft sowohl in ihrer Größe als auch in ihrer Richtung in Bezug auf den Meeresspiegel unveränderlich ist, können die Fahrzeuggloballagen dazu verwendet werden, die Relativposition zwischen dem Schwerkraftvektor und den Fahrzeugkarosserierichtungen herauszufinden. Aus diesem Grund werden die Fahrzeuggloballagen dazu verwendet, den Schwerkrafteinfluss in der gemessenen Querbeschleunigung derart zu kompensieren, dass die auf dem reinen Querschub basierende Fahrzeugquergeschwindigkeit isoliert und bestimmt werden kann.

Die Längsbewegung des Fahrzeugs kann durch Bremssteuerungen und Antriebsstrangsteuerungen kontrolliert werden. Die Längsbewegung des Fahrzeugs kann durch Radgeschwindigkeitssensoren bzw. Raddrehzahlsensoren erfasst bzw. bestimmt werden, welche die jeweilige Drehzahl der vier Räder erfassen. Wenn die Rollradien der Räder bekannt sind und das Rad bzw. die Räder frei rollen, kann die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit aus den Raddrehzahlsensor-Signalen genau bestimmt werden. Während einer Bremsbetätigung oder eines Zuführens von Antriebsdrehmoment wird das Rad bzw. werden die Räder wahrscheinlich den Zustand eines freien Rollens verlassen. Daher können die Raddrehzahlsensoren alleine keine genaue Information bezüglich der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bereitstellen. Schwerkraftkompensierte (durch die globale Nicklage des Fahrzeugs) Längsbeschleunigungssensor-Signale können zusammen mit den Raddrehzahlsensor-Signalen verwendet werden, um eine genaue und robuste Fahrzeuglängsgeschwindigkeit zu erlangen bzw. zu bestimmen.

Bei den zuvor genannten Erfordernissen ist es ersichtlich, dass zusätzliche Sensorelemente zu dem bei derzeitigen Fahrzeugstabilitätssteuerungen verwendeten, aktuellen Sensorsatz erforderlich sein können.

Bei einem ESC-System wird eine CMS (Centralized Motion Sensor-Zentral-Bewegungssensor)-Gruppe verwendet, die an einer zentralen Stelle montiert ist, die sich in der Fahrzeugkarosserie befindet. Solch eine CMS-Gruppe weist einen Quer-(und/oder Längs-) Beschleunigungsmesser und einen Gierratensensor auf, wobei das ESC-System solch eine CMS-Gruppe zusammen mit bestimmten DS (Decentralized Sensor- Dezentral-Sensor)-Elementen an anderen Positionen verwendet, wie beispielsweise den Raddrehzahlsensoren und dem Lenkradwinkelsensor.

Das Wankstabilitäts-Steuersystem (kurz gesagt RSC), das in Fahrzeugen der Ford Motor Company angeboten wird, verwendet eine CMS-Gruppe, die der ESC-CMS-Gruppe einen zusätzlichen Wankratensensor hinzufügt. Der Wankratensensor wird verwendet zum Unterscheiden der Wankbewegung der Fahrzeugkarosserie, so dass ein potentielles Überschlagen bzw. Überrollen des Fahrzeugs kontrolliert bzw. vermieden wird.

Bei dieser Erfindung werden Variationen der CMS-Gruppe verwendet. Solch eine Zentral-Bewegungssensor-Gruppe könnte weniger als sechs, sechs oder mehr als sechs Trägheitssensorelemente aufweisen.

Daher ist es wünschenswert, ein zentralisiertes, integriertes Erfassungssystem zu entwerfen, welches die zuvor genannte Zentral-Bewegungssensor-Gruppe, die zuvor genannte Dezentral-Sensor-Gruppe, welche andere diskrete Sensoreinheiten aufweist, die zuvor genannten stellgliedspezifischen Sensoreinheiten usw. nutzt zum Bestimmen von Dynamikzuständen, einschließlich unterschiedlicher Arten von Lagen, der Richtungsgeschwindigkeiten, unterschiedlicher Kräfte und Momente, die auf das Fahrzeug aufgebracht werden, Fahrbedingungen, wie beispielsweise das Straßenprofil und Fahrzeugbeladungen, usw. Unterschiedliche Variablen, die in solch einem zentralisierten, integrierten Erfassungssystem berechnet werden, werden unterschiedlichen, separaten ECU's und der Systemebenen-ECU oder den unterschiedlichen Partitionen innerhalb einer ECU im Integrationssinne bereitgestellt, um eine verfeinerte und optimierte Systemebenen-Fahrzeugsteuerungsleistung zu erreichen. Solch ein zentralisiertes, integriertes Erfassungssystem könnte sich in einer Systemebenen-ECU befinden, die IVC-ECU (Integrated Vehicle Control-ECU – integrierte Fahrzeugsteuerungs-ECU) genannt wird, oder könnte sich auch in einer der Subsystem-ECU's der Zulieferer befinden.

Abgesehen davon, dass das zuvor genannte, integrierte Erfassungssystem bei Fahrzeugdynamiksteuerungen verwendet wird, könnte es für aktive Sicherheitssysteme und passive Sicherheitssysteme verwendet werden. Viele Fahrzeuge, wie beispielsweise Geländewagen (Sport Utitlity Vehicles) und Leichtlastwagen, die zur Unfallverhinderung mit den zuvor genannten Fahrzeugdynamiksteuerungen ausgerüstet sind, sind ferner mit anderen Verletzungsverhinderungseinrichtungen ausgerüstet, wie beispielsweise hochentwickelten Fahrgastschutzsystemen, die unterschiedliche Airbagsysteme und Seitenvorhänge (Side Curtains), ein Crashlinderungssystem (Crash Mitigation System), Pre-Chrash-Erfassungssysteme, motorisierte Sicherheitsgurtstraffer, dynamische Aufhängungshöhen-Einstellsysteme bzw. Fahrwerkshöhen-Einstellsysteme und dergleichen umfassen. Derzeit arbeiten diese Systeme als unabhängige Einrichtungen oder Funktionen, ohne dass die Synergievorteile, die Systemvereinfachung und die Kosteneinsparmöglichkeiten realisiert sind, die bei dem Ansatz eines integrierten Systems möglich sind. Es wäre daher wünschenswert, die Sensoreinheiten soviel wie möglich gemeinsam zu nutzen und die Erfassungsalgorithmen und die berechneten Variablen gemeinsam zu nutzen, so dass Kosteneinsparungen und eine verbesserte Systemebenenleistung erreicht werden können.

Infolge der Komplexität der Fahrzeugsteuersysteme ist es manchmal für die OEM's nicht ausreichend, nur an dem Integrieren von Steuerfunktionen zu arbeiten, die ausschließlich von Autozulieferern entwickelt wurden. Daher ist die zuvor genannte Steuerfunktionsintegration niemals eine einfache Aufgabe, insbesondere dann, wenn solch eine Funktionsintegration die Steuerfunktion, die Logik und die Software mit einbezieht, die sowohl von OEM's als auch Autozulieferern entwickelt wurden. Oft werden die Steuerfunktionspartitionen zwischen den OEM's und den Autozulieferern überquert bzw. überschritten, um für die OEM's spezifische Fahrzeugleistungsanforderungen zu erreichen, die von den OEM's als wichtig erachtet werden. Beispielsweise entwickeln die OEM's manchmal ihre eigenen Steuerfunktionen, welche sich in einer Subsystemebene befinden können. Solche Funktionen sind entweder eine Verbesserung bzw. Erweiterung gegenüber den existierenden Steuerfunktionen oder sind neue Funktionen. Beispielsweise wurde die RSC-Steuerfunktion (mit sowohl dem Algorithmus als auch dem Produktionscodeablauf in einer Produktions-ECU-Umgebung) betriebsintern bzw. inhouse von Fordingenieuren entwickelt, und der Bremssystemzulieferer ist für das Einbetten der Software von Ford in seine eigene Brems-ECU und das Zusammenwirken mit anderen Bremssteuerfunktionen, die von dem Zulieferer entwickelt wurden, verantwortlich. D.h., physikalisch befinden sich die neuen, von den OEM's entwickelten Funktionen in einer der Zulieferer-ECU's. In diesem Fall hat der Autozulieferer die Verantwortung dafür, in seine eigenen ECU's die Software der OEM's und seine eigene Software zu integrieren, wohingegen die OEM's die volle Verantwortung für die Gesamt-Fahrzeugsystemebenen-Funktionsintegration tragen.

Die OEM's könnten ferner eine neue Subsystemebenen-Steuerfunktion wie RSC entwickeln, welche sich in ihrer eigenen Systemebenen-ECU befindet. In diesem Fall müssen die Autozulieferer bestimmte Schnittstellen bereitstellen, so dass die ECU des OEM's auf jede einzelne Subsystem-ECU zugreifen könnte.

Daher ist es ferner wünschenswert, die Funktion so zu definieren, dass gewährleistet wird, dass die zuvor genannte OEM-Entwicklung unter Verwendung der aktuellen Fahrzeugsteuersystem-Struktur praktikabel implementiert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung weist ein integriertes Fahrzeugsteuersystem auf: ein integriertes Erfassungssystem, eine Mehrzahl von Stellgliedern, die von einer Mehrzahl von ECU's angesteuert werden, und eine Mehrzahl von funktionsangesteuerten Steueralgorithmen, die sich in mehreren bzw. unterschiedlichen ECU's befinden, jedoch in einem Integrationssinne miteinander in Zusammenwirkung stehen, so dass eine verfeinerte oder neue Fahrzeugsystemebenen-Steuerleistung erzielt wird. Das integrierte Erfassungssystem wird betrieben mit den Messwerten von all den vorgesehenen Sensoren, wie beispielsweise den Umgebungssensoren, den Crashsensoren, den Insassensensoren, den stellgliedspezifischen Sensoren und den Bewegungssensoren. Die funktionsangesteuerten Steueralgorithmen könnten, obwohl sie sich in mehreren bzw. unterschiedlichen ECU's befinden bzw. gespeichert sind, durch mehrere ECU-Integrationen koordiniert bzw. aufeinander abgestimmt sein.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Bewegungssensor-Gruppe eine CMS (Zentral-Bewegungssensor) -Gruppe und eine Mehrzahl von DS (Dezentral-Sensor) -Einheiten auf. Die erfindungsgemäße CMS-Gruppe könnte unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Die Arten von Sensorelementen, die bei der CMS-Gruppe verwendet sind, können alle oder einige der folgenden sechs Arten sein: ein Wankraten-Sensorelement, ein Nickraten-Sensorelement, ein Gierraten-Sensorelement, ein Längsbeschleunigungs-Sensorelement, ein Querbeschleunigungs-Sensorelement und ein Vertikalbeschleunigungs-Sensorelement. Die in der CMS-Gruppe enthaltene Anzahl von Sensoren der gleichen Art könnte eins oder mehr als eins sein. Die Winkel-Sensoren könnten Zweifach- oder Mehrfach-Auflösungen aufweisen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine CMS-Gruppe in Kombination mit den anderen, Dezentral-Sensor-Einheiten verwendet zum Bestimmen der Dynamikzustände eines sich bewegenden Fahrzeugs.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Erfassungsalgorithmus, der die Messwerte von der CMS-Gruppe zusammen mit den Messwerten der Dezentral-Sensor-Einheiten nutzt, eine Sensorsignalkompensation, eine Sensorplausibilitätsüberprüfung, eine Fahrzeuglagebestimmung, eine Anormalzustand-Bestimmung, eine Richtungsgeschwindigkeitsbestimmung, eine Fahrzeugparameterbestimmung, eine Kraft-und-Beladungs-Bestimmung, eine Straßenprofilbestimmung, eine Fahrerabsicht-Bestimmung und dergleichen auf.

Bei noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Systemebenen-ECU, die IVDC (Integrated Vehicle Dynamic Control – integrierte Fahrzeugdynamiksteuerung) genannt wird, verwendet zum Integrieren, Überwachen und Leiten all der unterschiedlichen Steuerfunktionen, die von einer Mehrzahl von ECU's bereitgestellt werden.

Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind einige der Subsystem-ECU's dazu verwendet, die Steueralgorithmen der OEM's aufzunehmen. In solch einem Fall ist die Subsystem-ECU in eine Zulieferer-Partition und eine OEM-Partition unterteilt. Sowohl der Zulieferer als auch der OEM muss die Schnittstellen zwischen den beiden Partitionen definieren, und die Zulieferer sind dafür verantwortlich, die endgültigen Steuerbefehle, die an die speziellen Stellglieder gesendet werden, zu integrieren und zu bestimmen.

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 erfindungsgemäßen Stabilitätssystems.

3A-3B zeigen schematische Blockschaltbilder einer ECU, die mit einem zuliefererbasierten System kommuniziert bzw. damit gekoppelt ist.

4 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsystems.

5 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Sensor-Gruppe.

6 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sensorsystems.

7A-7F zeigen Blockschaltbilder unterschiedlicher Ausführungsformen einer CMS-Gruppe.

8 zeigt eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs, in der unterschiedliche Winkel gemäß der Erfindung dargestellt sind.

9 zeigt eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs, an dem unterschiedliche Variablen dargestellt sind.

10 zeigt eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug, in der unterschiedliche Betriebsparameter des Fahrzeugs dargestellt sind, welches auf einer Straßenfläche eine Kurvenfahrt bzw. ein Wendemanöver durchführt.

11 zeigt ein Blockschaltbild eines Zulieferer/OEM-Prioritätssystems.

12 zeigt ein Blockschaltbild eines Fahrzeugbetriebszustandes gemäß 11.

13 zeigt ein Logikablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugdynamiksystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

14 zeigt ein Logikablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugdynamiksystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

15. zeigt ein Logikablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugdynamiksystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

16 zeigt ein Logikablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Referenzquergeschwindigkeit.

17 zeigt ein Logikablaufdiagramm zum Bestimmen einer globalen Wanklage und einer globalen Nicklage.

18 zeigt ein Logikablaufdiagramm gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

19 zeigt ein Logikablaufdiagramm zum Aktivieren eines Rückhalteeinrichtungs-Steuermoduls.

Bei der folgenden Beschreibung der Figuren sind zum Identifizieren der gleichen Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die Erfindung wird bevorzugt in Verbindung mit Fahrzeugdynamik-Steuersystemen verwendet, welche unterschiedliche Steuersysteme, wie beispielsweise ein Gierstabilitäts-Steuersystem, ein Wankstabilitäts-Steuersystem, ein Antiblockiersystem, eine Anti-Schlupf-Regelung, ein Berganfahr-Steuersystem, ein Berg-Abfahrts/Auffahrts-Steuersystem, ein Aufhängungssteuersystem, ein Lenksteuersystem, ein Antriebsstrang-Steuersystem und ein integriertes Fahrzeugsteuersystem zum Erreichen einer ausgeglichenen Fahr- und Handhabungsleistung des Fahrzeugs, eines sparsamen Kraftstoffverbrauchs, aktiver und passiver Sicherheit und anderer Fahrzeugebenen-Leistungen umfassen, jedoch nicht auf diese Steuersysteme beschränkt sind. Das System wird ferner in Bezug auf bestimmte Zentral-Bewegungssensor-Gruppen-Konfigurationen beschrieben, welche mehrere Bewegungssensorelemente, die in einer zentralisierten, kompakten Einheit untergebracht sind, unterschiedliche dezentralisierte Sensoreinheiten und den Erfassungsalgorithmus aufweisen, welcher gleichzeitig in einem Integrationssinn alle verfügbaren Sensormesswerte verwendet. Solch eine Erfassungsfunktion wird in der folgenden Beschreibung als ein integriertes Erfassungssystem bezeichnet.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Kraftfahrzeug 10, das ein integriertes Fahrzeugsteuersystem gemäß der Erfindung aufweist, mit den daran wirkenden, unterschiedlichen Kräften und Momenten gezeigt. Das Fahrzeug 10 weist eine vordere rechte (VR) Rad/Reifen-Anordnung 13A, eine vordere linke (VL) Rad/Reifen-Anordnung 13B, eine hintere rechte (HR) Rad/Reifen-Anordnung 13C und eine hintere linke (HL) Rad/Reifen-Anordnung 13D 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 = 9,8m/s² und M die Gesamtmaße des Fahrzeugs 10 sind.
Wie zuvor erwähnt, kann das integrierte Fahrzeugsteuersystem auch mit anderen Dynamiksteuersystemen verwendet werden, die aktive Bremssteuersysteme, aktive/semiaktive Aufhängungssysteme, aktive/semiaktive Stabilisatoren, ein aktives Differentialsystem, ein aktives Frontlenksystem, ein aktives Hecklenksystem und ein Antriebsstrang-Steuersystem einschließen, oder kann mit Sicherheitssystemen verwendet werden, wie beispielsweise Crashlinderungssystemen, Airbags, Seitenvorhängen, Sicherheitsgurtstraffern oder anderen Sicherheitseinrichtungen, die bei Erfassen vorbestimmter Dynamikzustände des Fahrzeugs 10 entfaltet bzw. aktiviert werden.
Ein Sensorsystem 16 ist mit dem integrierten Fahrzeugsteuersystem 17 gekoppelt. Nun auf 2 bezugnehmend kann das Sensorsystem 16 eine Insassensensor (OS – Occupant Sensor)-Gruppe 16a, eine Umgebungssensor (ES-Environment Sensor)-Gruppe 16b, eine Crashsensor (CS – Crash Sensor)-Gruppe 16c, eine stellgliedspezifische Sensor (AS – Actuator Specific Sensor)-Gruppe 16d und eine Bewegungssensor (MS – Motion Sensor)-Gruppe 16e aufweisen. Das Sensorsystem 16 ist benachbart zu einer Fahrzeugdynamikzelle 9 dargestellt, welche die physikalische Bewegung des Fahrzeugs 10 repräsentiert. Mit anderen Worten erfassen die Sensoren die Bewegung des Fahrzeugs 10 und die Wechselwirkungen unter den unterschiedlichen Subsystemen. Die Fahrzeugdynamikzelle 9 wird durch eine Aktivierung der Stellglieder 12 beeinflusst.
Die integrierte Fahrzeugsteuereinheit 17 weist eine IVC (Integrated Vehicle Control – integrierte Fahrzeugsteuerungs) -ECU 18a, eine RCM (Restraint Control Module – Rückhalteeinrichtungs-Steuermodul)-ECU 19a, eine Aufhängungssteuerungs-ECU 19b, eine 4 × 4-Steuermodul-ECU 19c, eine PCM (Powertrain Control Module – Antriebsstrang-Steuermodul)-ECU 19d, eine Lenksteuerungs-ECU 19e, und eine Bremssteuerungsmodul-ECU 20 auf. Das integrierte Fahrzeugsteuersystem 17 ist mit einem Fahrzeug-CAN-Netzwerk 5, einem festgeschalteten bzw. fest zugeordneten (oder privaten) CAN-Netzwerk 6, das für individuelle Anwendungen spezifiziert ist, und einer integrierten Stellgliedgruppe 12 gekoppelt und wirkt mit diesen zusammen. Die integrierte Stellgliedgruppe 12 weist ein passives Sicherheitsmodul 12a, ein Ansteuerungs-Aufhängungsmodul 12b, ein Antriebsstrangmodul 12c, ein Motorsystem 12d, ein Lenksystem 12e und ein Bremssystem 12f auf.
Eine von den OEM's entwickelte Fahrzeugsystemebenen-Leitlogik kann in eine integrierte Fahrzeugsteuerungs-ECU 18a integriert sein und kann auch in eine ECU von einem Zulieferersystem integriert sein. Die einzelnen, von den OEM's entwickelten Steuerfunktionen könnten auch in die Systemebenen-ECU, wie beispielsweise die den OEM's gehörende, integrierte Fahrzeugsteuerungs-ECU 18a, integriert sein oder könnten in eine Zulieferer-ECU integriert sein. 2 zeigt eine OEM-Funktionsentwicklung 18b, die in das Bremssteuermodul 20 integriert ist. Solche OEM-entwickelten Funktionen wirken mit einer Zulieferer-Bremsfunktionspartition 21 zusammen, welche eine Sensorsignalverarbeitungseinheit 20d, eine Funktionseinheit 20c (die Bremssteuerfunktionen enthält, wie beispielsweise ESC, einschließlich ABS, RSC, TCS usw.), eine Prioritätslogik-und-Systemebenen-Befehlseinheit 20b sowie eine Betätigungsverteilungs-und-Befehlseinheit 20a aufweist.
Es ist zu bemerken, dass die physikalische Position der Einheit 18a und 18b in dem integrierten Fahrzeugsteuersystem nur eine mögliche Funktionsintegrationsanordnung einer OEM-Funktionsentwicklung bereitstellt. Dies ist in den 3A-3C ersichtlich, in denen drei Konfigurationen gezeigt sind. In 3A ist die OEM-Entwicklung auf die Fahrzeugsystemebene beschränkt, d.h. nur die Leitlogik und die Überwachungslogik sind in der Systemebenen-IVC-ECU 18a realisiert. Die Zulieferer-ECU's sind als 15a, 15b und 15c realisiert bzw. bezeichnet. In 3B beinhaltet die OEM-Entwicklung sowohl die Entwicklung von neuen Funktionen, wie beispielsweise das von Ford entwickelte RSC, als auch eine Leit/Überwachungs-Logik 15d für all die Funktionen, die jeder einzelnen, Subsystemfunktionen 15e aufweisenden Zulieferer-ECU zugeordnet sind. Solche Funktionen sind in die Systemebenen-ECU 18a integriert und die speziellen Stellglieder können durch die Zulieferer-ECU von der OEM-Funktion angesteuert werden.
3C zeigt einen Fall, in dem die OEM-Neuentwicklung in eine der Zulieferer-ECU's eingebettet ist und der OEM die von den einbezogenen ECU's ausgebildete Funktion integriert. Daher repräsentieren die Zellen 15x und 15y die Zuliefererpartition bzw. die OEM-Partition.
Nun auf 4 bezugnehmend ist unter Verwendung eines integrierten Bremssteuersystems, das erfindungsgemäß eingerichtet ist, eine Wechselwirkung zwischen der Brems-ECU 20, Sensoren und den Stellgliedern gezeigt.
Die Brems-ECU 20 weist die OEM-Funktion 18b und die Zuliefererfunktion 21 auf. Die Brems-ECU 20 empfängt über ein privates bzw. festes Steuerbereichsnetzwerk (CAN – Control Area Network) 6 Messwerte von der CMS-Gruppe und empfängt Messwerte von den dezentralisierten Sensoreinheiten, wie beispielsweise einem Bremsdruckwandler 23a, einem Bremspedalsensor 23b, Raddrehzahlsensoren (WS – Wheel Sensor) 23d, 23e, 23f und 23g, einem Lenkradsensor 23h und einem Zündschalter 29. Die ECU 20 wird von einem fahrzeugeigenen Stromversorgungssystem mit Energie versorgt. Die Bremssteuermodul-ECU 20 empfängt über das Fahrzeug-CAN-Netzwerk 5 ferner die anderen Signale, wie beispielsweise eine Drosselinformation. Die Ausgaben der ECU 20 steuern eine Hydrauliksteuereinheit 24 an, welche mechanisch mit einer Verstärkeranordnung 25 verbunden ist. Die Verstärkeranordnung 25 ist ferner mechanisch mit einem Hauptzylinder/Vorratsbehälter 26 und einer Bremspedalanordnung 27 verbunden. Die Hydrauliksteuereinheit 24 leitet ferner Bremsfluid an jeden der vier Bremssättel 28a, 28b, 28C und 28d. Es ist zu bemerken, dass die Einheiten 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f und 23g aus einem Subsatz der Dezentral-Sensor-Gruppe bestehen und die Stellglieder 24, 25, 26, 28a, 28b, 28c und 28d einen Subsatz des integrierten Betätigungssystems darstellen. Dieses integrierte Bremssteuersystem ist von der Art der Konfiguration gemäß 3C.
Nun auf 5 bezugnehmend kann die Bewegungssensor-Gruppe 16e in 2 darauf basierend, ob die mehreren Trägheitssensoren wie gezeigt an einer einzigen Stelle untergebracht sind und wie die dezentralisierten Sensoren in dem Fahrzeug angeordnet sind, weiter unterteilt werden. Alle Sensoren, welche an einer zentralen Stelle in der Fahrzeugkarosserie untergebracht sind, sind als Einheit 22 bezeichnet, welche auch als die CMS-Gruppe bezeichnet wird. Alle Sensoren, welche an unterschiedlichen Stellen an bzw. in der Fahrzeugkarosserie angeordnet sind, gehören einer Dezentral-Sensor-Gruppe 23 an.
Nun auf 6 bezugnehmend ist eine weitere, detaillierte Dezentral-Sensor-Gruppe 23 gezeigt, welche einen Aufhängungshöhen-Sensorsatz 30, der vier einzelne Sensoren aufweisen kann, die an den vier Ecken des Fahrzeugs 10 angeordnet sind, einen Vertikalbeschleunigungs-Sensorsatz 31, der von der Aufhängungssteuerung genutzt wird, die Raddrehzahlsensoren 23d, 23e, 23f und 23g, welche an die jeweiligen Räder montiert sind und welche zu den Drehzahlen der jeweiligen Räder korrespondierende Signale erzeugen, einen Lenkradwinkelsensor 23h, einen vorderen Längsaufprall-Beschleunigungssensorsatz 32i, welcher einen einzigen oder mehrere Längsbeschleunigungsmesser aufweisen kann, die an der vorderen Stoßstange angeordnet sind, einen hinteren Längsaufprall-Beschleunigungssensorsatz 32j, welcher einen einzigen oder mehrere Längsbeschleunigungsmesser aufweisen kann, die an der hinteren Stoßstange angeordnet sind, einen linken Seitenaufprall-Querbeschleunigungssensorsatz 32k, welcher zwei Querbeschleunigungssensoren aufweisen kann, die an der linken Vordertür und an der linken C-Säule angeordnet sind, und einen rechten Seitenaufprall-Querbeschleunigungssensorsatz 321 aufweist, welcher zwei Querbeschleunigungsmesser aufweisen kann, die an der rechten Vordertür und an der rechten C-Säule angeordnet sind. Alle Aufprallsensoren sind mit einem privaten bzw. festen CAN-Netzwerk 8 gekoppelt, welches zu dem Rückhalteeinrichtungs-Steuermodul (RCM) gehört. Die Rückhalteeinrichtungs-Steuerung kann reversible und irreversible Sicherheitseinrichtungen aufweisen. Reversible Einrichtungen können einen Sicherheitsgurtstraffer, einen Sitz, ein Fenster, ein Schiebedach und Türsteuerungen aufweisen, und die anderen dezentralisierten Sensoren weisen den Bremspedalsensor 23b, einen Bremse-Ein/Aus-Schalter 23c, Reifendrucksensoren 33, einen Gaspedalsensor 34 und Insassensensoren 16a auf, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
Nun auf die 7A-F bezugnehmend sind in einer CMS-Gruppe 50 zusammen mit einem Mikrocontroller/Mikroprozessor 43, einem EEPROM 41, einem Spannungsregler 39, einer Überwachungseinrichtung (Watch Dog) 40, einem Taktgeber 48 und einem ASICs 49 mehrere Trägheitssensorelemente orthogonal zueinander auf eine Leiterplatte (PCB – Printed Circuit Board) montiert. Die PCB ist in einem Sensorgruppengehäuse befestigt und mit einer Schutzabdeckung abgedichtet. Die internen Daten (einschließlich gemessener Trägheitssignale, Steuerkreisparameter und Temperatursignale) werden zwischen den unterschiedlichen Sensorelementen und dem Mikrocontroller übertragen und werden mittels einer synchronen, bidirektionalen, seriellen Datenverbindung mit einer bestimmten Baud-Rate eingebracht. Die internen Daten werden dann von dem Mikrocontroller überprüft und zu einer CAN-Matrix umgewandelt und via CAN an die Anforderungs-ECU übertragen. Die Schnittstellen zwischen der Sensorgruppe und dem externen CAN können vier Pins aufweisen, wobei zwei dieser für die Stromversorgung und die anderen beiden zum Übertragen von Daten via CAN verwendet werden.
Im Betrieb ist die CMS-Gruppe bevorzugt direkt am Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie montiert. Idealerweise erfasst die CMS-Gruppe die Bewegungsvariablen der Fahrzeugkarosserie entlang der fahrzeugkarosseriefesten Bezugssysteme, welche sich entlang der Richtungen x, y und z erstrecken, wie in 1 gezeigt. Wie Fachleute erkennen werden, wird das Bezugssystem aus b₁, b₂ und b₃ als ein Karosseriebezugssystem 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. Es ist zu bemerken, dass die Ausgaben der CMS-Gruppe Messwerte entlang der drei orthogonalen Achsen s₁, s₂ und s₃ (nicht gezeigt) der Sensorgruppe sind, welche die Längsrichtung, die Querrichtung und die Vertikalrichtung der Sensorgruppe bezeichnen. Die Längsrichtung, die Querrichtung und die Vertikalrichtung der Fahrzeugkarosserie sind durch die Achsen b₁, b₂ bzw. b₃ bezeichnet. Um die Sensorgruppe dazu zu verwenden, die Fahrzeugkarosseriebewegungen entlang der drei fahrzeugkarosseriefesten Achsen b₁, b₂ und b₃ zu erfassen, kann die CMS-Gruppe derart montiert sein, dass die Achsen s₁, s₂ und s₃ sich exakt entlang der Richtungen von b₁, b₂ und b₃ (in 1 gezeigt) befinden. Infolge eines Sensormontagefehlers kann es eine Fehlausrichtung bzw. einen Fluchtungsfehler zwischen den Achsen der Sensorgruppe und den fahrzeugkarosseriefesten Achsen geben. Jedoch kann solch eine Sensorfehlausrichtung bestimmt werden (siehe US-Patent 6,782,315, welches am 24. August 2004 erteilt wurde und welches durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist), und die Sensorsignale können kompensiert werden zum Beschreiben der Variablen der Fahrzeugkarosserie entlang der fahrzeugkarosseriefesten Achsen. Aus diesem Grund wird in der folgenden Erörterung angenommen, dass die Sensorausgaben die gleichen sind, wie die entlang der Achsen der Fahrzeugkarosserie definierten Variablen. D.h., wie am besten in 1 gezeigt, der Längsbeschleunigungsmesser hat seine Erfassungsrichtung entlang der b₁-Achse, der Querbeschleunigungsmesser hat seine Erfassungsrichtung entlang der b₂-Achse, der Vertikalbeschleunigungsmesser hat seine Erfassungsrichtung entlang der b₃-Achse, der Wankratensensor hat seine Erfassungsrichtung entlang der bzw. um die b₁-Achse, der Nickratensensor hat seine Erfassungsrichtung entlang der bzw. um die b₂-Achse und der Gierratensensor hat seine Erfassungsrichtung entlang der bzw. um die b₃-Achse. Es ist ferner zu bemerken, dass die CMS-Gruppe an jede Stelle in der Fahrzeugkarosserie montiert werden kann, jedoch kann auch numerisch auf jede spezielle Stelle von Interesse, wie beispielsweise den Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie, umgerechnet werden.
Es gibt viele Arten von Anordnungen und Inhalten der Trägheitselemente in der CMS-Gruppe 50. Obwohl die Erfindung die sechs nachstehend in den 7A, 7B, 7C, 7D, 7E und 7F dargestellten Konfigurationen abdeckt, können andere Kombinationen von Trägheitssensorelementen ähnlich aufgebaut sein.
Insbesondere auf 7A bezugnehmend weist eine CMS-Gruppe #1 einen Spannungs-Regler-und-Überwacher 39, eine Überwachungseinrichtung 40, einen EEPROM 41, einen CAN-Controller 42, einen Mikroprozessor 43, einen Längsbeschleunigungsmesser 44a, dessen Ausgabe mit a_x bezeichnet ist, einen Querbeschleunigungsmesser 45a, dessen Ausgabe mit a_y bezeichnet ist, ein Wankratensensorelement 46a, welches zum Erzielen eines Mehrfachbetriebsbereichs eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung hat und dessen Ausgabe mit ω_x bezeichnet ist, und ein Gierratensensorelement 47a auf, welches eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung hat und dessen Ausgabe mit ω_z bezeichnet ist. Es ist zu bemerken, dass diese Sensorgruppe die gleiche ist, wie diejenige, die bei dem Ford-RSC-System verwendet wird. Nur ein Unterschied besteht darin, dass sowohl der Wankratensensor als auch der Gierratensensor eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung haben müssen, welche durch minimales Hinzufügen von Hardware erreicht werden kann, wobei jedoch ein geeigneter Algorithmus in den Mikroprozessor 43 integriert ist. Beispielsweise wird, wenn die Winkelratenmesswerte sich unterhalb eines bestimmten Grenzwertes befinden, eine hohe Auflösung verwendet und wird, wenn die Winkelratenmesswerte sich über dem gleichen Grenzwert befinden, eine geringe Auflösung verwendet. Auf diese Weise können Fälle, in denen eine große Wankrate und eine große Gierrate auftreten, mittels der aktuellen Sensorgruppe überwacht werden. Diese Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung kann wichtig sein, wenn die aktuelle Sensorgruppe für mehrere Zwecke verwendet wird, wie beispielsweise für Anwendungen mit sowohl der RSC-Steuerung (bei einer Wankrate mittleren Bereichs) als auch der Überrollvorhang-Entfaltung (bei einer Wankrate oberen Bereichs).
Nun auf 7B bezugnehmend, in der eine andere Ausführungsform gezeigt ist, weist eine CMS-Gruppe #2, einen Spannungs-Regler-und-Überwacher 39, eine Überwachungseinrichtung 40, einen EEPROM 41, einen CAN-Controller 42, einen Mikroprozessor 43, einen Längsbeschleunigungsmesser 44b, dessen Ausgabe mit a_x bezeichnet ist, einen Nieder-g-Querbeschleunigungsmesser 45b, dessen Ausgabe mit a_y1 bezeichnet ist, einen Hoch-g-Querbeschleunigungsmesser 46b, dessen Ausgabe mit a_y2 bezeichnet ist, einen Vertikalbeschleunigungsmesser 47b, dessen Ausgabe mit a_z bezeichnet ist, ein Gierratensensorelement 48b, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_z bezeichnet ist, und ein Wankratensensorelement 49b auf, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_x bezeichnet ist. Die Sensorgruppe kann verwendet werden zum Erfassen und Überwachen von Fahrzeugbewegungen zum Zwecke einer RSC-Steuerung, einer Seitenaufprallerfassung und einer Überrollvorhang-Entfaltung. Bei dieser Ausführungsform ist nur ein Seitenaufprall-Beschleunigungsmesser in diese Sensorgruppe integriert. Es gibt andere Aufprall-Sensoreinheiten, welche an spezielle, dezentrale Stellen montiert werden müssen und welche nicht in solch eine CMS-Gruppe integriert werden können.
Nun auf 7C bezugnehmend, in der eine andere Ausführungsform gezeigt ist, weist eine CMS-Gruppe #3 einen Spannungs-Regler-und-Überwacher 39, eine Überwachungseinrichtung 40, einen EEPROM 41, einen CAN-Controller 42, einen Mikroprozessor 43, einen Längsbeschleunigungsmesser 44c, dessen Ausgabe mit a_x bezeichnet ist, einen Querbeschleunigungsmesser, dessen Ausgabe mit a_y bezeichnet ist, ein Wankratensensorelement 46c, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_x bezeichnet ist, ein Nickratensensorelement 47c, dessen Ausgabe mit ω_y bezeichnet ist, und ein Gierratensensorelement 48c auf, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_z bezeichnet ist.
Nun auf 7D bezugnehmend, in der eine andere Ausführungsform gezeigt ist, weist eine CMS-Gruppe #4 einen Spannungs-Regler-und-Überwacher 39, eine Überwachungseinrichtung 40, einen EEPROM 41, einen CAN-Controller 42, einen Mikroprozessor 43, einen Längsbeschleunigungsmesser 44d, dessen Ausgabe mit a_x bezeichnet ist, einen Querbeschleunigungsmesser 45d, dessen Ausgabe mit a_y bezeichnet ist, einen Vertikalbeschleunigungsmesser 46d, dessen Ausgabe mit a_z bezeichnet ist, ein Nickratensensorelement 47d, dessen Ausgabe mit ω_y bezeichnet ist, ein Wankratensensorelement 48d, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_x bezeichnet ist, und ein Gierratensensorelement 49d auf, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_z bezeichnet ist. Es ist zu bemerken, dass diese Sensorgruppe die gleiche ist, wie die sogenannte IMU (Inertial Measurement Unit – Trägheitsmesseinheit), welche in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet ist, mit Ausnahme dessen, dass für die Wankwinkelrate und die Gierwinkelrate die Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung erforderlich ist.
Nun auf 7E bezugnehmend, in der eine andere Ausführungsform gezeigt ist, weist eine CMS-Gruppe #5 einen Spannungs-Regler-und-Überwacher 39, eine Überwachungseinrichtung 40, einen EEPROM 41, einen CAN-Controller 42, einen Mikroprozessor 43, einen Längsbeschleunigungsmesser 44e, dessen Ausgabe mit a_x bezeichnet ist, einen Nieder-g-Querbeschleunigungsmesser 45e, dessen Ausgabe mit a_y1 bezeichnet ist, einen Hoch-g-Querbeschleunigungsmesser 46e, dessen Ausgabe mit a_y2 bezeichnet ist, einen Vertikalbeschleunigungsmesser 47e, dessen Ausgabe mit a_z bezeichnet ist, ein Nickratensensorelement 48e, dessen Ausgabe mit ω_y bezeichnet ist, ein Gierratensensorelement 49e, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_z bezeichnet ist, und ein Wankratensensorelement 50e auf, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_x bezeichnet ist. Diese Sensorgruppe kann verwendet werden für Fahrzeugdynamiksteuerungen, eine Seitenaufprallbestimmung sowie die Entfaltung eines Airbags bzw. eines Überrollvorhangs.
Nun auf 7F bezugnehmend, in der eine andere Ausführungsform gezeigt ist, weist eine CMS-Gruppe #6 einen Spannungs-Regler-und-Überwacher 39, eine Überwachungseinrichtung 40, einen EEPROM 41, einen CAN-Controller 42, einen Mikroprozessor 43, einen Nieder-g-Längsbeschleunigungsmesser 44f, dessen Ausgabe mit a_x1 bezeichnet ist, einen Hoch-g-Längsbeschleunigungsmesser 45f, dessen Ausgabe mit a_x2 bezeichnet ist, einen Nieder-g-Querbeschleunigungsmesser 46f, dessen Ausgabe mit a_y1 bezeichnet ist, einen Hoch-g-Querbeschleunigungsmesser 47f, dessen Ausgabe mit a_y2 bezeichnet ist, einen Vertikalbeschleunigungsmesser 48f, dessen Ausgabe mit a_z bezeichnet ist, ein Nickratensensorelement 49f, dessen Ausgabe mit ω_y bezeichnet ist, ein Gierratensensorelement 50f, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_z bezeichnet ist, und ein Wankratensensorelement 51f auf, das eine Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung aufweist und dessen Ausgabe mit ω_x bezeichnet ist. Es ist zu bemerken, dass diese Sensorgruppe verwendet werden kann für unterschiedliche Fahrzeugdynamiksteuerungen, eine Seitenaufprallbestimmung, eine Front- und eine Heck-Aufprall/Crash-Bestimmung, Fahrer- und Passagier-Airbag-Entfaltungen und eine Überrollvorhang-Entfaltung.
Zusammen mit den Sensorsignalen in den dezentralisierten Sensoreinheiten kann jede der zuvor genannten CMS-Gruppen-Ausführungsformen verwendet werden, um die Bewegungsvariablen der Fahrzeugkarosserie zu beschreiben. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ist mit ν_x bezeichnet, die Wanklage der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den Meeresspiegel ist mit θ_x bezeichnet, die Nicklage der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den Meeresspiegel ist mit θ_y bezeichnet, die Quergeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie an der Sensorposition, die jedoch entlang der fahrzeugkarosseriefesten Querachse gemessen wird, ist mit ν_y bezeichnet.
Nun wird auf 8 Bezug genommen, in der der Zusammenhang bzw. die Anordnungsbeziehung der unterschiedlichen Winkel des Fahrzeugs 10 in Bezug auf die Straßenfläche 11 dargestellt ist. In 8 ist ein Referenz-Straßenquerneigungswinkel θ_bank relativ zu dem auf einer Straßenfläche 11 befindlichen Fahrzeug 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 weist eine Fahrzeugkarosserie 10a und eine Radachse 10b auf. Der Radabweichungswinkel (WDA – Wheel Departure Angle) θ_wda ist der Winkel zwischen der Radachse 10b und der Straße. Der relative Wankwinkel θ_xr ist der Winkel zwischen der Radachse 10b und der Fahrzeugkarosserie 10a. Der globale Wankwinkel θ_x ist der Winkel zwischen der horizontalen Ebene (z.B. auf Meereshöhe bzw. Meeresspiegel) und der Fahrzeugkarosserie 10a.
Ein anderer wichtiger Winkel ist der Linear-Querneigungswinkel. Der Linear-Querneigungswinkel ist ein Querneigungswinkel, der häufiger (eventuell in jeder Schleife) berechnet wird durch Subtrahieren des zuvor genannten relativen Wankwinkels von dem berechneten, globalen Wankwinkel. Wenn sich alle Dinge ohne Drift, Fehler oder dergleichen langsam ändern würden, wären die Terme des Linear-Querneigungswinkels und des Referenz-Straßenquerneigungswinkels äquivalent.
Während eines Ereignisses, das bewirkt, dass das Fahrzeug wankt, wird die Fahrzeugkarosserie infolge der Kopplung bzw. des Zusammenwirkens der Reifenquerkraft und der dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie beaufschlagten Querbeschleunigung einem Wankmoment unterzogen. Dieses Wankmoment bewirkt eine Veränderung in der Aufhängungshöhe bzw. in der Einfederung der jeweiligen Räder, was wiederum in einem Fahrzeug-Relativwankwinkel (auch als Fahrgestell-Wankwinkel oder Aufhängungs-Wankwinkel bezeichnet) resultiert. Der relative Wankwinkel ist eine wichtige Variable, die verwendet wird als eine Eingabe für die RSC-Aktivierungskriterien und zum Erzeugen des Rückführungs-Bremsdruckbefehls für die RSC-Funktion, da er das relative Wanken zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Fahrzeugachse erfasst. Die Summe solch eines Fahrgestell-Wankwinkels und des Wankwinkels zwischen Radachse und Straßenfläche (Radabweichungswinkel genannt) stellt den Wankwinkel zwischen der Fahrzeugkarosserie und der mittleren Straßenfläche bereit, welcher einer der wichtigen Variablen ist, die zu dem Wankstabilitäts-Steuermodul zurückgeführt werden.
Nun auf 9 bezugnehmend ist ein Kraftfahrzeug 10 gezeigt, an dem unterschiedliche Parameter dargestellt sind. In 9 ist eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugs 10 dargestellt. Ferner sind in 9 eine vordere Aufhängung 52f und eine hintere Aufhängung 52r dargestellt. Die Aufhängungen 52f und 52r sind an einem zugehörigen Aufhängungspunkt 54f bzw. 54r mit der Fahrzeugkarosserie gekuppelt. Der Abstand von dem Aufhängungspunkt 54f zur Mitte des zugehörigen Fahrzeugrades ist mit z_sh bezeichnet. Der Abstand vom Schwerpunkt CG der Fahrzeugkarosserie zum vorderen Aufhängungspunkt 54f ist mit b_f bezeichnet. Der Abstand vom Schwerpunkt CG der Fahrzeugkarosserie zum hinteren Aufhängungspunkt 54r ist mit b_r bezeichnet. Der vertikale Abstand zwischen dem Schwerpunkt CG der Fahrzeugkarosserie und den Aufhängungspunkten 54f und 54r ist mit h_cg bezeichnet. Ferner sind in 9 ein Teil der Karosserieachse b₃ und der Straßenachse r₃ dargestellt. Der Winkel zwischen diesen beiden Achsen ist der relative Nickwinkel θ_yr. Der Rollradius der Fahrzeugreifen ist mit z_w bezeichnet.
Nun auf 10 bezugnehmend ist eine Draufsicht des Kraftfahrzeugs 10 gezeigt. Die Quergeschwindigkeit und die Längsgeschwindigkeit des Schwerpunktes CG der Fahrzeugkarosserie sind mit ν_x bzw. ν_y bezeichnet, eine Gierwinkelgeschwindigkeit bzw. Gierrate ist mit ω_z bezeichnet, ein Vorderrad-Lenkwinkel ist mit δ bezeichnet, eine Querbeschleunigung ist mit a_y bezeichnet und eine Längsbeschleunigung ist mit a_x bezeichnet.
Unter Verwendung der Signale von der CMS-Gruppe #1 und unter Vernachlässigung der Vertikalbewegung des Fahrzeugs ergeben sich in einer digitalen Umgebung die folgenden Beziehungen: ax = dνx – ωzνy – g sin(θy) ay = dνy + ωzνx + g sin(θx)cos(θy) dθxl = ωxl + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in geringer Auflösung dθxh = ωxh + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in hoher Auflösung, (1)wobei dν_x und dν_y die zeitlichen Ableitungen von ν_x bzw. ν_y sind. dθ_xl und dθ_xh sind die zeitlichen Ableitungen des Wankwinkels θ_xl geringer Auflösung bzw. des Wankwinkels θ_xh hoher Auflösung. Es ist zu bemerken, dass die Gierrate ω_z die Gierrate ω_zl geringer Auflösung oder die Gierrate ω_zh hoher Auflösung sein kann, jedoch keine Notwendigkeit besteht diese in (1) zu differenzieren. Theoretisch können infolge des Fehlens von Information über den Nickwinkel mittels des obigen Satzes von Beziehungen die Fahrzeugbewegungszustände nicht eindeutig bestimmt werden. Praktisch kann unter Verwendung eines Dynamikzustandsscreenings und der anderen, dezentralisierten Sensoreinheiten der Nickwinkel entweder vernachlässigt, bedingungsbestimmt oder näherungsweise bestimmt werden. Gemäß diesem Denkansatz wurde die RSC-Wankerfassung in einer Reihe von Patenten und Patentanmeldungen realisiert bzw. beschrieben (siehe beispielsweise US 6,556,908 , US 6,631,317 , US 6,671,595 , US 6,718,248 , US 6,715,240 und US 6,915,193 , deren Inhalte hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind). Die Genauigkeit des Wankwinkels kann für unterschiedliche Wankratenbereiche unterschiedlich sein. Beispielsweise hat für eine Wankrate mit Werten unterhalb von 94 Grad/Sekunde der Wankwinkel eine mit θ_xh bezeichnete hohe Auflösung. Für einen Wankratenwert oberhalb von 94 Grad/Sekunde wird ein Wankwinkel geringer Auflösung berechnet, welcher mit θ_xl bezeichnet wird.
Unter Verwendung der Signale von der CMS-Gruppe #2 ergeben sich die nachstehenden Beziehungen: ax = dνx – ωyνz – ωzνy – g sin(θy) ay1 = dνy + ωzνx – ωxνz – g sin(θx)cos(θy) ay2 = dνy + ωzνx – ωxνz – g sin(θx)cos(θy) az = dνz + ωxνy – ωyνx – g cos(θx)cos(θy) dθxl = ωxl + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy), wenn in geringer Auflösung dθxh = ωxh + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in hoher Auflösung, (2)wobei ν_z die Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie entlang ihrer Vertikalrichtung ist, dν_z die zeitliche Ableitung von ν_z ist sowie dθ_xl und dθ_xh die zeitlichen Ableitungen des Wankwinkels θ_xl geringer Auflösung bzw. des Wankwinkels θ_xh hoher Auflösung sind. Der Satz von Beziehungen in (2) gleicht dem Fall der CMS-Gruppe #1, bei welcher die Fahrzeugzustände infolge des Fehlens von Information über den Nickwinkel theoretisch nicht erkennbar sind.
Unter Verwendung der Signale von der CMS-Gruppe #3 und unter Vernachlässigung der Vertikalbewegung des Fahrzeugs ergeben sich nachstehende Beziehungen: ax = dνx – ωzνy – g sin(θy) ay = dνy + ωzνx + g sin(θx)cos(θy) dθxl = ωxl + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in geringer Auflösung dθxh = ωxh + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in hoher Auflösung dθy = ωy cos(θx) – ωz sin(θx), (3)wobei dθ_y die zeitliche Ableitung des Nickwinkels θ_y ist. Mittels des Satzes von Beziehungen in (3) können die Fahrzeugbewegungsvariablen ν_x, ν_y, θ_xl, θ_xh, θ_y bestimmt werden.
Unter Verwendung der Signale von der CMS-Gruppe #4 und unter Vernachlässigung der Vertikalbewegung des Fahrzeugs ergeben sich die nachstehenden Beziehungen: ax = dνx – ωzνx – g sin(θy) ay = dνy + ωzνx + g sin(θx)cos(θy) az = dνz + ωxνy – ωyνx – g cos(θx)cos(θy) dθxl = ωxl + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in geringer Auflösung dθxh = ωxh + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in hoher Auflösung dθy = ωy cos(θx) – ωz sin(θx), (4)wobei dν_z die zeitliche Ableitung der Vertikalgeschwindigkeit ν_z des Fahrzeugs ist. Mittels des Satzes von Beziehungen in (4) können die Fahrzeugsbewegungsvariablen ν_x, ν_y, ν_z, θ_xl, θ_xh, θ_y bestimmt werden. Es ist zu bemerken, dass ν_z eine Variable ist, die bei der Aufhängungs-Aushebesteuerung verwendet wird, wohingegen der Rest der Variablen eine Ausführungsform eines Minimalsatzes von Kern-Fahrzeugsbewegungszuständen für Fahrzeugstabilitätssteuerungen bildet. Der Kernsatz von Zuständen hängt von unterschiedlichen Parametern ab, wie beispielsweise der Fahrzeugkonfiguration, der gewünschten Genauigkeit, den bekannten Variablen und dergleichen.
Unter Verwendung der Signale von der CMS-Gruppe #5 und unter Vernachlässigung der Vertikalbewegung des Fahrzeugs ergeben sich die nachstehenden Beziehungen: ax = dνx – ωzνy – g sin(θy) ay1 = dνynsi + ωzνx + g sin(θx)cos(θy) ay2 = dνysi + ωzνx + g sin(θx)cos(θy) dθxl = ωxl + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in geringer Auflösung dθxh = ωxh + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in hoher Auflösung dθy = ωy cos(θx) – ωz sin(θx), (5)wobei dν_ynsi die zeitliche Ableitung der Quergeschwindigkeit ν_ynsi während eines Nicht-Seitenaufprall-Ereignisses ist und dν_ysi die zeitliche Ableitung der Quergeschwindigkeit ν_ysi während eines Seitenaufpralls ist.
Unter Verwendung der Signale von der CMS-Gruppe #6 und unter Vernachlässigung der Vertikalbewegung des Fahrzeugs ergeben sich die nachstehenden Beziehungen: ax1 = dνx – ωzνy – g sin(θy) ax2 = dνx – ωzνy – g sin(θy) ay1 = dνy + ωzνx + g sin(θx)cos(θy) ay2 = dνy + ωzνx + g sin(θx)cos(θy) dθxl = ωxl + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in geringer Auflösung dθxh = ωxh + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) wenn in hoher Auflösung dθy = ωy cos(θx) – ωz sin(θx). (6)
Es ist zu bemerken, dass die Zweifach- oder Mehrfach-Auflösung für die Signale der Wankwinkelgeschwindigkeit und der Gierwinkelgeschwindigkeit (bzw. Wankrate und Gierrate) realisiert werden kann durch minimales Hinzufügen von Hardware und durch in den Mikroprozessor in einer CMS-Gruppe integrierte Algorithmen.
Basisbeziehungen unter den interessierenden Variablen
Die fundamentalen Beziehungen unter den Fahrzeugzustandsvariablen könnten durch die Beziehungen in den Vorschriften (1)-(6) bedingungsmäßig erlangt werden und können berechnet werden. Es ist ferner zu bemerken, dass infolge der Sensormesswertverschiebung, der Temperaturabweichung und der Nichtlinearität in den Maßstabsfaktoren direkte Integrationen der Differentialvorschriften (1)-(6) bei einer praktischen Realisierung gewöhnlich schwierig sind.
Wenn die CMS-Gruppen #3, #4, #5, #6 verwendet werden, dann können die folgenden Variablen berechnet werden, welche lediglich auf den drei Winkelratensensoren basieren:
Es ist zu bemerken, dass die globale Wanklage θ_x und die globale Nicklage θ_y der Fahrzeugkarosserie auf θ_xss1 bzw. θ_xss1 bezogen werden können, wie im Folgenden gezeigt:
und es kann sich erweisen, dass θ_x = θ_xss1 und θ_y = θ_yss1, wenn θ_x = 0 und θ_y = 0, d.h., wenn sich die Wanklage und die Nicklage der Fahrzeugkarosserie in einem Stabillagezustand befinden.
Wenn die Längsgeschwindigkeit ν_x des Fahrzeugs verfügbar ist, dann können die folgenden zwei Variablen berechnet werden:
wobei ν_ylin die so genannte Linear-Quergeschwindigkeit ist, welche aus einem Fahrradmodell im Folgenden berechnet werden könnte:
wobei M_z das Giermoment infolge der Stabilitätssteuerung ist, welches basierend auf dem gewünschten Giermomentbefehl, den an jedem der Bremssättel beaufschlagten Bremsdrücken und dem geschätzten Straßenoberflächenreibungskoeffizienten μ geschätzt werden kann, I_z das Gierträgheitsmoment des Fahrzeugs ist, M die Fahrzeuggesamtmasse ist, b_f der Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zur Vorderachse ist, b_r der Abstand vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zur Hinterachse ist, und c_r die Summe der nominalen Quersteifigkeit bzw. Kurvenfahrsteifigkeit (Cornering Stiffness) der Hinterreifen ist.
Es ist zu bemerken, dass wie im Folgenden die globale Wanklage θ_x und die globale Nicklage θ_y auf θ_xss2 bzw. θ_yss2 bezogen werden können:
wobei Δνy = νy – νylin (12)und d[Δν_y] die zeitliche Ableitung von Δν_y sind. Es kann sich erweisen, dass θ_x = θ_xss2 und θ_y = θ_yss2, wenn Δν_y = 0, d. h., wenn die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs wie die berechnete Linear-Quergeschwindigkeit ist.
Unter der Annahme, dass die Fahrzeuglagen klein genug sind, dass die Kleinwinkelannahme Bestand hat, kann die Gleichung in Vorschrift (10) wie folgt vereinfacht werden:
Die Gleichungen in Vorschrift (13) beschreiben eine vereinfachte Funktionsbeziehung unter den unbekannten θ_x, θ_y. Es ist offensichtlich, dass in den meisten Situationen θ_x, θ_y und Δν_y nicht von den Beschleunigungen entkoppelt werden können.
Zum Erlangen der funktionellen Beziehung zwischen einer einzelnen Unbekannten mit bzw. und den gemessenen Signalen wird die Euler-Nickwinkel-Gleichung verwendet. Unter der Annahme, dass die Fahrzeuglagewinkel gewöhnlich kleine Winkel sind, kann daher wie im Folgenden die Nickwinkelgeschwindigkeit direkt auf das Nickratensensor-Signal, das Gierratensensor-Signal und die unbekannte Wanklage θ_x bezogen werden: d0y ≈ ωy-ωzθx. (14)
Ein Einsetzen des in Vorschrift (13) berechneten Wankwinkels in die Vorschrift (14) beseitigt die unbekannte θ_x, woraus sich ergibt:
Andererseits ist bei der Nickwinkelberechnung in Vorschrift (13) die Nickwinkelgeschwindigkeit lediglich auf die unbekannte Δν_y und ihre zeitliche Differentiation d[Δν_y] bezogen, wobei dies erreicht werden kann durch Differenzieren der ersten Gleichung der Vorschrift (13) und wie folgt ausgedrückt werden kann:
Durch Vergleichen der Vorschriften (15) und (16) und Beseitigen der unbekannten dθ_y kann eine Gleichung mit einer einzigen Unbekannten, nämlich der Quergeschwindigkeitsdifferenz, erlangt werden. Dies ist, wie im Folgenden gezeigt, eine Differentiationsgleichung erster Ordnung: 2ωzd[Δνy] + dωzΔνy = Sp, (17) wobei S_p als Gleitindex bezeichnet wird, welcher eine Funktion der Nickrate, der Gierrate, des Stabilzustand-Wanklagenwinkels und der Stabilzustand-Nickwinkelgeschwindigkeit ist. Genauer gesagt kann dieser Gleitindex wie folgt ausgedrückt werden: Sp = (dθyss2 – ωy + ωzθxss2)g. (18)
S_p ist eine Funktion der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gierrate und der Nickrate, ist jedoch unabhängig von der Wankrate. S_p wird berechnet aus den erfassten Sensorsignalen und aus den aus den erfassten Sensorsignalen berechneten Variablen. Die Größe von S_p impliziert die Größe der Driftneigung des Fahrzeugs und daher folgt der Name Gleitindex.
Wenn andererseits ein anderer Gleitindex bezeichnet werden kann als: Sr = (dθxss2 – ωx – ωzθyss2)g, (19)erfüllt durch die gleiche Diskussion wie im Obigen die Quergeschwindigkeitsdifferenz die folgende, einzelne Differenzialgleichung: d2[Δνy] – dωz 2Δνy = Sr. (20)
S_r ist eine Funktion der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gierrate und der Wankrate, ist jedoch unabhängig von der Nickrate.
Sensorplausibilitätsüberprüfung
Sensorstörungen können erfasst werden durch Sensorselbsttests und Sensorelektroniküberwachung. Sowohl der Sensorselbsttest als auch die Sensorelektroniküberwachung werden durchgeführt durch Überprüfen, ob der Messwert von einem interessierenden Sensor sich innerhalb der Sensorspezifikation befindet, welche gewöhnlich durch die untere Grenze und die obere Grenze und unterschiedliche Änderungsratenbegrenzungen für die Sensorsignale definiert sind. Da es bei einem speziellen Sensor möglich ist, dass er ohne die Sensorspezifikation zu verletzen eine Störung aufweist, kann es wünschenswert sein, eine Inspezifikations-Sensorstörungsüberprüfung durchzuführen.
Im Folgenden wird angenommen, dass die Einzelstörungshypothese wahr ist, d.h., dass es zu jedem gegebenen Zeitpunkt nur einen einzigen Sensor gibt, der gestört sein könnte. Daher könnte es möglich sein, die Wechselbeziehung unter den unterschiedlichen Fahrzeugbewegungszuständen zu verwenden, um eine einzige „Inspezifikation"-Sensorstörung zu erfassen, welche der Einzelstörungshypothese folgt. Das Verfahren, das die anderen Sensorsignale verwendet zum Überprüfen, ob ein spezieller Sensor sich in einem Störungsmodus befindet, wird Sensorplausibilitätsüberprüfung genannt.
Als Erstes kann eine Wankratensensor-Plausibilität bestimmt werden durch die Sensoren, wie beispielsweise einen Querbeschleunigungsmesser, einen Längsbeschleunigungsmesser, einen Nickratensensor und einen Gierratensensor. Es gibt viele Verfahren zum Durchführen der Wankratensensor-Plausibilitätsüberprüfung, beispielsweise ein Vergleichen des aus dem Signal des Wankratensensors berechneten Wankwinkels des Fahrzeugs und des aus dem Wankdynamikmodell der Fahrzeugkarosserie berechneten Wankwinkels.
Unter Verwendung der Infinitesimalrechnung ist die Lösung für die unbekannte Veränderung in der Quergeschwindigkeit Δν_y aus Vorschrift (17), welche als eine Funktion des Gleitindexes S_p, des Gierratensensor-Signals und ohne Verwendung irgendeiner Information von dem Wankratensensor ausgedrückt werden kann, wie folgt:
Mit dieser geschätzten Quergeschwindigkeit Δν ^_y kann das Wankratensignal durch das Folgende, das auf Vorschrift (13) basiert, und die allgemeinen Kinematikgleichungen, die in den Vorschriften (1)-(6) gezeigt sind, geschätzt werden:
Die obigen Berechnungen sind gültig, wenn das Fahrzeug sowohl eine Nickbewegung als auch eine Gierbewegung aufweist, beispielsweise wenn das Fahrzeug in einer Kurve gebremst wird.
Dann kann der Wankratensensor-Messwert ω_x mit der obigen, geschätzten Wankrate ω ^_x verglichen werden, um zu bestimmen, ob die Wankrate plausibel ist. ω_z = 0 (d.h. ein Fall mit einer Gierrate von Null) ist ein singulärer Punkt zum Berechnen von Vorschrift (21). Dieser singuläre Punkt könnte nummerische Diskrepanzen verursachen, da ein kleiner Betrag an Rauschen in den einbezogenen Signalen zu Signalfehlern oder großen Fehlern führen kann. Daher kann, um den obigen Ansatz für eine digitale Realisierung praktikabel zu machen, der singuläre Punkt entfernt werden. D.h., wenn ω_z = 0, können andere Verfahren zum Berechnen der interessierenden Variablen verwendet werden.
Zuerst wird der Fall betrachtet, in dem die Gierrate ω_z sich Null annähert, jedoch die Gierbeschleunigung ω ._z nicht Null ist. Dies entspricht dem Fall, in dem die Gierrate mit einer bestimmten Gierbeschleunigung von nicht Null Null durchquert.
Die digitale Realisierung der obigen Untersuchung kann wie folgt zusammengefasst werden. In der folgenden Erörterung impliziert der Index k, dass der Zeitpunkt t = kΔT ist, wobei ΔT die Abtastzeit ist und k eine ganze Zahl ist.
In dem Fall, in dem die Gierrate nicht Null ist, ist das Delta der Quergeschwindigkeit
zum Zeitpunkt t = (k+1)ΔT eine Funktion des Gleitindexes
und der Gierrate
Der folgende iterative Algorithmus erfasst solch eine Beziehung und die Art und Weise zum Berechnen von

wobei die Signumfunktion sgn(•) im Folgenden definiert ist mit:
In dem Fall, in dem sich die Gierrate
mit einer sequenziellen Differenz
von nicht Null Null annähert ist das Delta der Quergeschwindigkeit
des Fahrzeugs eine Funktion des Gleitindexes und der sequenziellen Differenz
des gemessenen Gierratensignals, wie im Folgenden dargestellt:
Wenn sich sowohl die gemessene Gierrate
als auch ihre sequenzielle Differenz
Null annähern, dann sind die Gierrate und die Gierbeschleunigung nahe an Null. D.h., das Fahrzeug weist keine Gierbewegung auf. In diesem Fall könnte die Quergeschwindigkeit
des Fahrzeugs auf Null gesetzt werden.
Unter Verwendung der oben berechneten Quergeschwindigkeit
kann der Nicklagenwinkel
des Fahrzeugs aus dem aktuellen Wert des Stabilzustand-Nickwinkels
und dem aktuellen Wert der gemessenen Gierrate
berechnet werden. Jene aktuellen, digitalen Werte folgen der zweiten Gleichung der Vorschrift (22) in der folgenden digitalen Form:
In gleicher Weise kann der folgende Wankwinkel erlangt werden:
Die unbekannte Wankrate
es Fahrzeugs kann aus dem Wanklagenwinkel
dem aktuellen Wert der sequenziellen Differenz
dieses berechneten Wanklagenwinkels, dem aktuellen Wert der gemessenen Nickrate
und dem aktuellen Wert der gemessenen Gierrate
berechnet werden, wobei sich die nachstehenden Beziehungen ergeben:
Durch Verwenden der Gleichung (20) und ihrer Lösung kann
erhalten werden, welche unabhängig von der Nickrate ist. Die korrespondierenden, geschätzten Lagen sind mit θ_x3 und θ_y3 bezeichnet. Das Nickratensignal kann wie folgt berechnet werden:
und der Sensormesswert ω_y kann dann mit dem berechneten ω ^_y verglichen werden, um zu entscheiden, ob der Nickratensensor plausibel ist.
Globallagenbestimmung
Die Globallagen der Fahrzeugkarosserie können in Stabillagezuständen als θ_xss1, θ_yss1 in Vorschrift (7) oder als θ_xss2, θ_yss2 in Vorschrift (9) bestimmt werden. Die Stabillagezustände können dann beschrieben werden. D.h., wenn:
dann gibt die Berechnung von θ_yss1 in Vorschrift (7) genau die wahre Wanklage des Fahrzeugs wieder, wenn das Folgende wahr ist: Π1 = 0, (32)und die Berechnung von θ_yss1 in Vorschrift (7) gibt genau die wahre Nicklage des Fahrzeugs wieder, wenn das folgende wahr ist. Ξ = 0. (33)
Wenn die Lenkeingabegeschwindigkeit dδ_s des Fahrzeugs unter einen bestimmten Grenzwert begrenzt ist, die Gierrate ω_z des Fahrzeugs unter einen bestimmten Grenzwert begrenzt ist und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs unter einen bestimmten Grenzwert begrenzt ist, dann ist das Delta der Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs nahe an Null, d.h.: Δνy = νy – νylin = 0, (34)was impliziert, dass die Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs die gleiche wie die Linear-Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs ist, die in Vorschrift (10) mittels des linearen Fahrradmodells berechnet wurde. Dann kann die Berechnung in Vorschrift (9) verwendet werden zum Beschreiben des globalen Wankwinkels und des globalen Nickwinkels der Fahrzeugkarosserie. Es ist zu bemerken, dass die zuvor genannten Zustände keine Stabillagezustände sein könnten, sondern stattdessen nichtaggressive Dynamikzustände sein könnten, bei denen sich die Fahrzeugdynamik im linearen Bereich befindet. Solche Zustände hängen mit Fahrzuständen mit sanften Fahrerlenkeingaben und normalen Straßenflächenbedingungen zusammen. Die folgenden Reihen funktioneller Bedingungen können zum Beschreiben der zuvor genannten Fahrzustände verwendet werden: Ψi(dδs, ωz, ay, νx)≤ γi (35)wobei i = 1, 2, ..., l; Ψ_i(•) die i-te Skalarfunktion ist und γ_i eine Konstante ist, welche der i-te Grenzwert ist.
Die Referenzquergeschwindigkeit des Fahrzeugs ist mit ν_yref bezeichnet und deren Berechnung wird in dem nächsten Abschnitt erörtert. Die Referenz-Globallagen des Fahrzeugs können dann berechnet werden als:
was kontinuierlich berechnet wird, insbesondere wenn die Bedingungen für θ_xss1, θ_yss1 und θ_xss2, θ_yss2 nicht erfüllt sind.
Nun wird für die Wanklage der Rückführ-Fehlerterm wie folgt ausgebildet: Θxerr = κ1(Π1)(θx – θxss1) + κ2(Ψ)(θx – θxss2) + κref(θx – θxref). (37)
Der Rückführ-Fehlerterm für die Nicklage ist im Folgenden angegeben: Θyerr = π1(Π1)(θy – θyss1) + π2(Ψ)(θy – θyss2) + πref(θy – θyref). (38)
Dann können die rückführungsangepasste Wanklagengeschwindigkeit und die rückführungsangepasste Nicklagengeschwindigkeit wie folgt berechnet werden: dθxfdbk = ωx + [ωy sin(θx) + ωz cos(θx)]tan(θy) + Θxerr dθyfdbk = ωy cos(θx) – ωzsin(θx) + Θyerr. (39)
Die globale Wanklage des Fahrzeugs kann nun wie folgt erhalten werden:
Die globale Nicklage des Fahrzeugs kann nun wie folgt erhalten werden:
Referenzsignal-Generator
Die in dieser Erfindung definierten Referenzsignale sind jene variablen, welche verwendet werden können, um einen Teil des reellen Wertes der interessierenden Variablen zu erfassen, wie beispielsweise den Niederfrequenzanteil eines Signals. Bei der zuvor genannten Lageberechnung wird die Referenzquergeschwindigkeit ν_yref bereits verwendet. Eine andere Referenzvariable ist die Referenzlängsgeschwindigkeit, welche auf Basis der vier Raddrehzahlsensor-Signale bestimmt wird.
Es ist zu bemerken, dass, wenn die Nickrate des Fahrzeugs groß genug ist, die Vorschrift (17) eine gute Beschreibung für die Quergeschwindigkeit ν_y bereitstellt. In gleicher Weise stellt, wenn die Gierrate des Fahrzeugs groß genug ist, die Vorschrift (20) eine gute Beschreibung für die Quergeschwindigkeit ν_y bereit. Um sowohl die Vorschrift (17) als auch die Vorschrift (20) und die fahrradmodellbasierte Linear-Geschwindigkeit ν_ylin zu verwenden, wird mittels Addierens eines Produktes eines Übertragungsfaktors ρ und der Vorschriften (17) bis (20) und Addierens eines Fehlerterms λ(ν_ylin – ν_yref) eine wie folgende Mischgleichung erzielt: d2[νyref] + 2ωzρd[νyref] + (λ + ρω .z – ω2z )νyref = Sr + ρSp + λνylin, (42)wobei die Übertragungsfaktoren ρ und λ zwei positive Zahlen sind, die an die gemessenen und berechneten Variablen angepasst sind, wie beispielsweise die Gierrate, die Nickrate, die Wankrate, die Querbeschleunigung, die Lenkeingabe des Fahrers und die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Gleichung (42) kann verwendet werden, um ν_yref wie in dem folgenden digitalen Format zu berechnen:
Relativlage
Der Relativwanklagenwinkel einer Fahrzeugkarosserie in Bezug auf die mittlere Straßenfläche bezieht sich auf die Signale der an der Aufhängung des Fahrzeugs vorgesehenen Sensoren. Es gibt zwei externe Momente, die der Fahrzeugkarosserie beaufschlagt werden: das Moment infolge vertikaler Aufhängungskräfte, das mit M_susp bezeichnet wird, und das Moment infolge von Reifenquerkraft, das mit M_latforce bezeichnet wird. Zum Beschreiben der Wankdynamik einer Fahrzeugkarosserie kann ein einfaches Modell verwendet werden. Wenn der relative Wankwinkel θ_xr ist, die Gesamtaufhängungs-Wankfederkonstante des Fahrzeugs K_roll ist und der Gesamtaufhängungs-Wankdämpfungsgrad des Fahrzeugs D_roll ist, dann kann das durch die vertikalen Aufhängungskräfte eingeleitete Wankmoment wie folgt dargestellt werden: Msusp = Krollθxr + Drolldθxr, (44)und wenn M_susp/K_roll berechnet werden kann, dann könnte der relative Wankwinkel θ_xr durch Hindurchführen dieses skalierten, vertikalaufhängungskraftinduzierten Wankmoments durch einen Filter erster Ord nung hindurch erhalten werden.
Gemäß Newtons Gesetzen ist die folgende Differentialgleichung wahr: Ixdωx = Mlatforce – Msusp, (45)wobei I_x das Trägheitswankmoment der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf eine Achse ist, die parallel zur Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs ist, jedoch durch den Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie verläuft (nur gefederte Masse), und ω_x die Wankwinkelgeschwindigkeit bzw. Wankrate des Fahrzeugs ist. Daher kann, wenn M_latforce bekannt ist, dann das skalierte, vertikalaufhängungskraftinduzierte Wankmoment M_susp/K_roll aus Gleichung (45) berechnet werden.
Wie im Obigen könnte M_latforce auf Basis von Sensormesswerten und der berechneten Variablen berechnet werden. Die Gesamtquerkraft, die der Fahrzeugkarosserie beaufschlagt wird, wird von den Reifenquerkräften durch die Aufhängungen hindurch erzeugt. Diese Gesamtquerkraft erzeugt eine Querbeschleunigung, welche von dem an dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie montierten Beschleunigungssensor gemessen bzw. erfasst wird. Die Variable a_y ist die Querbeschleunigung des Schwerpunkts der Fahrzeugkarosserie und M_s ist die gefederte Masse des Fahrzeugs. Das infolge der Reifenquerkräfte der Fahrzeugkarosserie beaufschlagte Moment kann wie folgt ausgedrückt werden: Mlatforce = Msayhcg, (46)wobei h_cg die vertikale Verschiebung des Schwerpunkts der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den Boden des Fahrzeugs ist. Ein Einsetzen von Gleichung (46) in Gleichung (45) ermöglicht, dass das normalisierte, vertikalaufhängungskraftinduzierte Wankmoment wie folgt berechnet werden kann: NMroll = αay – βdωx, (47)wobei die Koeffizienten α und β wie folgt mit den Fahrzeugparametern zusammenhängen:
Daher müssen α und β bei einer praktischen Implementierung berechnet werden. Da die Fahrzeugparameter M_s, I_x und K_roll alle variiert sind, ist ein genauer relativer Wankwinkel möglich, wenn jene Parameter in der Echtzeitberechnung genau wiedergegeben werden.
Es ist zu bemerken, dass die Fahrzeugträgheitsparameter, wie die gefederte Masse M_s und das Trägheitswankmoment I_x, basierend auf den Sensorsignalen in der ISS sogar geschätzt werden können. Es ist ferner zu bemerken, dass das Trägheitswankmoment über einen Drehradius mit der gefederten Masse zusammenhängt, wobei gilt: rx Ix = Msr2x , (49)und daher die beiden Koeffizienten α und β als Verhältnis zu der geschätzten gefederten Masse M_s des Fahrzeugs ausgedrückt werden können. Die geschätzte gefederte Masse des Fahrzeugs ist eine Ausgabe der VPD (Vehicle Parameter Determination – Fahrzeugparameterbestimmungs)-Einheit 92 in dem ISS-System. Es ist ferner zu berücksichtigen, dass K_roll mit der Aufhängungssteifigkeit zusammenhängt und die Aufhängungssteifigkeit gewöhnlich nichtlinear in Bezug auf die Relativverlagerung der Aufhängung ist, weshalb es eine Nachschlagetabelle (Lookup Table) in einem Speicher der Vorrichtung gibt, wobei gilt: Kroll = lookup_table(zsh), und (50)wobei z_sh die Relativverlagerung der Aufhängung bezeichnet. Eine grobe Beschreibung kann so entwickelt werden, dass die Querbeschleunigung verwendet wird zum Ersetzen der Relativverlagerung der Aufhängung in Gleichung (50), wobei sich ergibt: Kroll = lookup_table(ay). (51)
Basierend auf der obigen Erörterung können α und β mittels der folgenden Nachschlagetabellen ausgedrückt werden mit: α = M ^slookup_tableα(ay) β = Mslookup_tableβ(ay). (52)
Der normalisierte Wankwinkel kann in Schritt 166 bestimmt werden unter Verwendung von Gleichung (53) mit dem berechneten NM_roll, das die mittels Nachschlagetabelle berechneten Koeffizienten α und β verwendet, und Gleichung (44) kann zum Auflösen nach dem relativen Wankwinkel verwendet werden. Solch relativer Wankwinkel erfüllt:
Ein Verwenden der Laplace-Transformation auf beiden Seiten der Gleichung (53) führt zu: θxr(s) = TROLL(s)NMroll(s), (54)wobei die Übertragungsfunktion ist:
Eine digitale Version der Berechnung für den relativen Wankwinkel kann wie folgt ausgedrückt werden: θxr(k + 1) = prdθxr(k) + prn[NMroll(k + 1) + NMroll(k)]. (56)
Es ist zu bemerken, dass solch ein berechneter, relativer Wankwinkel unabhängig davon, ob das Fahrzeug auf ebenem Boden oder einer quergeneigten/geneigten Straße fährt, und wenn es keine abgehobenen Räder gibt eine genaue Angabe für die Lage der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf eine mittlere Straßenfläche ist. Ein Fahrzeugsystem kann auf Basis dieses relativen Wankwinkels gesteuert werden.
Die Berechnung des relativen Nickwinkels kann in gleicher Weise durchgeführt werden. Es gibt zwei externe Momente, die der Fahrzeugkarosserie zum Ausgleichen der Fahrzeugnickbewegung beaufschlagt werden: das Moment infolge vertikaler Aufhängungskräfte, das mit M_susp bezeichnet wird, und das Moment infolge von Reifenlängskraft, das mit M_longforce bezeichnet wird. Wenn der relative Nickwinkel θ_yr ist, die Gesamtaufhängungs-Nickfederkonstante des Fahrzeugs K_pitch ist und der Gesamtaufhängungs-Nickdämpfungsgrad des Fahrzeugs D_pitch ist, dann kann das von den vertikalen Aufhängungskräften eingeleitete Moment ausgedrückt werden als: Msusp = Kpitchθyr + Dpitchdθyr. (57)
Wenn das skalierte Moment M_susp/K_pitch berechnet werden kann, dann könnte der relative Nickwinkel θ_yr erhalten werden, indem in gleicher Weise wie bei der Berechnung des relativen Wankwinkels dieses skalierte, vertikalaufhängungskraftinduzierte Nickmoment durch einen Filter erster Ordnung hindurch geleitet wird.
Die beiden Momente müssen das Folgende erfüllen: Mlongforce – Msusp = Iydωy. (58)
Daher kann, wenn M_longforce bekannt ist, das skalierte, vertikalaufhängungskraftinduzierte Nickmoment M_susp/K_pitch aus Gleichung (58) berechnet werden, da das Nickratensignal verfügbar ist.
M_longforce kann basierend auf den Sensormesswerten oder den berechneten Variablen bestimmt werden. Die der Fahrzeugkarosserie beaufschlagte Gesamtlängskraft wird von den Reifenlängskräften durch die Aufhängungen hindurch erzeugt. Diese Gesamtlängskraft erzeugt eine Längsbeschleunigung, welche von dem am Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie montierten Beschleunigungssensor gemessen bzw. erfasst wird. Wenn die Längsbeschleunigung des Schwerpunkts der Fahrzeugkarosserie a_x ist und M_s die gefederte Masse des Fahrzeugs ist, dann kann das infolge der Reifenlängskräfte der Fahrzeugkarosserie beaufschlagte Moment wie folgt ausgedrückt werden: Mlongforce = Msaxhcg, (59)wobei h_cg die vertikale Verschiebung des Schwerpunkts der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den Boden des Fahrzeugs ist. Daher kann das normalisierte, vertikalaufhängungskraftinduzierte Nickmoment wie folgt berechnet werden: NMpitch = δax – εdωy, (60)wobei gilt:
Es ist zu bemerken, dass sich infolge der Aufhängungsgeometrie die Aufhängungsnicksteifigkeit K_pitch beim Beschleunigen gewöhnlich von jener beim Verzögern des Fahrzeugs unterscheidet und wie im Folgenden auf Basis des Beschleunigungstrends des Fahrzeugs (ein beschleunigendes Fahrzeug würde (a_x > 0) aufweisen) ausgedrückt werden kann mit: wenn (ax > 0) NMpitch = δaccax – εaccω .y sonst NMpitch = δdecax – εaccω .y; (62)
In gleicher Weise wie bei dem Fall der Berechnung des relativen Wankwinkels werden Nachschlagetabellen (Lookup Tables) verwendet zum Berechnen der vier Koeffizienten δ_acc, δ_dec, ε_acc Und ε_dec, was Folgendes ergibt: δacc = M ^slookup_tableδacc(ax) δdec = M ^slookup_tableδdec(ax) εacc = M ^slookup_tableεacc(ax) εdec = M ^slookup_tableεdec(ax).(63)
Auf diese Weise kann unter Verwendung der Koeffizienten und der Vorschrift (62) das normalisierte, vertikalaufhängungskraftinduzierte Nickmoment NM_pitch bestimmt werden. Unter Verwendung des berechneten, normalisierten Nickmoments NM_pitch, das auf der Längsbeschleunigung, der Nickrate und den mittels der Nachschlagetabellen in Vorschrift (63) berechneten Koeffizienten basiert, kann der relative Nickwinkel wie folgt berechnet bzw. bestimmt werden: θyr(s) = TPITCH(s)NMpitch(s), (64)wobei die Übertragungsfunktion ist:
Die digitale Version der obigen Berechnung kann wie folgt ausgedrückt werden: θyr (k + 1) = ppd θyr (k) + ppn[NMpitch (k + 1) + NMpitch (k)]. (66)
Es ist zu bemerken, dass unabhängig davon, ob das Fahrzeug auf ebenem Boden oder einer quergeneigten/geneigten Straße gefahren wird, und wenn es keine abgehobenen Räder gibt, solch ein berechneter, relativer Nickwinkel eine genaue Angabe für die Lage der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf die mittlere Straßenfläche ist. wie im Obigen erwähnt, kann das Fahrzeugsystem ein Sicherheitssystem oder ein anderes Fahrzeugsystem aufweisen. Sicherheitssysteme können ein Giersteuersystem oder ein Überrollverhinderungssystem aufweisen. Natürlich kann mehr als ein System auf einmal gesteuert werden.
Integrierte Fahrzeugsteuersysteme
Nun wird auf 11 Bezug genommen, in der das integrierte Fahrzeugsteuermodul 17 von 2 detaillierter dargestellt ist. Das integrierte Fahrzeugsteuermodul 17 kann über einem Fahrzeugbus 5 mit der integrierten Sensorgruppe 16d gekoppelt sein, welche die in 11 dargestellten Sensoren 16a-16e aufweist. Das integrierte Fahrzeugsteuermodul 17 weist eine Anzahl von Erfassungsalgorithmen und einen Satz von Regelalgorithmen auf, welche durch Aktivieren verfügbarer Stellglieder auf Basis der in den Erfassungsalgorithmen berechneten Variablen mehrere Steuerfunktionen realisieren. Die Erfassungsalgorithmen empfangen die verfügbaren Sensorsignale oder die letzten Werte der berechneten Variablen, um die Wechselwirkung zwischen dem Fahrer, dem Fahrzeug und der Außenumgebung des Fahrzeugs, einschließlich der Straße und anderer sich bewegender und sich nicht bewegender Objekte, zu beschreiben.
Das integrierte Fahrzeugsteuermodul 17 weist ein integriertes Erfassungssystem 152 auf. Das integrierte Erfassungssystem (ISS – Integrated Sensing System) 152 weist in sich unterschiedliche Erfassungsalgorithmen auf. Das integrierte Erfassungssystem 152 identifiziert unter Verwendung einer Fahrzeugbetriebszustand-Bestimmungseinheit 154 während des Fahrens die Betriebszustände des Fahrzeugs und die Fahrerabsicht. Das Bestimmen einer externen Gefährdung ist gewährleistet, indem eine Externgefährdungs-Bestimmungseinheit 156 bereitgestellt ist. Die Fahrzeugbetriebszustand-Bestimmungseinheit 154 und die Externgefährdungs-Bestimmungseinheit 156 sind miteinander gekoppelt. Basierend auf den Informationen, die von dem integrierten Erfassungssystem 152 verarbeitet und berechnet wurden, können die Fahrzeugdynamikeigenschaften, wie beispielsweise Steuerbarkeit und Stabilität, leicht bestimmt werden.
Unterschiedliche OEM-Funktionen 153, wie beispielsweise RSC, eine Fahrunterstützung und eine auslösebasierte Überrollneigungsreduzierung (Tripped Rollover Mitigation) können mit dem integrierten Erfassungssystem 152 gekoppelt sein. Die Bestimmung der Steuerbarkeit und der Stabilität wird in einem Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul (DFC) 160 durchgeführt. Das Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul 160 bezieht ferner Informationen aus den Sensormesswerten oder den aus den Messwerten berechneten Variablen bezüglich der stellgliedspezifischen Dynamik mit ein, wie durch einen Pfeil 162 dargestellt. Die Informationen, die in dem Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul 160 verarbeitet werden, sind mit dem Steuerfunktions-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Modul 164 und dem Betätigungs-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Modul 166 gekoppelt.
Ein Satz von Steuerfunktionen der Autozulieferer ist in einem Steuermodul 168 enthalten bzw. gespeichert. Dieses Steuermodul 168 ist mit den OEM-Funktionen 153 und letztlich mit dem integrierten Erfassungssystem 152, dem Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul 160 und dem Steuerfunktions-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Modul 164 gekoppelt dargestellt. Das Zulieferer-Steuerfunktionsmodul bzw. Steuermodul 168 empfängt Signale von den unterschiedlichen Sensoren, dem integrierten Erfassungssystem 152 und dem Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul 160. Basierend auf diesen Signalen können die notwendigen Regelbefehle in der Fahrzeugebene oder der Stellgliedebene in sowohl dem Funktionsmodul 153 als auch dem Funktionsmodul 168 bereitgestellt werden. Die Fahrzeugebenensteuerung kann beispielsweise das Steuern des Wankmoments in einem Wankstabilitäts-Steuersystem aufweisen. Die Stellgliedebenensteuerung kann beispielsweise das Steuern des Antiblockiersystems aufweisen. Das Zulieferer-Steuerfunktionsmodul 168 ist eine breite Kategorie für ein Antiblockiersystem 170, die Antriebs-Schlupf-Regelung 172, ein Gierstabilitäts-Steuersystem 174, ein Wankstabilitäts-Steuersystem 176, eine Kurvenfahr-Verzögerungs-Regeleinheit 178, eine Fahrunterstützungseinheit 180, eine straßenadaptive Fahranpassungseinheit 182, eine adaptive Geschwindigkeitsregeleinheit 184, eine Fahrspurabweichungs-Korrektureinheit (Lane Departure Correction Unit) 186 und eine auslösegesteuerte Überrollneigungs-Reduzierungseinheit (Tripped Rollover Mitigation Unit) 188. Natürlich können Fachleuten viele andere Funktionen ersichtlich sein.
Das Zulieferer-Steuerfunktionsmodul 168 kann mit einem Prioritätslogik-System-Befehlsmodul 20b und einem Betätigungsverteilungs-und-Befehlsmodul 20a gekoppelt sein, wie in 2 dargestellt. Das Prioritätslogik-System-Befehlsmodul 20b kann ferner mit einen Betätigungs-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Modul bzw. Stellglied-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Modul 166 gekoppelt sein. Es ist zu bemerken, dass die Zulieferer für die Steuerlogik in den Modulen 20a und 20b verantwortlich sind.
Die Fahrzeugebenensteuerung von sowohl dem OEM-Steuerfunktionsmodul 153 als auch dem Zulieferer-Steuerfunktionsmodul 168 kann beispielsweise das Gesamtgiermoment, das notwendig ist, um der Gierbewegung des Fahrzeugs entgegenzuwirken, oder das Gesamtwankmoment sein, das notwendig ist, um der Wankbewegung des Fahrzeugs entgegenzuwirken. Wenn mehrere Stellglieder in eine Steuerfunktion einbezogen sind, kann der Fahrzeugebenen-Steuerbefehl in Stellgliedebenen-Befehle zerlegt werden, so dass eine bestmögliche Fahrzeugebenensteuerung erzielt wird, wenn die einbezogenen Stellglieder gemäß den gebotenen Stellgliedebenen-Befehlen in koordinierter Weise aktiviert werden. Der Fahrzeugebenen-Steuerbefehl kann von unterschiedlichen Funktionsanforderungen kommen. Eine Funktionszerlegung kann verwendet werden und kann Steuerfunktionen beinhalten, die von Wichtigkeit für die Fahrzeugdynamik und die Fahrzeugsteuerungen sind.
Das Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul bzw. die Dynamikeigenschaft-Klassifizierungs (DFC – Dynamic Feature Classification)-Einheit 160 kann bestimmen, dass das Fahrzeug unter einer kontrollierbaren Dynamik betrieben wird. Wenn dies so ist, können sowohl das Modul 153 als auch das Modul 168 einen oder mehrere Regelbefehle anfordern, wie beispielsweise eine Wankmomentrückführung (ein Fahrzeugebenen-Befehl für einen Überrollschutz), eine Nickmomentrückführung (ein Fahrzeugebenen-Befehl zum Verhindern einer übermäßigen Nickbewegung (Pitchover Prevention)), eine Giermomentrückführung (ein Fahrzeugebenen-Befehl zum Verhindern eines Schleuderns), eine Querbeschleunigungsregelung (ein Fahrzeugebenen-Befehl), eine Längsbeschleunigungsregelung (ein Fahrzeugebenen-Befehl), eine Driftwinkelregelung (ein Fahrzeugebenen-Befehl zum Verhindern eines Quergleitens des Fahrzeugs) und eine Längsschlupfregelung (ein Stellgliedebenen-Befehl). Während einer instabilen Fahrzeugdynamik berechnet sowohl die Einheit 153 als auch die Einheit 168 wahrscheinlich mehrere Steuerbefehle. Beispielsweise kann ein Überrollvorgang bzw. Überschlagsvorgang, der durch aggressives bzw. starkes Lenken verursacht wurde, mit einer starken Gierbewegung des Fahrzeugs beginnen und sich dann zu einer größeren Wankbewegung und einem potenziell größeren Quergleiten weiterentwickeln. Eine Koordination, Priorisierung und Entscheidung über diese unterschiedlichen Steueranforderungen kann in dem Modul 164 erforderlich sein. Andererseits kann, wenn das Fahrzeug mit mehreren elektronischen Steuersystemen ausgerüstet ist, wie beispielsweise mehreren Stellgliedern, jedes dieser Steuersysteme zum Erzielen unterschiedlicher Funktionen angefordert werden. Es besteht ferner die Notwendigkeit, unter diesen Stellgliedern zu priorisieren oder zu entscheiden, um in dem Modul 166 den gewünschten Fahrzeugebenen-Steuerbefehl zu erzielen. Beispielsweise können gesteuerte Bremsen, gesteuerte Stabilisatoren, eine gesteuerte Vorderradlenkung und eine gesteuerte Hinterradlenkung allesamt dazu verwendet werden, bestimmte Wankstabilitäts-Steuerfunktionen zu realisieren. Die Stellglied-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Einheit 166 ist dazu bestimmt, die geeigneten Stellglieder zu bestimmen, so dass in effektivster Weise der von der Steuerfunktions-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Einheit 164 empfangene Fahrzeugsteuerbefehl realisiert wird. Das integrierte Fahrzeugsteuermodul führt die einzelnen Steuermodule so, dass der Befehl erzielt wird. Auf diese Weise wirkt das integrierte Fahrzeugsteuermodul 17 (1) als ein lokaler Controller. Beispielsweise erzeugt die RSC-Funktion in dem integrierten Steuermodul 17 ein Gegenwirkungs-Wankmoment und einen Steuerbefehl bezüglich des Bremssatteldrucks an bestimmten Bremsenpositionen. Wenn die vorgegebene Bremssystemsteuerung basierend auf ihrer Hydraulik den Druckbefehl zu erfüllen hat, werden lokale Stellgliedinformationen, wie der gemessene oder geschätzte Bremssatteldruck, und die in 4 gezeigte Bremshydraulik-Steuereinheit derart modifiziert, dass dem Bremsdruckbefehl mittels einer Regelstrategie (Closed Loop Strategy) von dem Bremssattel oder den Bremssätteln gefolgt werden kann. Basierend auf der Eingabe von dem integrierten Erfassungssystem 152, der OEM-Modul-Steuerfunktion 153 und dem Zulieferer-Steuerfunktionsmodul 168, der Funktions-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Einheit 164 und der Stellglied-Prioritätsbestimmungs-und-Entscheidungs-Einheit 166 und den Informationen über die Stellglieddynamik, welche von unterschiedlichen Stellgliedeinheiten spezifiziert werden, bestimmt das Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul 160, ob das Fahrzeug unter stabilen oder instabilen Dynamikbedingungen oder unter kontrollierbaren oder unkontrollierbaren Dynamikbedingungen betrieben wird. Das Dynamikeigenschaft-Klassifizierungsmodul 160 legt ferner unter Verwendung stabiler, instabiler jedoch kontrollierbarer, instabiler und unkontrollierbarer Dynamikbedingungen geeignete Steuer-Grenzwerte bzw. Steuer-Schwellenwerte für unterschiedliche Kombinationen von Stabilität und Steuerbarkeit fest.
Nun auf 12 bezugnehmend wird das integrierte Erfassungssystem 152 von 2 detaillierter erläutert.
Die Fahrzeugbetriebszustand-Bestimmungseinheit 154 kann eine Sensorsignal-Kompensationseinheit 200, eine Anormalzustands-Überwachungseinheit 202 und eine Sensorplausibilitäts-Überprüfungseinheit 204 aufweisen. Die Sensorsignal-Kompensationseinheit 200, die Anormalzustands-Überwachungseinheit 202 und die Sensorplausibilitäts-Überprüfungseinheit 204 werden dazu verwendet, die unterschiedlichen Sensorsignale zu korrigieren und anzupassen. Die jeweiligen Ausgaben der Sensorsignal-Kompensationseinheit 200, der Anormalzustands-Überwachungseinheit 202 und der Sensorplausibilitäts-Überprüfungseinheit 204 können jeweils mit einer Fahrzeugzustand-Schätzeinrichtung 210 gekoppelt sein. Die Fahrzeugzustand-Schätzeinrichtung 210 weist eine Fahrzeug-Globallage-und-Relativlage-Bestimmungseinheit 212 auf (im Folgenden Relativ/Global-Lage-Bestimmungseinheit 212 genannt). Die Relativ/Global-Lage-Bestimmungseinheit 212 kann durch die Euler-Winkel der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den Meeresspiegel oder in Bezug auf die mittlere Straßenfläche charakterisiert sein. Eine Fahrzeug-Richtungsgeschwindigkeitseinheit 214 ist vorgesehen zum Bestimmen der absoluten Fahrzeuggeschwindigkeit, in den Richtungen entlang der fahrzeugkarosseriefesten Längsrichtung und der fahrzeugkarosseriefesten Querrichtung. Ein Fahrzeugreferenzsignal-Generator 216 kann ferner in der Fahrzeugzustand-Schätzeinrichtung 210 enthalten sein.
Die Fahrzeugzustand-Schätzeinrichtung 210 kann ferner eine Kraft-und-Moment-Schätzeinheit 218 aufweisen, die die Kräfte und Momente schätzt, die an dem Fahrzeug wirken. Eine Normalenlast-Bestimmungseinheit 220 bestimmt die Normalenlast, die an jedem der Räder des Fahrzeugs wirkt. In der Fahrzeugzustand-Schätzeinrichtung 210 kann ferner eine Fahrzeugbetriebsparameter-Bestimmungseinheit 222 vorgesehen sein. Die Fahrzeugbetriebsparameter-Bestimmungseinheit 222 kann die Bestimmungen für die Fahrzeugbeladung, die Reifenrollradien, die Fahrzeugmasse und unterschiedliche andere Parameter beinhalten.
Eine Straßenzustands-Schätzeinrichtung 228 kann ferner in die Fahrzeugbetriebszustands-Bestimmungseinheit 154 eingebunden sein. Die Straßenzustands-Schätzeinrichtung 228 ist als mit einem internen Datenübertragungsmechanismus 150 gekoppelt dargestellt. Die Straßenzustands-Schätzeinrichtung 228 kann eine Oberflächenreibungskoeffizient-Bestimmungseinheit 230 aufweisen, die ein Signal erzeugt, das zu dem Reibungskoeffizientenniveau der Straßenfläche korrespondiert. Der Oberflächenreibungskoeffizient wird manchmal als Oberflächen-mu (μ) bezeichnet. Ferner kann in der Straßenzustands-Schätzeinrichtung 228 eine Straßenquerneigungs-Bestimmungseinheit 232 vorgesehen sein. Die Straßenquerneigungs-Bestimmungseinheit 232 bestimmt den Querneigungswinkel der Straße, auf welcher das Fahrzeug gefahren wird. Der Straßenquerneigungswinkel ist der Querwinkel oder Seitwärtswinkel der Straße in einer Richtung, die senkrecht zu der normalen oder vorgesehenen Fahrtrichtung auf der Straße ist.
In der Straßenzustands-Schätzrichtung 228 ist ferner eine Straßenneigungs-Bestimmungseinheit 234 vorgesehen. Die Straßenneigungs-Bestimmungseinheit 234 bestimmt die Winkelneigung der Straße in der Richtung einer normalen Fahrzeugbewegung auf der Straße.
Eine Straßenkrümmungs-Bestimmungseinheit 236 kann ferner in der Straßenzustands-Schätzeinrichtung 228 vorgesehen sein. Die Straßenkrümmungs-Bestimmungseinheit 236 bestimmt den Krümmungsradius der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt. Die Straßenkrümmungsinformation kann mit den Umgebungssensoren gekoppelt sein, wie beispielsweise externen Kameras, die bei einer aktiven Geschwindigkeitsregelung (ACC – Active Cruise Control) oder einer Pre-Crash-Erfassung verwendet werden. Manchmal können GPS-Informationen verwendet werden zum Entnehmen bzw. Extrahieren der Straßenkrümmungsinformation.
Die Fahrzeugbetriebszustands-Bestimmungseinheit 154 kann eine Fahrerabsicht-Bestimmungseinheit 240 aufweisen. Die Fahrerabsicht-Bestimmungseinheit 240 kann eine Angabe bezüglich der gewünschten Fahrzeugbewegungsbahn oder der gewünschten Fahrzeugbewegungsrate (wie beispielsweise der gewünschten Gierrate des Fahrzeugs) bereitstellen. Eine Dominantdynamik-Bestimmungseinheit 242 kann ferner mit dem internen Datenübertragungsmechanismus 150 gekoppelt sein und empfängt unterschiedliche Informationen davon. Die Dominantdynamik-Bestimmungseinheit 242 wird dazu verwendet, die Hauptsteuerrichtung der Fahrzeugdynamik zu klassifizieren, wenn gleichzeitig mehrere Funktionen erforderlich sind bzw. angefordert werden. Wenn beispielsweise eine wankdominierte Bewegung vorhanden ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Wankstabilitätssteuerung eine Hauptsteuerung zum Steuern der Wankbewegung des Fahrzeugs bereitstellt. Obwohl die einzeldominierte Fahrzeugdynamik möglich ist, wird das Fahrzeug oft unter kombinierter Dynamik betrieben. Beispielsweise kann ein starkes Fahrzeuggieren auf einer Straßenfläche mit großem Reibungskoeffizienten eine starke Wankbewegung verursachen. In diesem Fall kann es möglich sein, dass sowohl eine Gierstabilitätssteuerung als auch eine Wankstabilitätssteuerung gleichzeitig zum Steuern angefordert werden. Daher ist es wichtig zu beurteilen, welche als die dominierende Steuerrichtung klassifiziert werden sollte.
Die Externgefährdungs-Bestimmungseinheit 156 des integrierten Erfassungssystems 152 ist auch in 12 dargestellt. Die Externgefährdungs-Bestimmungseinheit 156 weist eine Bewegungsobjekt-Klassifizierungseinheit 248, eine Unfallvermeidungs-Bestimmungseinheit 250, eine Pre-Crash-Bestimmungseinheit 252 und eine Sonstige-Gefährdungs-Bestimmungseinheit 254 auf, welche dazu dient, alle anderen Gefährdungen zu erfassen. Basierend auf den unterschiedlichen Eingaben der Kamera und dergleichen kann ein sich bewegendes Objekt in eine von einer Anzahl von vorbestimmten Kategorien eingeteilt werden, die ein Fahrzeug oder eine Fahrzeuggröße und die Fahrzeugrichtung beinhalten. Die Unfallvermeidungsbestimmung kann basierend auf den Dynamikzuständen in der Fahrtrichtung von sowohl dem Host-Fahrzeug als auch dem Ziel-Fahrzeug durchgeführt werden. Bei der Pre-Crash-Bestimmung wird bestimmt, ob eine Kollision voraussagbar ist oder nicht.
Nun wird auf 13 Bezug genommen, in der ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des integrierten Fahrzeugsteuermoduls 17 beschrieben wird, wobei das Verfahren bei einer Startzelle 300 beginnt. In Schritt 302 werden Signale von den unterschiedlichen Sensoren empfangen. In Schritt 304 wird die Größe der Querbeschleunigung des Fahrzeugs überprüft. Wenn die Querbeschleunigung einen Querbeschleunigungsgrenzwert überschreitet, wird Schritt 400 ausgeführt, und ansonsten wird Schritt 306 ausgeführt. In Schritt 306 wird die Größe der Längsbeschleunigung überprüft.
Wenn die Längsbeschleunigung einen Längsbeschleunigungsgrenzwert überschreitet, wird Schritt 400 ausgeführt, und ansonsten wird Schritt 308 ausgeführt. In Schritt 308 wird die Größe der Wankrate in Bezug auf einen Wankratengrenzwert überprüft. Wenn die Wankrate den Wankratengrenzwert überschreitet, wird zu Schritt 400 fortgeschritten, und ansonsten wird Schritt 310 ausgeführt. In Schritt 310 wird die Größe der Gierrate überprüft. Wenn die Gierrate einen Gierratengrenzwert überschreitet, dann wird Schritt 400 ausgeführt, und ansonsten wird Schritt 312 ausgeführt. Es ist zu bemerken, dass die obigen Schritte darauf abzielen, die extremen Fahrzeugdynamiken herauszusuchen, welche mit einem Crash oder einer Kollision zusammenhängen. Für Fachleute ist es nicht schwierig herauszufinden, dass andere Schemata möglich sind, welche ein Überprüfen der Größe der kombinierten Beschleunigungen oder Winkelraten beinhalten können oder welche das Verwenden von sowohl Umgebungssensor-Signalen von 16b als auch Crashsensor-Signalen von 16c in 2 beinhalten können, um solch eine Vorbestimmung von Crash- oder Kollisions-Fahrzeugdynamiken durchzuführen.
Nach Schritt 310 wird eine Sensorplausibilitätsüberprüfung 312 für den Wankratensensor, den Nickratensensor, den Gierratensensor, den Längsbeschleunigungsmesser, den Querbeschleunigungsmesser, den Vertikalbeschleunigungsmesser oder Subsätze dieser sechs Arten von Sensoren durchgeführt. Der bei diesem Schritt verwendete Algorithmus kann der in dem Sensorplausibilitätsüberprüfungs-Abschnitt dieser Erfindungsbeschreibung beschriebene Algorithmus sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In Schritt 314 wird, wenn die Sensorsignale nicht plausibel sind, zu Schritt 316 übergegangen, in welchem eine Sensorfehler-Verarbeitungslogik abgearbeitet wird. Wenn die Sensorsignale plausibel sind, wird zu Schritt 318 übergegangen, in dem eine Sensorsignalkompensation durchgeführt wird. Die Sensorsignalkompensation kann ein Kompensieren der Sensorsignale hinsichtlich unterschiedlicher Messwertverschiebungen beinhalten, einschließlich einer Kompensation hinsichtlich der temperaturabhängigen Sensordrift, einer Kompensation hinsichtlich einer Ruhe-Sensor-Messwertverschiebung und einer Kompensation hinsichtlich einer Dynamik-Sensor-Messwertverschiebung. Die Sensorsignalkompensation, die in Schritt 318 durchgeführt wird, könnte ferner die Sensorfehlausrichtungskompensation (ein Verfahren zum Durchführen solch einer Kompensation kann in dem US-Patent 6,782,315 gefunden werden) und die Sensorrauschkompensation umfassen. In Schritt 320 werden die Relativlagen des Fahrzeugs bestimmt. In Schritt 322 wird die Linear-Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs auf Basis eines linearen (möglicherweise zeitveränderlichen) Querdynamikmodells des Fahrzeugs berechnet (beispielsweise die die Vorschrift (10) verwendende Berechnung). Solch eine Linear-Quergeschwindigkeit kann auch erlangt werden mittels der wahren Reifenquerkräfte und der Reifen-Kurvenfahrsteifigkeits-Koeffizienten des Fahrzeugs. Die wahren Reifenkräfte könnten auch in dem Kraft-und-Moment-Schätzmodul bzw. der Kraft-und-Moment-Schätzeinheit 218 bestimmt werden, die in 12 gezeigt ist und die außerhalb des in Vorschrift (10) verwendeten Fahrradmodells ist.
In Schritt 324 werden zwei Gleitindexe, wie sie in den Vorschriften (18) und (19) definiert sind, berechnet. Solche Gleitindexe werden auf Basis der Vorschrift (9), des Wankratensignals, des Nickratensignals und des Gierratensignals bestimmt. Auf Basis dieser beiden Gleitindexe und der beiden normalen Differenzialgleichungen, die in Vorschrift (17) und (20) definiert sind, kann in Schritt 326 unter Verwendung der Vorschrift (43) eine Referenzquergeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden. In Schritt 328 werden der globale Wankwinkel und der globale Nickwinkel des Fahrzeugs berechnet, und dann werden in Schritt 330 die Richtungsgeschwindigkeiten des Fahrzeugs berechnet. Nach Schritt 330 erreicht das Verfahren einen Knotenpunkt 340.
Die Details des Schrittes 320 sind in 14 dargestellt. Dieser beginnt mit Schritt 320a, in dem Sensorsignale und die berechneten Signale oder die letzten Werte der interessierenden Variablen empfangen werden. In Schritt 320b und in Schritt 320c werden der Wankgradient α und der Wankbeschleunigungskoeffizient β bestimmt, welche entweder mittels der zuvor beschriebenen Nachschlagetabellen wie in Vorschrift (52) und unter Verwendung der Formeln in Vorschrift (48) berechnet werden oder adaptiv in Echtzeit berechnet werden durch Kompensieren der Fahrzeuglastveränderungen, wie es in der US-Patentanmeldung 10/966,395 beschrieben ist, die am 15. Oktober 2004 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. In Schritt 320d wird das normalisierte Wankmoment wie in Vorschrift (47) berechnet. Solch ein normalisiertes Wankmoment wird dann durch einen in Vorschrift (31) gezeigten. Filter hindurchgeführt, und der endgültige, relative Wankwinkel wird wie in Schritt 320e erhalten bzw. ermittelt.
Nachdem der relative Wankwinkel geschätzt wurde, wird der relative Nickwinkel wie in 15 gezeigt berechnet. In Schritt 320f wird die Längsbeschleunigung überprüft, um herauszufinden, ob das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert wird. Wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, wird Schritt 320g durchgeführt, in dem der Nickgradient und der Nickbeschleunigungskoeffizient für ein beschleunigendes Fahrzeug bestimmt werden. Diese können mittels der zuvor beschriebenen Nachschlagetabellen wie in Vorschrift (63) und unter Verwendung der Formeln in Vorschrift (61) berechnet werden oder können adaptiv in Echtzeit berechnet werden durch Kompensieren der Fahrzeuglastveränderungen, wie es in der US-Patentanmeldung 11/010,863 beschrieben ist, die am 13. Dezember 2004 eingereicht wurde und deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. In Schritt 320i werden der endgültige Nickgradient und der endgültige Nickbeschleunigungskoeffizient bestimmt. In Schritt 320j wird das normalisierte Nickmoment wie in Vorschrift (38) bestimmt. Das normalisierte Nickmoment wird dann wie in Vorschrift (41) gezeigt gefiltert, so dass in Schritt 320k der endgültige, relative Nickwinkel erhalten wird.
Wenn das Fahrzeug verzögert wird, wird Schritt 320h durchgeführt, in dem der Nickgradient und der Nickbeschleunigungskoeffizient für ein verzögerndes Fahrzeug bestimmt werden. Die Werte können durch einen Filter erster Ordnung durchgeleitet werden, welcher durch die Vorschriften (48) und (52) das Wankdämpfungsmodell wiedergibt. Die oben genannten, geschätzten Variablen können als Rückführung zu den Fahrzeugdynamik-Steuersystemen verwendet werden, um die Fahrzeuggierstabilitätssteuerung, die Fahrzeugdriftsteuerung und die Fahrzeugwankstabilitätssteuerung zu realisieren.
Die Details von Schritt 326 sind in 16 dargestellt, wobei in Schritt 326a ein adaptiver Übertragungsfaktor ρ auf Basis der Fahrzeugfahrbedingungen bzw. Fahrzeugfahrzustände angepasst wird. In Schritt 326b wird ein anderer, adaptiver Übertragungsfaktor λ auf Basis der Fahrzeugfahrbedingungen bzw. Fahrzeugfahrzustände angepasst. Diese beiden Übertragungsfaktoren ρ und λ werden dazu verwendet, die beiden unabhängigen Beschreibungen für die Quergeschwindigkeitsdynamik in den Vorschriften (17) und (20) mit einer Linear-Quergeschwindigkeit zusammenzusetzen, so dass die in Vorschrift (66) gezeigte Dynamik erlangt wird. Die digitale Realisierung der Lösung für Vorschrift (66) wird in den Schritten 326c, d und e durchgeführt, welche in Vorschrift (67) zusammengefasst sind. Es ist zu bemerken, dass der Übertragungsfaktor ρ und der Übertragungsfaktor λ hier eine wichtige Rolle für die Vorschrift (67) spielen, um eine robuste Berechnung zu erzielen. Wenn beispielsweise das Fahrzeug in seinem linearen Dynamikbereich gefahren wird, ist die Linear-Quergeschwindigkeit eine gute Angabe für die wahre Quergeschwindigkeit, und daher wird der Übertragungsfaktor λ mit seinem Maximalwert ausgewählt. D.h. die Berechnung in Vorschrift (43) wird am wahrscheinlichsten zu der Linear-Quergeschwindigkeit hin konvergieren.
Die Details von Schritt 328 sind in 17 beschrieben. In Schritt 328a wird der erste Satz eines globalen Wankwinkels und eines globalen Nickwinkels berechnet, welche während Stabilzustand-Fahrbedingungen genau die wahren Fahrzeuglagen beschreiben können. Solche Berechnungen nutzen die Formeln in Vorschrift (7), d.h. sie verwenden die algebraische Beziehung zwischen der Wankrate, der Nickrate und der Gierrate. In Schritt 328b wird der zweite Satz eines globalen Wankwinkels und eines globalen Nickwinkels unter Verwendung der Formel in Vorschrift (9) berechnet, d.h. es werden die Beschleunigungen zusammen mit den berechneten Variablen, wie beispielsweise der Linear-Quergeschwindigkeit, der Längsgeschwindigkeit und der Gierrate, verwendet. Solche Berechnungen können nur die wahren Lagen des Fahrzeugs beschreiben, wenn das Fahrzeug in seinem linearen Dynamikbereich gefahren wird. In Schritt 328c werden die Referenzquergeschwindigkeit und der zweite Satz von Lagen zusammen verwendet, um unter Verwendung der Formeln in Vorschrift (36) die sogenannten Referenzlagen zu berechnen.
In Schritt 328d werden auf Basis einer Reihe von funktionalen Bedingungen, die in Vorschrift (35) gezeigt sind, die Fahrzeugfahrzustände unterschieden. In Schritt 328e werden für die Lagefehler zwischen der endgültigen Berechnung der Fahrzeuglagen und dem ersten Satz von Lagen, dem zweiten Satz von Lagen und den Referenzlagen die Rückführ-Übertragungsfaktoren bestimmt. In Schritt 328f werden diese Rückführ-Übertragungsfaktoren dazu verwendet, eine lineare Kombination der drei Sätze von Lagefehlern, die in Schritt 328a erzeugt wurden, zu erzeugen und diese an die in Vorschrift (63) gezeigte Eulerdynamik zurückzuführen. Die endgültigen Fehlerrückführungsstrukturen sind in Vorschrift (64) für die Wanklage und in Vorschrift (65) für die Nicklage gezeigt. In Schritt 328g werden basierend auf der digitalen Realisierung der Vorschriften (64) und (65) die Globallagen endgültig berechnet.
In 18 wird die Berechnung von 13 mit Schritt 342 fortgesetzt, in dem der Straßenoberflächenreibungskoeffizient mu bestimmt wird. In Schritt 344 wird die Straßenquerneigung bestimmt, und in Schritt 346 wird die Straßenneigung (Straßensteigung bzw. Straßengefälle) bestimmt. Die Straßenkrümmung wird in Schritt 348 bestimmt, und in Schritt 350 wird die Fahrerabsicht bestimmt. Die Unterscheidung bzw. Diskriminierung der dominierenden Fahrzeugdynamik wird in Schritt 352 durchgeführt. In Schritt 354 wird, wenn die Wankbewegung als eine dominierende Bewegungsrichtung bestimmt wurde, die Wankstabilitätssteuerung vorbereitet und mittels einer Radhuberfassung (Schritt 360), einer Radabweichungswinkel-Berechnung (Schritt 362), eines Aktivierens des RSC-Controllers und Vorbereitens des RSC-Controllers (Schritt 364) und eines Ansteuerns des Stellgliedes durch die Prioritätslogik (Schritt 20b) durchgeführt bzw. realisiert.
Wenn Schritt 354 zeigt, dass die Wankbewegung nicht dominierend ist, dann wird Schritt 356 durchgeführt, in dem die Gierbewegung auf Dominanz überprüft wird. Wenn die Gierbewegung die dominierende Bewegung ist, dann wird die Gierstabilitätssteuerung mittels einer Untersteuerungs/Übersteuerungs-Bestimmung (Schritt 370), eines Aktivierens des YSC-Controllers und Vorbereitens des YSC-Controllers (Schritt 372), einer Untersteuerungs/Übersteuerungs-Steuerbefehl-Bestimmung und des letztendlichen Ansteuerns des Stellgliedes (Schritt 20b) durchgeführt bzw. realisiert.
Wenn in Schritt 356 die Gierbewegung nicht die dominierende Bewegung ist, dann wird in Schritt 358 die Driftbewegung auf Dominanz überprüft. Wenn es ein starkes Quergleiten des Fahrzeugs gibt, wird die Driftsteuerung eingeleitet mittels einer Berechnung der Drift und ihrer Geschwindigkeit (Schritt 380), eines Aktivierens des Driftcontrollers (Schritt 382), eines Übersteuerungs-Steuerbefehls (Schritt 384) und der Prioritätslogik (Schritt (20b). Wenn der Driftwinkel und/oder die Driftgeschwindigkeit kleiner als einige Grenzwerte sind, dann wird Schritt 400 durchgeführt.
Es ist zu bemerken, dass 18 nur den Fall einer Einzelbewegungsdominanz zeigt. Solche Bewegungen könnten gleichzeitig auftreten und mehr als eine Bewegung kann die Gesamtfahrzeugbewegung dominieren. In solchen Fällen ist es nicht schwierig herauszufinden, dass die für die Schritte 354, 356 und 358 beim Überprüfen der Bewegungsdominanz verwendeten Grenzwerte eine Funktion der Beschleunigungen, der Wankrate, der Gierrate und des Fahrzeugdriftwinkels sein könnten bzw. müssten. Von diesem Standpunkt aus verliert die zuvor genannte Strategie nicht ihre Allgemeingültigkeit. D.h., wenn basierend auf den Grenzwerten keine Bewegung sehr dominant ist, kann eine Mischung der unterschiedlichen Steuerungen durchgeführt werden. Das Maß an Mischung und die Art der Mischung können basierend auf unterschiedlichen Bedingungen fahrzeugspezifisch sein. Beispielsweise kann basierend auf den Bedingungen eine Nachschlagetabelle bestimmt werden, deren Inhalt während der Testphase des Fahrzeugs in fast der gleichen Weise bestimmt wurde, wie Motoren und Getriebe eingestellt werden. Ein spezielles Mischverfahren ist die Maximalregel. D.h., wenn während eines RSC-Vorgangs die Wank-Kenngröße, die Gier-Kenngröße und der Driftwinkel alle größer als bestimmte Mischgrenzwerte sind, dann wird der Bremssteuerdruck an dem äußeren Vorderrad das Maximum der drei Rückführ-Bremsdrücke sein, die für die Wankstabilitätssteuerung, die Gierstabilitätssteuerung und die Driftsteuerung erzeugt werden. Gewöhnlich übernimmt die meiste Zeit der RSC-Steuerbefehl die Priorität gegenüber den anderen Funktionen. Folglich könnte die Priorisierung auch als eines der verwendeten Mischverfahren erachtet werden.
In 19 wird zu Schritt 410 übergegangen, in dem die externe Gefährdung bestimmt wird. Wenn das Externgefährdungsniveau bei Schritt 420 unterhalb eines Grenzwertes ist, dann kehrt der Prozess zu seinem Startpunkt bei Schritt 300 zurück, der in 13 gezeigt ist. Wenn das Externgefährdungsniveau über dem Grenzwert ist, dann wird Schritt 430 durchgeführt, in dem das Crashlinderungssystem ausgelöst wird. In Schritt 440 werden Steuerbefehle an das Bremssteuermodul und das Antriebsstrangsteuermodul gesendet, um das Fahrzeug zu stoppen. In Schritt 450 wird das passive Sicherheitssystem, wie beispielsweise das Rückhalteeinrichtungs-Steuermodul, vorbereitet. Wenn in Schritt 460 das Rückhalteeinrichtungs-Steuermodul bestimmt, dass die Aktivierungskriterien für die passive Sicherheitsvorrichtung eine Reihe von Grenzwerten überschreiten, wird das Rückhalteeinrichtungs-Steuermodul geeignete Passivsicherheits-Gegenmaßnahmen aktivieren. Wenn die Aktivierungskriterien für die passive Sicherheitseinrichtung die Grenzwerte nicht überschreiten, dann wird wieder mit Schritt 400 begonnen.

Claims

System zum Steuern eines Systems in einem Fahrzeug (10), aufweisend: einen Nickratensensor (47c, 47d, 48c, 49f), der ein Nickratensignal erzeugt, einen Querbeschleunigungssensor(45b, 46b, 45c, 45d, 45e, 46e, 46f, 47f), der ein Querbeschleunigungssignal erzeugt, einen Längsbeschleunigungssensor (44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f, 45f), der ein Längsbeschleunigungssignal erzeugt, einen Gierratensensor (47a, 48b, 48c, 48d, 49e, 50f), der ein Gierratensignal erzeugt, und einen Controller, der mit den Sensoren gekoppelt ist, wobei der Controller auf Basis des Nickratensignals, des Querbeschleunigungssignals, des Längsbeschleunigungssignals und des Gierratensignals eine Wank-Kenngröße bestimmt, und wobei der Controller auf Basis der Wank-Kenngröße ein Steuersignal erzeugt.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Wank-Kenngröße eine Wankrate aufweist.
Steuersystem gemäß Anspruch 2, wobei der Controller die Wankrate auf Basis eines Gleitindexes bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 3, wobei der Controller den Gleitindex auf Basis eines Stabilzustand-Wankwinkels, des Gierratensignals und des Nickratensignals bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 3, wobei der Controller auf Basis des Gierratensignals und des Gleitindexes eine geschätzte Quergeschwindigkeit bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 5, wobei der Controller auf Basis eines Stabilzustand-Nickwinkels, der geschätzten Quergeschwindigkeit und des Gierratensignals einen Nicklagenwinkel bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 6, wobei der Controller auf Basis eines Stabilzustand-Wankwinkels und der geschätzten Quergeschwindigkeit einen Wanklagenwinkel bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 7, wobei der Controller eine Wankwinkelrate, den Wanklagenwinkel und die Nickrate bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, wobei die Wank-Kenngröße einen Wanklagenwinkel aufweist.
Steuersystem gemäß Anspruch 9, wobei der Controller auf Basis des Wanklagenwinkels, des Nickratensignals und des Gierratensignal ferner eine Wankrate bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 1, wobei ein Wankratensensor (46a, 49b, 46c, 49d, 50e, 51f) ein Wankratensignal erzeugt, wobei der Controller durch Vergleichen des Wankratensignals und der Wank-Kenngröße die Plausibilität des Wankratensensors (46a, 49b, 46c, 49d, 50e, 51f) bestimmt.
Steuersystem gemäß Anspruch 11, wobei, wenn der Controller bestimmt, dass der Wankratensensor (46a, 49b, 46c, 49d, 50e, 51f) nicht plausibel ist, die Wank-Kenngröße bei einer Überrollberechnung verwendet wird und das Wankratensignal bei der Überrollberechnung weggelassen wird.
Steuersystem gemäß Anspruch 12, wobei die Überrollberechnung eine Wankwinkelberechnung aufweist.
Steuersystem gemäß Anspruch 13, wobei die Wankwinkelberechnung eine Globalwankwinkel-Berechnung aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Systems in einem Fahrzeug (10), aufweisend: Erzeugen eines Nickratensignals, Erzeugen eines Querbeschleunigungssignals, Erzeugen eines Längsbeschleunigungssignals, Erzeugen eines Gierratensignals, Bestimmen einer Wank-Kenngröße auf Basis des Nickratensignals, des Querbeschleunigungssignals, des Längsbeschleunigungssignals und des Gierratensignals, und Steuern des Systems auf Basis der Wank-Kenngröße.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Steuern des Systems das Steuern eines Sicherheitssystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Giersteuersystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Überrollverhinderungssystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner aufweisend: Erzeugen eines Wankratensignals mittels eines Wankratensensors (46a, 49b, 46c, 49d, 50e, 51f), Bestimmen der Plausibilität des Wankratensensors (46a, 49b, 46c, 49d, 50e, 51f) durch Vergleichen des Wankratensignals und der Wank-Kenngröße.
Verfahren gemäß Anspruch 19, ferner aufweisend: Verwenden der Wank-Kenngröße bei einer Überrollberechnung und Weglassen des Wankratensignals bei der Überrollberechnung, wenn der Wankratensensor (46a, 49b, 46c, 49d, 50e, 51f) nicht plausibel ist.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Überrollberechnung eine Wankwinkelberechnung aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei die Wankwinkelberechnung eine Globalwankwinkel-Berechnung aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Systems in einem Fahrzeug (10), aufweisend: Erzeugen eines Nickratensignals, Erzeugen eines Querbeschleunigungssignals, Erzeugen eines Längsbeschleunigungssignals, Erzeugen eines Gierratensignals, Erzeugen eines Wankratensignals, Bestimmen eines ersten globalen Wankwinkels und eines ersten globalen Nickwinkels auf Basis des Wankratensignals, des Querbeschleunigungssignals, des Längsbeschleunigungssignals und des Gierratensignals, Bestimmen eines zweiten globalen Wankwinkels und eines zweiten globalen Nickwinkels auf Basis des Nickratensignals, des Querbeschleunigungssignals, des Längsbeschleunigungssignals und des Gierratensignals, Kombinieren des ersten globalen Wankwinkels und des zweiten globalen Wankwinkels zum Ausbilden eines endgültigen globalen Wankwinkels, Kombinieren des ersten globalen Nickwinkels und des zweiten globalen Nickwinkels zum Ausbilden eines endgültigen globalen Nickwinkels, und Steuern des Systems auf Basis des endgültigen globalen Wankwinkels und des endgültigen globalen Nickwinkels.
Verfahren gemäß Anspruch 23, ferner aufweisend: Bestimmen einer Fahrzeugquergeschwindigkeit, Bestimmen eines dritten globalen Wankwinkels auf Basis des zweiten globalen Wankwinkels und der Fahrzeugquergeschwindigkeit, Bestimmen eines dritten globalen Nickwinkels auf Basis des zweiten globalen Nickwinkels und der Fahrzeugquergeschwindigkeit, wobei das Kombinieren des ersten globalen Wankwinkels und des zweiten globalen Wankwinkels zum Ausbilden eines endgültigen globalen Wankwinkels aufweist ein Kombinieren des ersten globalen Wankwinkels, des zweiten globalen Wankwinkels und des dritten globalen Wankwinkels zum Ausbilden eines endgültigen globalen Wankwinkels, und wobei das Kombinieren des ersten globalen Nickwinkels und des zweiten globalen Nickwinkels zum Ausbilden eines endgültigen globalen Nickwinkels aufweist ein Kombinieren des ersten globalen Nickwinkels, des zweiten globalen Nickwinkels und des dritten globalen Nickwinkels zum Ausbilden eines endgültigen globalen Nickwinkels.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Steuern des Systems das Steuern eines Sicherheitssystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Giersteuersystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Überrollverhinderungssystems aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems, aufweisend: Bestimmen einer Querbeschleunigung, Bestimmen eines von Reifenquerkräften herrührenden Momentes auf Basis der Querbeschleunigung, Bestimmen eines ersten Koeffizienten, der auf die Fahrzeugmasse und die Wankfederkonstante des Fahrzeugs (10) bezogen ist, Bestimmen eines zweiten Koeffizienten, der auf die Federkonstante und die Wankträgheit des Fahrzeugs (10) bezogen ist, Bestimmen eines normalisierten, vertikalaufhängungskraftinduzierten Wankmomentes unter Verwendung des ersten Koeffizienten, des zweiten Koeffizienten und des Momentes, Bestimmen eines relativen Wankwinkels auf Basis des normalisierten, vertikalaufhängungskraftinduzierten Wankmomentes, und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis des relativen Wankwinkels.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das Bestimmen eines ersten Koeffizienten das Bestimmen des ersten Koeffizienten auf Basis der Fahrzeugmasse, einer Vertikalverschiebung des Schwerpunkts des Fahrzeugs (10) und einer Nickfederkonstante aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das Steuern des Fahrzeugsystems das Steuern eines Sicherheitssystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Giersteuersystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Überrollverhinderungssystems aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugsystems, aufweisend: Bestimmen einer Längsbeschleunigung, Bestimmen eines von Reifenlängskräften herrührenden Momentes auf Basis der Längsbeschleunigung, Bestimmen eines ersten Koeffizienten, der auf die Fahrzeugmasse und die Nickfederkonstante des Fahrzeugs (10) bezogen ist, Bestimmen eines zweiten Koeffizienten, der auf die Federkonstante und die Nickträgheit des Fahrzeugs (10) bezogen ist, Bestimmen eines normalisierten, vertikalaufhängungskraftinduzierten Nickmomentes unter Verwendung des ersten Koeffizienten, des zweiten Koeffizienten und des Momentes, Bestimmen eines relativen Nickwinkels auf Basis des normalisierten, vertikalaufhängungskraftinduzierten Nickmomentes, und Steuern des Fahrzeugsystems auf Basis des relativen Nickwinkels.
Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei das Bestimmen eines ersten Koeffizienten das Bestimmen des ersten Koeffizienten auf Basis der Fahrzeugmasse, einer Vertikalverschiebung des Schwerpunkts des Fahrzeugs (10) und der Nickfederkonstante aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei das Steuern des Fahrzeugsystems das Steuern eines Sicherheitssystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Giersteuersystems aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei das Steuern eines Sicherheitssystems das Steuern eines Überrollverhinderungssystems aufweist.
Verfahren, aufweisend: Bestimmen einer Wank-Kenngröße, Bestimmen einer Gier-Kenngröße, Bestimmen einer Driftwinkel-Kenngröße, Vergleichen der Wank-Kenngröße mit einem Wankgrenzwert, Vergleichen der Gier-Kenngröße mit einem Giergrenzwert, Vergleichen der Driftwinkel-Kenngröße mit einem Driftwinkelgrenzwert, Bestimmen einer dominanten Kenngröße auf Basis des Vergleichs der Wank-Kenngröße mit dem Wankgrenzwert, des Vergleichs der Gier-Kenngröße mit dem Giergrenzwert und des Vergleichs der Driftwinkel-Kenngröße mit dem Driftwinkelgrenzwert, und Betreiben eines Steuersystems auf Basis der dominanten Kenngröße.
Verfahren gemäß Anspruch 38, ferner das Steuern eines Steuersystems per Mischsteuerung aufweisend, wenn die Wank-Kenngröße, die Gier-Kenngröße oder die Driftwinkel-Kenngröße nicht dominant sind.