DE102006057667A1 - Device for determining a skew angle in a single-track vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Schräglagenwinkels bei einem Einspurfahrzeug, umfassend erste Mittel zur Ermittlung eines ersten Schräglagenwinkelsignals und zweite Mittel zur Ermittlung eines zweiten Schräglagenwinkelsignals, wobei eines der Mittel zur Ermittlung eines Schräglagenwinkelsignals derart ausgebildet ist, dass das Schräglagenwinkelsignal in Abhängigkeit von der Rollrate um die Fahrzeuglängsachse ermittelt wird.The invention relates to a device for determining a banking angle in a single-track vehicle, comprising first means for determining a first banking angle signal and second means for determining a second banking angle signal, wherein one of the means for determining a banking angle signal is formed such that the banking angle signal in dependence on the roll rate is determined about the vehicle longitudinal axis.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Schräglagenwinkels bei einem Einspurfahrzeug.The The invention relates to a device for determining a skew angle in a single-track vehicle.
Aus
der
Des
Weiteren ist aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Schräglagenwinkels bei Einspurfahrzeugen anzugeben, bei der der Schräglagenwinkel auf eine alternative Weise ermittelbar ist. Insbesondere soll die Vorrichtung dahingehend verbessert werden, dass in unterschiedlichen Fahrzeugbetriebssituationen eine bestmögliche Schräglagenwinkelerfassung gewährleistet ist.Of the Invention is based on the object, a device for determining a tilt angle specify in single-track vehicles, in which the angle of inclination can be determined in an alternative way. In particular, should Device to be improved so that in different Vehicle operating situations ensures the best possible skew angle detection is.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in unterschiedlichen Fahrbetriebssituationen, wie „dynamische Kurvenfahrt" (mit variierender Schräglage) bzw. Kurvenfahrt mit dynamischem Schräglagenwinkel, „statische Kurvenfahrt" (Kurvenfahrt mit im Wesentlichen unveränderter Schräglage) oder bei einem „Umkippen des Fahrzeugs im Stillstand" (vfzg = 0) unterschiedliche Erfassungsmittel für eine möglichst genaue Schräglagenwinkelbestimmung erforderlich sind bzw. Erfassungsmittel unterschiedlicher Wirkungsweise in unterschiedlichen Situationen besser oder schlechter geeignet sind.The invention is based on the finding that in different driving situations, such as "dynamic cornering" (cornering) or cornering with dynamic banking angle, "static cornering" (cornering with essentially unchanged skew) or a "tip over of the vehicle "(v fzg = 0) different detection means for the most accurate skew angle determination are required or detecting means different mode of action in different situations are better or worse suitable.
Wird der Schräglagenwinkel beispielsweise in Abhängigkeit von den sich aufgrund der unterschiedlichen Reifengeometrien (unterschiedliche seitliche Abrollradien von Vorderrad und Hinterrad) bei unterschiedlichen Schräglagen ändernden Radgeschwindigkeiten von Vorderrad und Hinterrad bzw. der sich ändernden Differenzgeschwindigkeit ermittelt, stößt diese Methode bei einem zumindest kurzzeitigen Blockieren oder Durchdrehen eines Fahrzeugreifens an ihre Grenzen. Diese Neigungswinkelerfassungsmethode wäre daher für Schlupfregelsysteme wie Antiblockiersysteme (ABS) oder Systeme zur Vermeidung des Durchdrehens des Antriebsrades aufgrund eines zu großen Antriebsmoments (ASC) nur bedingt geeignet.Becomes the skew angle for example, depending on due to the different tire geometries (different lateral Rolling radii of front wheel and rear wheel) at different Sloping positions Wheel speeds of front wheel and rear wheel or the changing Differential speed determined, this method encounters a at least short-term blocking or spinning of a vehicle tire to their limits. This tilt angle detection method would therefore be for slip control systems such as anti-lock braking systems (ABS) or anti-spin systems of the drive wheel due to an excessive drive torque (ASC) only conditionally suitable.
Bei Systemen, bei denen der Schräglagenwinkel in Abhängigkeit von der Gierrate ermittelt wird, besteht ebenfalls das Problem, dass das System einen verfälschten Schräglagenwinkel ermittelt, sobald das hintere Antriebsrad durchdreht oder blockiert und das Fahrzeug unter Beibehaltung seiner Schräglage die Gierrate (und damit den ermittelten Schräglagenwinkel) stark verändert.at Systems where the skew angle dependent on is determined by the yaw rate, there is also the problem that the system falsified one Bank angle determined as soon as the rear drive wheel rotates or blocks and the vehicle while maintaining its skew the yaw rate (and thus the determined skew angle) changed a lot.
Sollte für die Ermittlung des Schräglagenwinkels die Rollrate des Fahrzeugs die Grundlage sein, besteht das Problem, dass für die Berechnung kein Anfangswert (Ausgangs-Schräglagenwinkel) vorhanden ist. Ferner ist problematisch, dass ein in der Praxis in der Regel stets vorhandener Fehler (z.B. in Form eines gleich bleibenden Offset o.d.) sich bei der Integration der Rollrate über der Zeit, mit der Zeit zu einem erheblichen Fehler aufaddiert.Should for the Determination of the inclination angle the rolling rate of the vehicle is the foundation, the problem is that for the calculation has no initial value (output skew angle). Furthermore, it is problematic that one in practice usually always existing error (e.g., in the form of a constant offset o.d.) integrating the roll rate over time, over time added up to a significant error.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind. Gemäß der Erfindung sind Mittel zur Ermittlung eines Schräglagenwinkels vorhanden, die derart ausgebildet sind, dass zumindest zwei unterschiedliche Schräglagenwinkelsignale bzw. zwei auf unterschiedliche Art ermittelte Schräglagenwinkel ermittelbar sind, wobei jedes der Schräglagenwinkelsignale (vom Prinzip her) allein die Grundlage für den zu ermittelnden Schräglagenwinkel bilden kann, und wobei eines der mindestens zwei Schräglagenwinkelsignale auf der Basis der Rollrate um die Fahrzeuglängsachse ermittelt wird. Vorzugsweise wird das auf Basis der Rollrate ermittelte Schräglagenwinkelsignal durch einen nachgeschalteten Hochpass einer Hochpassfilterung unterzogen, so dass ein ggf. vorliegender statischer Fehler des Rollratensensors herausgefiltert wird und bei einer Aufintegration der Rollrate zu einem resultierenden Schräglagenwinkel, diesen nicht mehr mit einem integrativ wachsenden Fehler behaftet. Über die Schräglagenwinkelerfassung per Rollrate wird insbesondere der Schräglagenwinkel mit dynamischem Schräglagenwinkel genauestens erfasst.According to the invention Problem solved by the entirety of the features of claim 1, while in the dependent claims preferred developments of the invention are given. According to the invention there are means for determining a banking angle which are formed such that at least two different banking angle signals or two skew angles determined in different ways can be determined, wherein each of the banking angle signals (from the principle her alone) the basis for the skew angle to be determined and wherein one of the at least two bank angle signals is determined on the basis of the roll rate about the vehicle longitudinal axis. Preferably is determined based on the roll rate tilt angle signal by a downstream high pass subjected to high pass filtering, so that a possibly present static error of the roll rate sensor filtered out and with an integration of the roll rate to a resulting Slant angle, this no longer fraught with an integratively growing error. About the Tilt angle detection Rolling rate, in particular, the angle of inclination is dynamic Bank angle accurately recorded.
Um eine entsprechend genaue Schräglagenwinkelerfassung auch bei Kurvenfahrt mit statischem Schräglagenwinkel zu gewährleisten, wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein weiteres Schräglagenwinkelsignal in Abhängigkeit von der Fahrzeuggierrate (und der Fahrzeuggeschwindigkeit) ermittelt. Mit Vorteil wird das auf Basis der Fahrzeuggierrate ermittelte Schräglagenwinkelsignal durch einen nachgeschalteten Tiefpass einer Tiefpassfilterung unterzogen, so dass bei einer Fahrzeugbetriebssituation mit gleich bleibender Schräglage ein korrekter Schräglagenwinkel ermittelbar ist, der bei einer Ermittlung über die Rollratensensorik mit nachgeschaltetem Hochpassfilter ansonsten ein falsches Signal liefern würde, da die aufgrund der fehlenden Schräglagendynarnik erfasste gleich bleibende Schräglage gegen Null weggefiltert würde.In order to ensure a correspondingly accurate banking angle detection even when cornering with static banking angle, a further banking angle signal in dependence on the Fahrzeuggierrate (and the vehicle speed) is determined in a particularly preferred embodiment of the invention. Advantageously, the skew angle signal determined on the basis of the vehicle yaw rate is subjected to low-pass filtering by means of a downstream low-pass filter, so that at a vehicle operating situation with a constant tilt a correct angle of tilt can be determined, which would otherwise provide a false signal in a determination of the roll rate sensor with downstream high-pass filter, since the detected due to the lack of tilting dynamics constant skew would be filtered away to zero.
Alternativ zur Fahrzeuggierrate oder zusätzlich hierzu kann das bzw. ein weiteres Schräglagenwinkelsignal in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen einer Beschleunigungssensorik zur Erfassung der (Kipp-)Beschleunigung in Richtung Schräglage und/oder kann das bzw. ein weiteres Schräglagenwinkelsignal in Abhängigkeit von der Differenz der Radgeschwindigkeiten von Vorderrad und Hinterrad ermittelt werden. Denkbar wären auch beliebige andere Mittel zur Erfassung der Schräglage als zweite bzw. weitere Mittel heranzuziehen, beispielsweise Mittel bei denen die Schräglage in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem vorliegenden Lenkwinkel ermittelt wird (nur für geringe Fahrzeuggeschwindigkeiten bis zu einer vorbestimmten Grenzgeschwindigkeit).alternative to Fahrzeuggierrate or in addition For this purpose, the or another skew angle signal in dependence from the output signals of an acceleration sensor for detecting the (Tilting) acceleration in the direction of tilt and / or can or another skew angle signal dependent on determined by the difference in the wheel speeds of the front wheel and rear wheel become. It would be conceivable Any other means for detecting the skew than to use second or further funds, for example funds where the skew dependent on from the vehicle speed and the present steering angle is determined (only for low vehicle speeds up to a predetermined limit speed).
Die Schräglagenwinkelerfassung über eine Beschleunigungssensorik kann wie eingangs beschrieben erfolgen, indem ein Beschleunigungssensor die Beschleunigung senkrecht zu Fahrtrichtung und Fahrzeugvertikalachse erfasst und der andere Beschleunigungssensor die Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst. Im Falle der Schräglagenwinkelermittlung in Abhängigkeit von der im Zuge einer Schräglage sich ändernden Radgeschwindigkeitsdifferenz (aufgrund unterschiedlicher Reifengeometrien bzw. unterschiedlicher seitlicher Abrollradien) zwischen Vorderrad und Hinterrad, sind vorzugsweise Speichermittel vorhanden, in denen verschiedenen Geschwindigkeitsdifferenzen vorbestimmte Schräglagenwinkel fest zugeordnet sind.The Slope angle detection via an acceleration sensor can be done as described above by an acceleration sensor the acceleration perpendicular to the direction of travel and vehicle vertical axis detected and the other acceleration sensor, the vertical acceleration of the Vehicle recorded. In case of skew angle determination depending on from in the course of a tilt changing Wheel speed difference (due to different tire geometries or different lateral Abrollradien) between front wheel and Rear wheel, storage means are preferably present in which different speed differences predetermined skew angles are permanently assigned.
Ferner können Mittel zur Erfassung bzw. Detektion unterschiedlicher Fahrzeugbetriebssituationen vorhanden sein, wobei vorzugsweise zumindest zwischen den Betriebssituationen „statische Kurvenfahrt" (Kurvenfahrt mit i.W. gleich bleibendem Schräglagenwinkel) und „dynamische Kurvenfahrt" (Kurvenfahrt mit variierendem Schräglagenwinkel) unterschieden werden kann. Zusätzlich kann eine dritte Fahrzeugbetriebssituation in Form einer „Schräglagenwinkelermittlung bei Fahrzeugstillstand" (vfzg = 0) vorgesehen sein, wodurch das Umfallen eines Fahrzeugs detektierbar ist.Further, means for detecting or detecting different vehicle operating situations may be present, wherein preferably at least between the operating situations "static cornering" (cornering with iW constant skew angle) and "dynamic cornering" (cornering with varying skew angle) can be distinguished. In addition, a third vehicle operating situation may be provided in the form of a " banking angle determination at vehicle standstill " (v fzg = 0), whereby the fall of a vehicle is detectable.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail. Show it:
Im Folgenden ist als Schräglagenwinkelsignal in der Regel jeweils der ungefilterte Schräglagenwinkel des jeweiligen Erfassungsmittels (Rollratensensor, Gierratensensor, Beschleunigungssensorik oder dergleichen) bezeichnet und als Schräglagenwinkel jeweils der gefilterte Schräglagenwinkel.in the The following is as a banking angle signal usually each of the unfiltered angle of inclination of the respective Detection means (roll rate sensor, yaw rate sensor, acceleration sensor or The like) and as a tilt angle each of the filtered Bank angle.
Um
die ermittelten Schräglagenwinkelsignale
bzw. den auf zumindest zwei verschiedene Arten ermittelten Schräglagenwinkel
für eine
weitere Signalverarbeitung aufzubereiten, wird der in Abhängigkeit
von der erfassten Rollrate ωroll (Drehrate um die Fahrzeuglängsachse)
ermittelte Schräglagenwinkel bzw.
das Schräglagenwinkelsignal φroll' über einen Hochpassfilter
Mit
Vorteil ist die Verarbeitungseinheit
In
einer alternativen Ausgestaltung der Verarbeitungseinheit
In
der
In
Claims (9)
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