DE102019112637A1

DE102019112637A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen der Reifennormalkraft auf Basis eines Beschleunigungssensors

Info

Publication number: DE102019112637A1
Application number: DE102019112637.1A
Authority: DE
Inventors: Shih-Ken Chen; Bakhtiar B. Litkouhi; Valery Pylypchuk
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2019-12-24
Also published as: US20190389473A1; CN110626333A

Abstract

System und Verfahren zum rechnerischen Schätzen einer Reifennormalkraft zur Verwendung bei der Antiblockierverhinderung von Fahrzeugen, der adaptiven Geschwindigkeitsregelung sowie der Traktions- und Stabilitätsregelung durch Korrigieren gemessener Beschleunigungen in Bezug auf die geschätzten Straßenwinkel. Das System und Verfahren ist funktionsfähig, um eine Beschleunigung an drei Punkten auf einer gefederten Masse des Fahrzeugs zu messen und eine Reifennormalkraft eines Reifens als Reaktion auf die drei Beschleunigungsmessungen als Eingabe in die Fahrzeugsteuerung zu schätzen.

Description

EINLEITUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein System und Verfahren zum Schätzen der vertikalen Reifenkräfte in einem Fahrzeug. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System und Verfahren zum rechnerischen Schätzen von Reifennormalkräften unter Verwendung von fahrgestellmontierten Beschleunigungssensoren für ein Fahrzeug in Echtzeit unter verschiedenen Konfigurationen und Straßenbedingungen zur Verwendung bei der Antiblockierverriegelung, dem adaptiven Tempomat sowie der Traktions- und Stabilitätsregelung von Fahrzeugen.
Hintergrund-Informationen
Die genaue Bestimmung der Reifennormalkraft ist entscheidend für die zuverlässige Leistung vieler Fahrzeugsteuerungssysteme. Die Reifennormalkraft oder vertikale Reifenkraft ist eine fahrzeugdynamische Variable, die von Fahrzeugsteuerungssystemen, wie beispielsweise der adaptiven Geschwindigkeitsregelung, der Traktions- und Stabilitätsregelung und den Antiblockiersystemen verwendet wird. Die Reifennormalkraft bezeichnet die vertikale Kraft, die zwischen dem Reifen und der Fahrbahnoberfläche nach unten wirkt. Die Reifennormalkraft ist ein Produkt des Fahrzeuggewichts, der Oberflächenneigung der Straße und der Kurvenkraft. Die Verformung der Radseitenwände ergibt sich aus der Reifennormalkraft. Die Reifennormalkraft wird im Allgemeinen über Aufhängungswegsensoren und/oder einfache Lastübertragungsalgorithmen geschätzt. Häufig müssen derartige Sensoren auf Sensorvorspannung kalibriert werden, oder es müssen Sensoren mit hoher Genauigkeit verwendet werden.
Reifennormalkräfte können an jeder Ecke gemessen werden, jedoch sind ihre Kostenauswirkungen, Kalibrierung und Wartung die größten Nachteile, die bei Serienfahrzeugen auftreten können. Unter der Voraussetzung, dass die Berechnung der Reifennormalkraft typischerweise teure Sensoren oder komplexe Algorithmen zum Bestimmen der Reifennormalkraft in Echtzeit verwendet, wäre es wünschenswert, einen zuverlässigen und recheneffizienten Algorithmus zu etablieren, der robust gegenüber Straßenzuständen und Unsicherheiten ist, ohne teure Sensoren zur Verbesserung der Leistung der Fahrwerksregelung und aktiven Sicherheitssysteme zu benötigen. Ein ideales System würde eine zuverlässige Schätzung der Reifennormalkraft an jeder Ecke bereitstellen und für die aktiven Sicherheitssteuerungssysteme des Fahrzeugs robust gegenüber dem Straßenzustand sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsteuerungssystem offenbart, das einen ersten Beschleunigungssensor zum Messen einer ersten Beschleunigung an einem ersten Punkt, einen zweiten Beschleunigungssensor zum Messen einer zweiten Beschleunigung an einem zweiten Punkt, einen dritten Beschleunigungssensor zum Messen einer dritten Beschleunigung an einem dritten Punkt, einen Prozessor zum Schätzen einer Reifennormalkraft als Reaktion auf die erste Beschleunigung, die zweite Beschleunigung und die dritte Beschleunigung sowie eine Steuerung zum Steuern des Fahrzeugs als Reaktion auf die Reifennormalkraft umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart, die einen ersten Beschleunigungssensor zum Messen einer ersten Beschleunigung an einer ersten Stelle an einer gefederten Masse eines Fahrzeugs, einen zweiten Beschleunigungssensor zum Messen einer zweiten Beschleunigung an einer zweiten Stelle an der gefederten Masse des Fahrzeugs, einen dritten Beschleunigungssensor zum Messen einer dritten Beschleunigung an einer dritten Stelle an der gefederten Masse des Fahrzeugs, einen Prozessor zum Schätzen einer Reifennormalkraft eines Reifens ohne das Fahrzeug als Reaktion auf die erste Beschleunigung, die zweite Beschleunigung und die dritte Beschleunigung sowie eine Steuerung zum Steuern des Fahrzeugs als Reaktion auf die Reifennormalkraft umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs offenbart, umfassend das Einleiten eines Fahrzeugsteuerungssystems, das Messen einer ersten Beschleunigung an einem ersten Punkt, einer zweiten Beschleunigung an einem zweiten Punkt und einer dritten Beschleunigung an einem dritten Punkt, worin der erste Punkt, der zweite Punkt und der dritte Punkt Positionen auf einer gefederten Masse des Fahrzeugs sind, Schätzen einer vertikalen Beschleunigung an einem vierten Punkt als Reaktion auf die erste Beschleunigung, die zweite Beschleunigung, die dritte Beschleunigung, worin sich der vierte Punkt auf einer ungefederten Masse des Fahrzeugs befindet, Erzeugen eines Steuersignals als Reaktion auf die vertikale Beschleunigung und Steuern des Fahrzeugsteuerungssystems als Reaktion auf das Steuersignal.
Figurenliste
Die zuvor genannten sowie weitere Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung und die Art und Weise, diese zu erzielen, werden augenscheinlicher, und die Erfindung wird besser verstanden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, wobei gilt:

1 ist ein Diagramm, das eine exemplarische Umgebung zum Implementieren der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung eines aktiven Fahrdynamikregelsystems an Bord eines Fahrzeugs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein exemplarisches System 300 zum Implementieren des Verfahrens und Systems gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein exemplarisches dreidimensionales Kraftdiagramm der gefederten Massenkräfte.
5 zeigt ein exemplarisches zweidimensionales Kraftdiagramm der Fahrwerkkinematik und -dynamik.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen der Reifennormalkraft gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die hierin dargestellten Beispiele zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und solche Beispiele sollen in keiner Weise als einschränkend für den Umfang der Erfindung ausgelegt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die Offenbarung oder die Anwendung und Verwendungen derselben in keiner Weise einschränken. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
Bezugnehmend auf die Figuren, worin sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Referenznummern auf die gleichen oder ähnliche Komponenten beziehen, ist 1 eine schematische fragmentarische Draufsicht einer Vorrichtung 10, die eine Vielzahl von Reifen 14 enthält. Die Vorrichtung 10 kann ein Fahrzeug 12 sein. Indes versteht sich, dass die Vorrichtung 10 ein Roboter, ein landwirtschaftliches Gerät, Sportausrüstung oder jede andere Art Gerät sein kann. In den gezeigten Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl von Reifen 14 jeweils einen ersten, zweiten, dritten und vierten Reifen 16L, 16R, 18L, 18R. Indes versteht sich, dass die Vorrichtung 10 eine beliebige Anzahl an Reifen beinhalten kann.
Mit Blick nun auf 2 ist eine schematische Darstellung 200 einer exemplarischen Ausführungsform eines aktiven Fahrdynamikregelsystems 205 an Bord eines Fahrzeugs dargestellt. Im Allgemeinen kann ein Fahrdynamikregelsystem 205 in einem Fahrzeug in Verbindung mit einem globalen Positionierungssystem und/oder einer Vielzahl von Sensoren oder Systemen 210 stehen, um Signale an eine Steuerung 240 zu übertragen. Das Fahrdynamikregelsystem 205 kann eine Steuerung 240 beinhalten, die zum Empfangen von Informationen oder Signalen von einer Reihe von Sensoren oder Systemen verwendet wird, die den Status eines Antiblockiersystems (ABS), den Status eines Traktionssteuerungssystems (TCS), Positions- und Sensordaten einschließlich GPS-Geschwindigkeit, Gierrate, Raddrehzahl (an jedem Rad), Querbeschleunigung, Lenkwinkel (Handradposition), Längsbeschleunigung von einem Längsbeschleunigungssensor, Neigungsrate und Lenkwinkelposition beinhalten kann. Basierend auf diesen Signalen steuert die Steuerung 240 das Fahrdynamiksystem und kann die Signale in einem geeigneten Speicher 260 speichern. Abhängig von der gewünschten Empfindlichkeit, der Art des Steuerungssystems und verschiedenen anderen Faktoren können nicht alle aufgezählten Signale in einer kommerziellen Anwendung verwendet werden.
Ein exemplarisches Fahrzeug beinhaltet vier Räder 250a-d, mit jeweils einem daran montierten Reifen. Das Fahrzeug kann ein Fahrzeug mit Heckantrieb, ein Fahrzeug mit Frontantrieb, ein Fahrzeug mit Allradantrieb oder ein Fahrzeug mit einer selektiven Antriebskonfiguration sein. Darüber hinaus kann das Fahrzeug auch drei Räder, mehrere Achsen und mehr als vier Räder als konstruktive Wahl aufweisen und dennoch von den Aspekten der vorliegenden Offenbarung profitieren. Das aktive Traktionssteuerungssystem 230, das auch als aktives Eckausgangssteuerungssystem bezeichnet werden kann, ist ein fahrzeugbasiertes System, bei dem sich seine Komponenten auf dem Trägerfahrzeug befinden, von diesem getragen oder in dieses integriert sind. Das aktive Traktionssteuerungssystem 230 kann mindestens die folgenden Komponenten oder Elemente beinhalten oder mit diesen zusammenwirken, ohne Einschränkung: einem Fahrzeugsensor-Subsystem 210, einem Benutzeroberflächen-Subsystem 220 und einer angemessenen Menge des Speichers 260. Diese und andere Elemente des aktiven Fahrdynamikregelsystems 205 sind in geeigneter Weise miteinander gekoppelt, um die Übermittlung von Daten, Steuerbefehlen und Signalen zu ermöglichen, die zur Unterstützung des Betriebs des Systems erforderlich sind. Der Kürze halber können konventionelle Techniken im Zusammenhang mit Fahrzeugsteuerungssystemen, Fahrzeugsensorsystemen, Drehmomentmanagement und anderen funktionalen Aspekten der Systeme (und den einzelnen Bedienkomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben werden.
Das Sensor-Subsystem 210 ist geeignet konfiguriert, um während des Betriebs des Fahrzeugs Fahrzeugzustandsdaten in Echtzeit (und möglicherweise nicht in Echtzeit) zu erfassen. Das aktive Fahrdynamikregelsystem 205 kann einige oder alle dieser Fahrzeugzustandsdaten in der nachfolgend beschriebenen Weise verarbeiten, und andere Subsysteme oder Komponenten können ebenfalls einige oder alle dieser Fahrzeugzustandsdaten verarbeiten oder verwenden. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Sensor-Subsystem 210 Sensoren (nicht dargestellt), die Daten sammeln, welche die Gierrate des Fahrzeugs, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die Drehgeschwindigkeit der Räder des Fahrzeugs, den den Rädern des Fahrzeugs zugeordneten Radschlupf, die Vertikal- und Längsbeschleunigung, die Fahrzeugneigung, die Fahrzeugrollrate, die Radstellung in Bezug auf die Karosserie des Fahrzeugs oder dergleichen anzeigen. Die Konstruktion, Konfiguration und Funktionsweise dieser fahrzeugbasierten Sensoren wird hierin nicht beschrieben, da diese Sensoren und deren Anwendungen denjenigen, die im Bereich der Automobilindustrie tätig sind, bestens bekannt sind.
Das Benutzeroberflächen-Subsystem 220 ist geeignet konfiguriert als Mensch-Maschine-Schnittstelle für das Fahrzeug 205 und insbesondere für das System 200. Das Benutzeroberflächen-Subsystem 220 kann mit einem oder mehreren Elementen, Merkmalen, Vorrichtungen oder Komponenten realisiert werden, die von konventioneller Art sein können. So kann beispielsweise das Benutzeroberflächen-Subsystem 220 ohne Einschränkung eine beliebige Anzahl von: Tasten, Knöpfen, Schaltern, Hebeln, Wählscheiben, Tastaturen, Touchscreens, Touchpads oder dergleichen beinhalten. Zur Unterstützung des aktiven Fahrdynamikregelsystems 205 kann das Benutzeroberflächen-Subsystem 220 ein oder mehrere Merkmale oder Elemente beinhalten, die zum Empfangen einer vom Benutzer gewählten Fahrzustandseinstellung konfiguriert sind, die den aktuellen Straßenzustand, den aktuellen Reibungskoeffizienten der Straße, einen aktuellen Traktionswert von Reifen zu Straße oder dergleichen anzeigt. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Benutzeroberflächen-Subsystem 220 auch ein oder mehrere Merkmale oder Elemente, die zum Empfangen einer benutzerdefinierten Fahrzeug-Handlingeinstellung konfiguriert sind, die auf ein gewünschtes Federungsgefühl, eine gewünschte Handhabungsgrenze oder dergleichen hinweisen kann.
Die eckbasierte Fahrzeugzustandsschätzung ist sehr wichtig für die zuverlässige Leistung der Traktions- und Stabilitätskontrollsysteme des Fahrzeugs. Das vorliegende System verwendet eine Methodik, um die vertikalen Kräfte des Reifens zu schätzen, die für die Fahrzeugsteuerung unter Verwendung von kostengünstigen Beschleunigungssensoren entscheidend sind. Die Methodik ist wirksam, um vertikale Beschleunigungen an mindestens drei verschiedenen Punkten und zwei horizontalen Beschleunigungen des Schwerpunktes (CG) zu verwenden, um alle vertikalen Reifenkräfte sowie Roll- und Neigungswinkel zu bestimmen. Insbesondere ist das System in der Lage, die Vertikalbeschleunigungen von zwei verschiedenen Punkten der gefederten Masse und drei Beschleunigungsmesserkomponenten im Schwerpunkt zu nutzen, um vertikale Reifenkräfte, Roll-, Neigungs- und Hubzustände zu bestimmen.
Unter Bezugnahme auf 3, ist das exemplarische System 300 zum Implementieren des Verfahrens und des Systems dargestellt. Das exemplarische System 300 beinhaltet eine Vielzahl von Reifen 310a, 310b, 310c, 310d und eine Vielzahl von Beschleunigungsmessern 315a, 315b, 315c. Die Beschleunigungsmesser sind über das Fahrzeug verteilt, wobei sich der erste Beschleunigungsmesser 315a bei (X₃ , Y₃ ) und der zweite Beschleunigungsmesser 315b bei (X₂ , Y₂ ) in einem Abstand (d) zueinander befindet. Der dritte Beschleunigungsmesser 315c befindet sich bei (X₁ , Y₁ ), vorzugsweise so weit weg von der durch den ersten Beschleunigungsmesser 315a und den zweiten Beschleunigungsmesser 315b erzeugten Linie. Der Abstand zwischen dem ersten Beschleunigungsmesser 315a und dem zweiten Beschleunigungsmesser 315b wird durch die folgende Gleichung definiert. $Y_{2} - Y_{1} = k (X_{2} - X_{1})$
$k = \frac{Y_{2} - Y_{1}}{X_{2} - X_{1}}$
In einer exemplarischen Ausführungsform sollte die Position der drei Beschleunigungsmesser für eine optimale Leistung nicht kolinear sein. Die Verwendung von vertikalen Beschleunigungen an drei verschiedenen Punkten und zwei horizontalen Beschleunigungen des CG erleichtert dem System und dem Algorithmus das Schätzen aller vertikalen Reifenkräfte sowie der Roll- und Neigungswinkel. Wenn sich zwei von drei Beschleunigungsmessern in der Nähe der gefederten Masse befinden, können die Schätzergebnisse bei Beschleunigungsmessungen empfindlich auf das Rauschen reagieren. Kurz gesagt, dies ist der Fall, da in der Nähe von CG die Rotationskomponenten der gefederten Masse schwer aus vertikalen Beschleunigungen zu extrahieren sind, da die Messungen von zwei von drei Beschleunigungsmessern redundant werden.
In Anlehnung an 4 ist nun ein exemplarisches dreidimensionales Kraftdiagramm 400 der gefederten Massenkräfte dargestellt. Die gefederten Massen eines Fahrzeugs sind typischerweise definiert als die Massen, die von den Fahrwerkskomponenten des Fahrzeugs getragen werden, wie beispielsweise Karosserie, Rahmen, Motor, Fahrgäste und Ladung. Die ungefederten Massen beinhalten Massen, die nicht vom Aufhängungssystem getragen werden, wie beispielsweise Räder, Bremsscheiben, Achsen und Achsgehäuse. Die translatorisch gefederten Massenkräfte werden wie folgt formuliert. ${\begin{array}{l} S_{x 1} + S_{x 2} + S_{x 3} + S_{x 4} = M_{s} (a_{x} - g Θ) - F_{x}^{a e r o} \equiv F_{x} \\ S_{y 1} + S_{y 2} + S_{y 3} + S_{y 4} = M_{s} (a_{y} + g Φ) - F_{y}^{a e r o} \equiv F_{y} \\ S_{z 1} + S_{z 2} + S_{z 3} + S_{z 4} = M_{s} [a_{z} + g (1 - \frac{Φ^{2}}{2} - \frac{Θ^{2}}{2})] - F_{z}^{a e r o} \equiv F_{z} \end{array}$
Die gefederten Massenmomente werden als Reaktion auf die gefederten Massenkräfte bestimmt und nach Folgendem formuliert. ${\begin{array}{l} \frac{1}{2} T (S_{z 1} - S_{z 2} + S_{z 3} - S_{z 4}) + h (S_{y 1} + S_{y 2} + S_{y 3} + S_{y 4}) = Q_{x} \\ - a (S_{z 1} + S_{z 2}) + b (S_{z 3} + S_{z 4}) - h (S_{x 1} + S_{x 2} + S_{x 3} + S_{x 4}) = Q_{y} \\ \frac{1}{2} T (- S_{x 1} + S_{x 2} - S_{x 3} + S_{x 4}) + a (S_{y 1} + S_{y 2}) - b (S_{y 3} + S_{y 4}) = Q_{z} \end{array}$
In Anlehnung an 5 ist nun ein exemplarisches zweidimensionales Kraftdiagramm 500 der Fahrwerkskinematik und -dynamik dargestellt. Die Fahrwerkskinematik und -dynamik wird nach folgendem Schema formuliert ${\begin{array}{l} Z_{1} = Z_{C} - a Θ+ \frac{1}{2} T Φ \\ Z_{2} = Z_{C} - a Θ− \frac{1}{2} T Φ \\ \begin{array}{l} Z_{3} = Z_{C} + b Θ+ \frac{1}{2} T Φ \\ Z_{4} = Z_{C} + b Θ− \frac{1}{2} T Φ \end{array} & {\begin{array}{l} m_{i} {\ddot{z}}_{i} = - m_{i} g - S_{z i} + F_{z i} \\ S_{z i} = k_{s i} (z_{i} - Z_{i}) + c_{s i} ({\dot{z}}_{i} - {\dot{Z}}_{i}) \\ F_{z i} = k_{t i} (w_{i} - z_{i}) + c_{t i} ({\dot{w}}_{i} - {\dot{z}}_{i}) \end{array} \end{array}$
Es ist wünschenswert, den Laplace-Raum zu nutzen, da das spezifische Fahrwerksmodell vertikale Verschiebungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Radmittelpunkte beinhaltet. Die damit verbundenen Federungsgleichungen ermöglichen es, das gesamte System für vier Reifenkräfte einzigartig lösbar zu machen. Die Lösungen für die einzelnen Reifenkräfte können in Form von Laplace-Bildern bestimmt werden, wobei wiederum die Reifenkräfte wie folgt bestimmt werden. ${\begin{array}{l} {\bar{F}}_{z 1} = \frac{1}{2} {\frac{b {\bar{F}}_{z} - {\bar{F}}_{x} h - {\bar{Q}}_{y}}{a + b} + m_{f} ({\bar{a}}_{z 1} + {\bar{a}}_{z 2}) + \frac{2 A_{f} (\bar{Q_{x}} - h \bar{F_{y}})}{T}} \\ {\bar{F}}_{z 2} = \frac{1}{2} {\frac{b {\bar{F}}_{z} - {\bar{F}}_{x} h - {\bar{Q}}_{y}}{a + b} + m_{f} ({\bar{a}}_{z 1} + {\bar{a}}_{z 2}) + \frac{2 A_{f} (p) (\bar{Q_{x}} - h \bar{F_{y}})}{T}} \\ {\bar{F}}_{z 3} = \frac{1}{2} {\frac{a {\bar{F}}_{z} + {\bar{F}}_{x} h - {\bar{Q}}_{y}}{a + b} + m_{r} ({\bar{a}}_{z 3} + {\bar{a}}_{z 4}) + \frac{2 A_{r} (p) (\bar{Q_{x}} - h \bar{F_{y}})}{T}} & {\begin{matrix} A_{f} (p) = \frac{p c_{f} + k_{f}}{p (c_{f} + c_{r}) + k_{f} + k_{r}} \\ A_{r} (p) = \frac{p c_{r} + k_{r}}{p (c_{f} + c_{r}) + k_{f} + k_{r}} \end{matrix} \\ {\bar{F}}_{z 4} = \frac{1}{2} {\frac{a {\bar{F}}_{z} + {\bar{F}}_{x} h - {\bar{Q}}_{y}}{a + b} + m_{r} ({\bar{a}}_{z 3} + {\bar{a}}_{z 4}) + \frac{2 A_{r} (p) (\bar{Q_{x}} - h \bar{F_{y}})}{T}} \end{array}$
Wobei $\begin{array}{l} Q_{x} = I_{x x} [\frac{(x_{3} - x_{2}) A z 1}{Δ} + \frac{(x_{1} - x_{3}) A z 2}{Δ} + \frac{(x_{2} - x_{1}) A z 3}{Δ}] \\ Q_{y} = I_{y y} [\frac{(y_{3} - y_{2}) A z 1}{Δ} + \frac{(y_{1} - y_{3}) A z 2}{Δ} + \frac{(y_{2} - y_{1}) A z 3}{Δ}] \\ F_{z} = M_{s} [\frac{A z 1 (x_{2} y_{3} - x_{3} y_{2})}{Δ} + \frac{A z 2 (x_{3} y_{1} - x_{1} y_{3})}{Δ} + \frac{A z 3 (x_{1} y_{2} - x_{2} y_{1})}{Δ}] \\ Δ = x_{3} (y_{1} - y_{2}) + x_{1} (y_{2} - y_{3}) + x_{2} (y_{3} - y_{1}) \neq 0 \end{array}$
Azi - Vertikalbeschleunigung, gemessen an der Stelle (x_i , y_i ); i = 1, 2, 3
In Fortführung von 6 wird ein Flussdiagramm 600 des Verfahrens einer Ausführungsform für eine Reifennormalkraftschätzung basierend auf einem Beschleunigungsmesser dargestellt. In dieser exemplarischen Ausführungsform ist das Verfahren wirksam, um drei Beschleunigungsmessungen von drei Beschleunigungsmessern zu empfangen, die an der gefederten Masse eines Fahrzeugs 605 angebracht sind. Jede der drei Beschleunigungsmessungen kann eine x-, y- und z-Richtungskomponente beinhalten oder Vektorinformationen umfassen. Alternativ können die Informationen des Beschleunigungsmessers auch eine einzelne oder mehrere Richtungsbeschleunigungen beinhalten, wie beispielsweise nur z oder nur x.
Das Verfahren ist dann wirksam, um die vertikale und horizontale Kraft für mindestens eine Ecke der gefederten Masse des Fahrzeugs 610 zu schätzen. Das Verfahren ist dann wirksam, um eine normale Reifenkraft an einer Ecke als Reaktion auf die geschätzte vertikale und horizontale Kraft für diese Ecke 615 zu schätzen. Das Verfahren ist dann wirksam, um ein Steuersignal zu erzeugen, das die geschätzte normale Reifenkraft zum Koppeln mit einer Steuerung zur Verwendung in einer Steueranwendung, wie beispielsweise einer Traktionskontrolle oder dergleichen 620, anzeigt. Das Verfahren ist dann wirksam, um ein Steuerungssystem eines Fahrzeugs als Reaktion auf das Steuersignal zu steuern, wie beispielsweise ein Lenk- oder Bremssystem 625.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, doch der Umfang der Offenbarung ist einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Lehren im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Ausführung der Offenbarung, die in den abhängigen Ansprüchen definiert werden.

Claims

Fahrzeugsteuerungssystem, umfassend: • einen ersten Beschleunigungsmesser zum Messen einer ersten Beschleunigung an einem ersten Punkt; • einen zweiten Beschleunigungsmesser zum Messen einer zweiten Beschleunigung an einem zweiten Punkt; • einen dritten Beschleunigungsmesser zum Messen einer dritten Beschleunigung an einem dritten Punkt; • einen Prozessor zum Schätzen einer Reifennormalkraft als Reaktion auf die erste Beschleunigung, die zweite Beschleunigung und die dritte Beschleunigung; und • eine Steuerung zum Steuern des Fahrzeugs als Reaktion auf die Reifennormalkraft.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, worin die Steuerung Teil eines adaptiven Geschwindigkeitsregelsystems ist.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, worin die Steuerung Teil eines Antiblockiersystems ist.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, worin der erste Beschleunigungsmesser, der zweite Beschleunigungsmesser und der dritte Beschleunigungsmesser an einer gefederten Masse an einem Fahrzeug befestigt sind.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, worin der Prozessor ferner wirksam ist, um eine gefederte Massenkraft an einer Ecke eines Fahrzeugs und ein gefedertes Massenmoment an einem Schwerpunkt des Fahrzeugs zu schätzen, und worin die Reifennormalkraft als Reaktion auf die gefederte Massenkraft und das gefederte Massenmoment geschätzt wird.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, worin das Schätzen der Reifennormalkraft das Schätzen einer ersten normalen Reifenkraft an einer ersten Reifenposition und das Schätzen einer zweiten normalen Reifenkraft an einer zweiten Reifenposition beinhaltet.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, worin eine erste vertikale Komponente der ersten Beschleunigung und eine zweite vertikale Komponente der zweiten Beschleunigung verwendet werden, um die Reifennormalkraft an einer ersten Reifenposition zu schätzen.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, umfassend: • Einleiten eines Fahrzeugsteuerungssystems; • Messen einer ersten Beschleunigung an einem ersten Punkt, einer zweiten Beschleunigung an einem zweiten Punkt und einer dritten Beschleunigung an einem dritten Punkt, worin der erste Punkt, der zweite Punkt und der dritte Punkt Positionen auf einer gefederten Masse des Fahrzeugs sind; • Schätzen einer vertikalen Beschleunigung an einem vierten Punkt als Reaktion auf die erste Beschleunigung, die zweite Beschleunigung, die dritte Beschleunigung, worin sich der vierte Punkt auf einer ungefederten Masse des Fahrzeugs befindet, • Erzeugen eines Steuersignals als Reaktion auf die vertikale Beschleunigung; und • Steuern des Fahrzeugsteuerungssystems als Reaktion auf das Steuersignal.
Vorrichtung, umfassend: • einen ersten Beschleunigungsmesser zum Messen einer ersten Beschleunigung an einer ersten Stelle an einer gefederten Masse eines Fahrzeugs; • einen zweiten Beschleunigungsmesser zum Messen einer zweiten Beschleunigung an einer zweiten Stelle der gefederten Masse des Fahrzeugs; • einen dritten Beschleunigungsmesser zum Messen einer dritten Beschleunigung an einer dritten Stelle der gefederten Masse des Fahrzeugs; • einen Prozessor zum Schätzen einer Reifennormalkraft eines Reifens, der nicht das Fahrzeug als Reaktion auf die erste Beschleunigung, die zweite Beschleunigung und die dritte Beschleunigung ist; und • eine Steuerung zum Steuern des Fahrzeugs als Reaktion auf die Reifennormalkraft.
Vorrichtung nach Anspruch 9, worin der Prozessor ferner wirksam ist, um eine gefederte Massenkraft an einer Ecke eines Fahrzeugs und ein gefedertes Massenmoment an einem Schwerpunkt des Fahrzeugs zu schätzen, und worin die Reifennormalkraft als Reaktion auf die gefederte Massenkraft und das gefederte Massenmoment geschätzt wird.