DE10237462B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Schräglaufwinkeln mittels einer aktiven Lenkung und mittels einer die Radkraft messenden Sensorik - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Bestimmung eines Schräglaufwinkels (155) an wenigstens einem Rad eines Fahrzeugs, wobei
– im Fahrzeug ein aktives Lenksystem (120), und
– an den Rädern des Fahrzeugs eine Sensorik (140) zur Bestimmung von Kräften auf die entsprechenden Räder vorhanden ist, wobei zur Bestimmung des Schräglaufwinkels δ wenigstens die Verfahrensschritte
– Erzeugung eines modulierten zusätzlichen Lenkwinkels,
– Übermittlung des modulierten zusätzlichen Lenkwinkels an das aktive Lenksystem (120),
– selbsttätige Modulation des Lenkwinkels durch das aktive Lenksystem (120) durch Überlagerung des modulierten zusätzlichen Lenkwinkels auf einen im aktiven Lenksystem (120) vorhandenen Lenkwinkel,
– Erfassung der Kräfte an den einzelnen Rädern,
– Bestimmung des Schräglaufwinkels an wenigstens einem lenkbaren Rad des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den erfassten Kräften an den einzelnen Rädern in Reaktion auf die zusätzliche Lenkwinkelmodulation
vorgesehen sind.

Description

• Stand der Technik
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines Radzustands, inshesondere eines Schräglaufwinkels, an wenigstens einem lenkbaren Rad eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
• Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur Bestimmung von Reifenzuständen bekannt. Dabei werden die Reifenzustände vorzugsweise zur Berechnung von fahrdynamischen Größen herangezogen.
• In der DE 197 44 725 A1 wird erwähnt, dass aus den gemessenen Reifen-Seitenkräften und den Aufstandskräften die Schräglaufwinkel der Hinterräder bestimmt werden können. Weiterhin werden die beiden Schräglaufwinkel der Vorderachse, die einen Zusammenhang mit den Reifen-Seitenkräften aufweisen, gemeinsam mit anderen ermittelten Größen zur Berechnung des Lenkwinkels herangezogen.
• Die EP 0 945 319 B1 schlägt vor, den Schräglaufwinkel durch eine optische Aufnahme der Fahrzeugbewegung zu bestimmen.
• In der DE 40 31 316 C2 wird mit einem Steer-by-wire System (SbW) ein aktives Lenksystem vorgestellt, bei dem ein Stellglied zur Erzeugung eines Lenkwinkels aus unterschiedlichen Quellen elektrisch angesteuert wird. Das Resultat ist eine Überlagerung des Lenkwunsches des Fahrers durch einen zusätzlichen Lenkwinkel, der zur Verbesserung der Fahrzeugbewegungen im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts in einem Steuergerät erzeugt wird.
• Die DE 40 30 653 A1 beschreibt ein Verfahren, welches den Schräglaufwinkel und/oder die Seitenführungskraft eines gebremsten Fahrzeugs bestimmt, wobei ausgehend von einem vereinfachten Fahrzeugmodell und bei Verwendung der Radgeschwindigkeit, des Lenkwinkels, der Giergeschwindigkeit und des Hauptbremszylinderdrucks oder der Radbremsdrücke als Messgrößen die gesuchten Größen ermittelt werden.
• Aus der DE 100 59 689 A1 ist eine Fahrdynamik-Regelvorrichtung bekannt, die einen Schräglaufwinkeldifferenz-Vorhersageabschnitt zum Vorhersagen einer Differenz zwischen einem Schräglaufwinkel von Vorderrädern und einem Schräglaufwinkel von Hinterrädern aufweist.
• Mit der DE 199 12 169 A1 wird ein Steer-by-Wire Lenksystem beschrieben, welches aus einem elektronisch geregelten elektromotorischen Lenksteller, der am Lenkgetriebe der Vorderachse oder auch an beiden Vorderrädern angebracht ist, einem elektronischen Lenkregler und einer Feedback-Aktuatoreinheit besteht.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, aufgrund einer definierten Lenkwinkelüberlagerung unterschiedliche Fahrsituationen zu erzeugen, mit deren Hilfe man den Schräglaufwinkel im Vergleich zu bekannten Verfahren genauer bestimmen kann.
• Vorteile der Erfindung
• Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Bestimmung von Radzustandsgrößen an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs. Dabei ist vorgesehen, dass die Räder des Fahrzeugs mit einer Sensorik ausgestattet sind, die die an den Rädern auftretenden Kräfte erfassen. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Radzustandgrößen an wenigstens einem lenkbaren Rad eines mit einem aktiven Lenksystem ausgestatteten Fahrzeugs aufgrund der auf die einzelnen Räder wirkenden Radkräfte bestimmt werden.
• Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht nun darin, dass dem Lenkwinkel, der durch den Fahrer des Fahrzeugs oder aufgrund einer aktiven Lenkregelung eingestellt wird, ein modulierter zusätzlicher Lenkwinkel überlagert wird und eine Radzustandsgröße in Abhängigkeit von den Radkräften in Reaktion auf die Lenkwinkelüberlagerung ermittelt wird. Vorteilhaft wirkt sich auch die Verwendung einer periodischen Modulation des zusätzlichen Lenkwinkels aus.
• Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung findet dabei durch die mögliche Verwendung unterschiedlicher Sensoren zur Ermittlung der Radkräfte statt. So ist der Einsatz von Reifenlatschsensoren, Seitenwandtorsionssensoren oder Radlagersensoren denkbar, die die an die Räder angreifenden Kräfte erfassen.
• Eine Veränderung des Lenkwinkels führt ebenfalls zu einer Veränderung an der Radkraft des lenkbaren Rades. Um diese Veränderung der Radkraft zu erfassen, wird in einer weiteren Ausführungsform der zeitliche Verlauf der auf das Rad wirkenden Radkraft ermittelt. Dabei kann es bei einer periodische Variation des Lenkwinkels zu einer ebenfalls periodischen Reaktion im zeitlichen Verlauf der Veränderungen der Radkraft kommen.
• Daneben besteht eine besondere Weiterbildung darin, dass die Radzustandsgröße abhängig vom zeitlichen Verlauf der auf das Rad wirkenden Radkräfte bestimmt wird. Unter den Radkräften wird dabei in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vornehmlich die Seitenführungskraft verstanden.
• Vorteilhaft ist die Erfindung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik durch das aufgestellte Modell, das den zeitlichen Verlauf der Seitenführungskraft beschreibt. Dabei wird in dem Modell die Ursache für die Veränderung der Seitenführungskraft am Rad berücksichtigt, die durch den modulierten zusätzlichen Lenkwinkel hervorgerufen werden.
• Eine Konkretisierung des Modells zur Beschreibung des zeitlichen Verlaufs der Seitenführungskräfte wird durch einen Polynomansatz erreicht. Mit diesem Polynomansatz wird der zeitliche Verlauf der Seitenführungskraft, wie er von den Radkraft messenden Sensoren aufgenommen wird, beschrieben. Dabei wird im Polynom zwischen zwei unterschiedlichen Beiträgen zum absoluten Messwert der Seitenführungskraft unterschieden. Während der erste Beitrag F₀ die Seitenführungskraft repräsentiert, die ohne zusätzliche Lenkwinkelüberlagerung am Rad gemessen wird, stellt der zweite Beitrag ΔF die Änderungen der Seitenführungskräfte dar, die aufgrund der überlagerten zusätzlichen Lenkwinkelmodulation hervorgerufen werden. Dabei werden im Beitrag ΔF Kenngrößen ermittelt, die unmittelbar den zeitlichen Verlauf der Seitenführungskräfte beschreiben.
• Die mit dem Beitrag ΔF ermittelten Kenngrößen können in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dazu verwendet werden, auf die Radzustandsgrößen zu schließen. Besonders ist hierbei ist die Ermittlung des Schräglaufwinkels zu nennen.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aus den Radzustandsgrößen auf das Kraftschlusspotential zwischen Rad und Untergrund geschlossen werden kann. Dies ermöglicht es dem aktiven Lenksystem, zusätzliche Lenkwinkel zur Fahrstabilisierung an den lenkbaren Rädern einzustellen.
• Weitere Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• 1 zeigt die Aufsicht auf ein Fahrzeug mit den zu betrachtenden Richtungen und den entsprechenden Winkeln. In 2 ist schematisch die Funktionsweise der Bestimmung des Schräglaufwinkels in einem Blockschaltbild abgebildet. Die Schritte zur Ermittlung der notwendigen Kenngrößen, aus denen der Schräglaufwinkel abgeleitet werden kann, sind im Flussdiagramm der 3 dargestellt. 4 stellt eine Reifenkennlinie der Seitenführungskraft in Bezug zum Schräglaufwinkel dar.
• Ausführungsbeispiele
• In 1 ist zur Darstellung der unterschiedlich auftretenden Winkel beim Betrieb eines Fahrzeugs schematisch eine Aufsicht des Fahrzeug abgebildet. Dabei ist der Lenkwinkel δ zwischen der Stellung der Räder (y) und der Fahrzeuglängsachse (z) definiert. Der Winkelunterschied zwischen der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs (x) und der Stellung der Räder (y) wird als Schräglaufwinkel α bezeichnet. Aus der Differenz zwischen dem Schräglaufwinkel α und dem Lenkwinkel α ergibt sich der Schwimmwinkel β, falls das Fahrzeug nicht giert. Falls sich das Fahrzeug um die Fahrzeug-Hochachse dreht, ergeben sich folgende Beziehungen:

  

  mit l_V Abstand der Vorderachse zum Fahrzeugschwerpunkt
  l_H Abstand der Hinterachse zum Fahrzeugschwerpunkt
  · Gierrate
  V Fahrzeuggeschwindigkeit
• 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Bestimmung des Schräglaufwinkels α_V (155) an einem lenkbaren Rad eines Fahrzeugs mittels der Ansteuerung 125 eines aktiven Lenksystems 120. Bei dem aktiven Lenksystem handelt es sich dabei um ein System, dass eine Lenkung des Fahrzeugs unabhängig von den Lenkbewegungen des Fahrers erlaubt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines sog. Steer-by-wire (SbW) oder einer aktiven Lenkwinkelüberlagerung (EAS) erfolgen. Bei den aktiven Lenksystemen wird dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein zusätzlicher Lenkwinkel überlagert, der von einem Steuergerät erzeugt wird, wobei die Überlagerung sowohl auf elektronischem als auch auf mechanischem Wege stattfinden kann.
• Im gezeigten Beispiel wird zur Vereinfachung davon ausgegangen, dass das Fahrzeug mit einer Vorderachslenkung versehen ist und die Winkelbetrachtungen an der Vorderachse durchgeführt werden (Index V). Da ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen der Seitenführungskraft F_S (145) und dem Schräglaufwinkel α_V (155) feststellbar ist ( 4), kann durch die Aufnahme unterschiedlicher Seitenführungskräfte F_S (145) an den entsprechenden Rädern im Block 200 auf den Schräglaufwinkel α_V (155) geschlossen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die unterschiedlichen Seitenführungskräfte F_S (145) durch eine Variation des Lenkwinkels δ_V erzeugt. Dazu wird zunächst im Block 110 des Gesamtblocks 100 ein modulierter zusätzlicher Lenkwinkel Δδ_V erzeugt, der über eine Steuerleitung 125 an das aktive Lenksystem 120 weitergegeben wird. Von dort kann die Variation des Lenkwinkels δ_V selbsttätig nach einem vorher festgelegten Schema durchgeführt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Modulation ein sinusförmiger Verlauf der Lenkwinkelüberlagerung Δδ_V gemäß ΔδV(t) = δ1sin(ωt)gewählt. Gleichzeitig mit der Ansteuerung 125 des aktiven Lenksystems 120 wird der zeitliche Verlauf der Lenkwinkelmodulation zur Berücksichtigung bei der Ermittlung des Schräglaufwinkels α_V (155) an den Block 130 übermittelt. Im Block 130 wird neben der Lenkwinkelmodulation der zeitliche Verlauf der Seitenführungskräfte F_S (145) durch eine geeignete Sensorik 140 an den entsprechenden Rädern aufgenommen. Für die Aufnahmesensorik 140 stehen verschiedene Sensoren, wie ein Reifenlatschsensor, ein Seitenwandtorsionssensor oder ein Radlagersensor zur Verfügung. Dabei liefern beim Reifenlatschsensor einzelne Sensorelemente im Reifen über die mechanische Verformung Aussagen über die am Rad angreifenden Kräfte. Bei der Verwendung eines Seitenwandtorsionssensors dagegen werden die Radkräfte aus der elastischen Verformung der Reifenseitenwand aufgrund der Messung des B-Feldes bestimmt, die von magnetischen Partikeln erzeugt werden, die in den Reifen beispielsweise durch ein Vulkanisierungsverfahren eingebracht wurden. Beim Radlagersensor wird die elastische Verformung kraftführender Bauteile des Radmoduls mittels Dehnungsstreifen erfasst.
• Durch die Verarbeitung der Informationen aus den miteinander korrelierten zeitlichen Verläufen der Lenkwinkelmodulation (110) und der Seitenführungskraftvariation kann auf den Schräglaufwinkel α_V (155) geschlossen und an geeignete Systeme 150 zur Weiterverarbeitung übermittelt werden.
• Die Ermittlung des Schräglaufwinkels erfolgt anhand eines Programms im Block 130 der 2, welches als Flussdiagramms in 3 abgebildet ist. Nach dem Start des Programms wird im Schritt 300 neben dem zeitlichen Verlauf der Lenkwinkelüberlagerung Δδ_V auch der zeitliche Verlauf der Seitenführungskraft F_S (145) an wenigstens einem Rad aufgenommen. Die Aufnahme erfolgt dabei über wenigstens drei Messwerte, die den zeitlichen Verlauf widergeben. Im Schritt 320 wird aus dem so ermittelten zeitlichen Verlauf der Seitenführungskraft F_S (145) der Anteil ΔF herausgefiltert, der als Reaktion auf die Lenkwinkelüberlagerung Δδ_V über die Sensorik der Räder messbar ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der zeitlich gemittelte Anteil der Seitenführungskräfte F_S (145) vom gemessenen Absolutwert abgezogen wird. Durch einen Polynomansatz gemäß ΔF = F1 * sin(ωt + β1) + F2 * sin(2ωt + β2) + höhere Ordnungstermewird in Schritt 340 ein Modell zur Beschreibung der erfassten Seitenkraftmodulation herangezogen. Zur optimalen Anpassung des Modells an den Messdatenverlauf werden die Parameter des Polynoms derart angepasst, dass eine optimale Übereinstimmung erreicht wird. Dies kann beispielsweise auch durch die Verwendung einer Lock-In Technik erfolgen. Mit Hilfe der so gewonnenen Parameter erfolgt anschließend in Schritt 360 die weitere Ermittlung des Schräglaufwinkels α_V (155). Die wichtigsten Parameter aus dem so entwickelten Polynom repräsentieren dabei:
  F₁ = Amplitude der Kraftoszillation aufgrund der zusätzlichen Lenkwinkelüberlagerung Δδ_V
  β₁ = Phasendifferenz zwischen der Anregung durch die Lenkwinkelüberlagerung Δδ_V und der resultierender Seitenführungskraft F_S
  F₂ = Amplitude der Kraftoszillation mit der doppelten Frequenz (2ω) aufgrund der zusätzlichen Lenkwinkelüberlagerung Δδ_V β
  ₂ = Phasendifferenz zwischen der Anregung durch die Lenkwinkelüberlagerung Δδ_V und der Kraftoszillation mit der doppelten Frequenz (2ω)
• Durch diesen Ansatz ergibt sich als Beispiel, dass bei einer streng linearen Übertragungsfunktion der Anregung auf das System, sich die Amplitude der Kraftoszillation F₂ mit der doppelten Frequenz (2ω) zu Null ergibt.
• Allgemein lässt sich durch die Anpassung des Polynoms an den zeitlichen Verlauf der Seitenführungskraft F_S (145) der Verlauf der Seitenkraft-Lenkwinkelkurve entwickeln (4). Durch diese Entwicklung ergibt sich ein Lenkwinkel δ₀ , bei dem keine Seitenkräfte F_S (145) auftreten, als Schnittpunkt mit der x-Achse. Bei bekanntem Lenkwinkel δ, wie er standardmäßig in einem Fahrzeug mit aktivem Lenksystem ermittelt wird, kann somit leicht über die Beziehung α_V = δ – δ₀ auf den Schräglaufwinkel α_V (155) geschlossen werden. Der so ermittelte Schräglaufwinkel α_V (155) kann anschließend an entsprechende Systeme 150 zur Weiterverarbeitung übermittelt werden.
• Um eine genaue Ermittlung des Schräglaufwinkels α_V (155) zu gewährleisten, kann das Programm in 3 zu verschiedenen Zeitpunkten gestartet und parallel in mehreren Programmabläufen durchlaufen werden. Durch diese gleichzeitig Abarbeitung des Programms mit unterschiedlichen Zeitverläufen kann ein quasi kontinuierliches zeitliches Verhalten des Schräglaufwinkels α_V (155) bestimmt werden.
• Neben dem Schräglaufwinkel α_V (155) lässt sich aus den Polynomparametern durch F₁/δ₁ auch grob auf das Kraftschlusspotential zwischen Reifen und Untergrund schließen. Tritt dabei ein negativer Wert des Verhältnisses F₁/δ₁ auf, so kann beispielsweise festgestellt werden, dass eine Erhöhung des Schräglaufwinkels α_V (155) eine Reduktion der Seitenführungskräfte F_S (145) nach sich zieht. In diesem Fall wurde das Seitenführungskraftmaximum schon überschritten.
• Weiterhin lässt sich ebenfalls die maximal absetztbare Seitenführungskraft aus den gewonnenen Erkenntnissen über den Schräglaufwinkel α_V (155) abschätzen, falls der aktuelle Lenkwinkel δ sich deutlich vom Ursprung der Kurve entfernt befindet.
• Für kleine Schräglaufwinkel besteht ein proportionaler Zusammenhang zwischen der resultierenden Seitenführungskraft F_S (145) und dem Schräglaufwinkel α_V (155). Dies kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel dazu genutzt werden, durch die Aufnahme zweier Lenkwinkel/Seitenführungskraft-Datensätze den Schräglaufwinkel α_V (155) zu ermitteln. Dabei werden dem Lenkwinkel δ zwei unterschiedliche, zusätzliche Lenkwinkel Δδ_{V 1} und Δδ_{V 2} durch den Block 110 (2) überlagert. Als Resultat dieser Überlagerung werden in Schritt 300 (3) zwei Lenkwinkel/Seitenführungskraft-Datensätze erfasst. In diesem speziellen Fall ist jedoch keine Bildung des zeitlichen Mittelwertes der Seitenführungskraft F_S (145) in Schritt 320 notwendig. Mit den beiden Datensätzen lässt sich mathematisch in Schritt 340 eine Gerade als Modell für das Verhalten des Schräglaufwinkels in Abhängigkeit von der Seitenführungskraft entwickeln. Die so entwickelte Gerade kann anschließend im Schritt 360, entsprechend dem vorherigen Ausführungsbeispiel, dazu verwendet werden, den Lenkwinkel δ₀ zu bestimmen, bei dem keine Seitenführungskräfte auftreten. Wie dargestellt, lässt sich daraus folgend der Schräglaufwinkel α_V (155) aus dem Lenkwinkel δ₀ und dem aktuellen Lenkwinkel δ gemäß α_V = δ – δ₀ ermitteln.
• Besteht in einem weiteren Ausführungsbeispiel durch das aktive Lenksystem 120 die Möglichkeit, an den einzelnen lenkbaren Rädern des Fahrzeugs unterschiedliche zusätzliche Lenkwinkelmodulationen durchzuführen, so kann das beschriebene Verfahren zur Ermittlung des Schräglaufwinkels α_V (155) individuell an jedem einzelnen lenkbaren Rad durchgeführt werden.
• In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann durch ein aktives Lenksystem wie beispielsweise durch das Steer-by-wire (SbW) unabhängig voneinander an jedem einzelnen lenkbaren Rad eine zusätzliche Lenkwinkelmodulation durchgeführt werden.
• Dadurch können die Schräglaufwinkel individuell für jedes lenkbare Rad ermittelt werden.
• Mit anderen Worten würde ein Ausführungsbeispiel für eine Vierradlenkung in Verbindung mit Radkraft messender Sensorik folgendermaßen lauten:
  Können nun gleichzeitig vier Räder unabhängig voneinander gelenkt werden, besteht somit die Möglichkeit bei allen vier Rädern gleichzeitig die Schräglaufwinkel zu ermitteln. Geht man im Folgenden davon aus, dass die Schräglaufwinkel α aller vier Räder bekannt sind, kann man sehr einfach und entsprechend gut den Schwimmwinkel β und die Gierrate ψ des Fahrzeuges bestimmen. In einem ersten Schritt wird das lineare Einspurmodell (nach M-Mitschke: Dynamik der Kraftfahrzeuge) auf ein Zweispurmodell erweitert.

V

Betrag der Fahrzeugschwerpunktgeschwindigkeit

Vx

Geschwindigkeit in Fahrzeuglängsachse

Vy

Geschwindigkeit quer zur Fahrzeuglängsachse

·

Gierrate

δ

Lenkwinkel

l_v

Abstand zwischen Vorderachse und Fahrzeugschwerpunkt

1_h

Abstand zwischen Hinterachse und Fahrzeugschwerpunkt

s_v

halbe Spurweite vorne

s_h

halbe Spurweite hinten

s

mittlere halbe Spurweite

v

vorne

h

hinten

r

rechts

l

links

• Ganz allgemein gilt:

  
• Da nach Voraussetzung die jeweiligen Schräglaufwinkel α und die Lenkwinkel δ bekannt sind, sind die Größen b bestimmt. Im Folgenden wird nun gezeigt, wie mittels dieser Größen beispielsweise der Schwimmwinkel berechnet wird.
• Wird nun Gl. 1 zu Gl. 2 addiert ergibt dies in erster linearer Näherung:

  
• Ebenso folgt aus der Summe von Gl. 3 und Gl. 4.
• 
• Addiert man nun (5) und (6) ergibt sich:

  
• Diese Näherung ist besonders dann sehr gut, falls sich die vordere und die hintere Spurweiten nicht besonders unterscheiden und Vx noch wesentlich größer ist als s ·. Dies ist in stabilen Fahrsituationen gewährleistet. Formt man nun Gl. 7 nach dem Schwimmwinkel β um, kommt man zu folgendem Ergebnis:

  
• Der letzte Term ist zwar recht klein, kann aber als Korrekturterm in den Algorithmus aufgenommen werden. Auf diese Weise erhält man sehr gute Näherungswerte für den Schwimmwinkel.
• Mit einer ähnlichen Vorgehensweise kann man die Gierrate bestimmen: In einem ersten Schritt werden die Gl. 1 und Gl. 4, als auch Gl. 2. und Gl. 3 zu der Gl. 9 bzw. Gl. 10 addiert:

  
• Dies sind bekannte Gleichungen, die dem linearen Einspurmodell entsprechen. Wird nun die Differenz von Gl. 9 und Gl. 10 gebildet, erhält man:

  
• Unter der Annahme (bzw. aufgrund der Kenntnis) von Vx kann aus Gl. 11 leicht die Gierrate berechnet werden.
• Um eine Vibration aufgrund der aktiven Lenkeingriffe zu verhindern, kann bei einer Einzelradlenkung vorgesehen werden, die Lenkwinkel an den Rädern gegenphasig zu modulieren. Somit können die Amplituden und die Phasen der Lenkwinkelmodulation so geregelt werden, dass sich die hieraus resultierenden Seitenführungskräfte gegenseitig kompensieren.
• Die obigen Aussagen treffen insbesondere dann zu, falls alle Räder separat gelenkt werden können. Besteht aber die Möglichkeit, z.B. nur die beiden Vorderräder separat anzusteuern, ergeben sich ähnliche Gleichungen. Hierzu müssen Gl. 1 und Gl. 4 addiert werden:

  
• Dies ergibt näherungsweise:

  

  solange der Term s · noch klein gegen Vx ist. Bildet man aber die Differenz Gl.1 – Gl.4, erhält man folgenden Term:

  
• Dies ergibt näherungsweise:

  
• Hieraus folgt:

  
• Somit ergibt sich mittels Gl. 13: (sv ·/Vx) = (bvl – bvr)/(bvl + bvr) (17)
• Diese Bestimmungsgleichungen werden nun Bestandteil eines Schätzers der Fahrzeugbewegung.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Schräglaufwinkels (155) an wenigstens einem Rad eines Fahrzeugs, wobei – im Fahrzeug ein aktives Lenksystem (120), und – an den Rädern des Fahrzeugs eine Sensorik (140) zur Bestimmung von Kräften auf die entsprechenden Räder vorhanden ist, wobei zur Bestimmung des Schräglaufwinkels δ wenigstens die Verfahrensschritte – Erzeugung eines modulierten zusätzlichen Lenkwinkels, – Übermittlung des modulierten zusätzlichen Lenkwinkels an das aktive Lenksystem (120), – selbsttätige Modulation des Lenkwinkels durch das aktive Lenksystem (120) durch Überlagerung des modulierten zusätzlichen Lenkwinkels auf einen im aktiven Lenksystem (120) vorhandenen Lenkwinkel, – Erfassung der Kräfte an den einzelnen Rädern, – Bestimmung des Schräglaufwinkels an wenigstens einem lenkbaren Rad des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den erfassten Kräften an den einzelnen Rädern in Reaktion auf die zusätzliche Lenkwinkelmodulation vorgesehen sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich – bei der Sensorik (140) zur Bestimmung von Kräften auf die Räder um – einen Reifenlatschsensor, – einen Seitenwandtorsionssensor, oder – einen Radlagersensor und/oder – bei den Kräften an den Rädern um eine Seitenführungskraft handelt.
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Reaktion auf einen modulierten zusätzlichen Lenkwinkel der zeitliche Verlauf der auf das Rad wirkenden Radkraft erfasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schräglaufwinkel abhängig von dem erfassten zeitlichen Verlauf der auf das Rad wirkenden Radkräfte ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modell (420) aufgestellt wird, das die zeitliche Veränderung der Seitenführungskraft in Reaktion auf die modulierten zusätzlichen Lenkwinkel berücksichtigt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell (420) zur Beschreibung des zeitlichen Verlaufs der Seitenführungskraft durch einen zumindest die folgenden Faktoren enthaltenden Polynomansatz gebildet wird: zeitlicher Verlauf der Seitenführungskräfte = F0 + ΔF = F0 + F1 * sin(ωt + β1) + F2 * sin(2ωt + β2) + höhere Ordnungsterme,wobei F₀ die Seitenführungskräfte ohne Lenkradüberlagerung und F₁, F₂, β₁, β₂ Kenngrößen des durch den modulierten zusätzlichen Lenkwinkel erzeugten zeitlichen Verlaufs der Seitenführungskräfte ΔF darstellen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den ermittelten Kenngrößen des zeitlichen Verlaufs der Seitenführungskräfte auf den Schräglaufwinkel geschlossen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Schräglaufwinkel das Kraftschlusspotential zwischen Rad und Untergrund ermittelt wird.
9. Vorrichtung zur Bestimmung eines Schräglaufwinkels an wenigstens einem Rad eines Fahrzeugs, wobei – im Fahrzeug ein aktives Lenksystem (120), und – an den Rädern des Fahrzeugs eine Sensorik (140) zur Bestimmung von Kräften auf die entsprechenden Räder vorhanden ist, wobei zur Bestimmung des Schräglaufwinkels – Mittel (110) zur Erzeugung eines modulierten zusätzlichen Lenkwinkels, – Mittel (125) zur Übermittlung des modulierten zusätzlichen Lenkwinkels an das aktive Lenksystem, – Mittel (120) zur selbsttätigen Modulation des Lenkwinkels durch das aktive Lenksystem durch Überlagerung des modulierten zusätzlichen Lenkwinkels auf einen im aktiven Lenksystem vorhandenen Lenkwinkel, – Mittel (140) zur Erfassung der Kräfte an den einzelnen Rädern, – Mittel (100) zur Bestimmung des Schräglaufwinkels an wenigstens einem lenkbaren Rad des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den erfassten Kräften an den einzelnen Rädern in Reaktion auf die zusätzliche Lenkwinkelmodulation vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (140) vorhanden sind, die in Reaktion auf einen modulierten zusätzlichen Lenkwinkel (110) den zeitlichen Verlauf der auf das Rad wirkenden Radkraft erfassen.