DE19615311A1

DE19615311A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer die Fahrzeugbewegung repräsentierenden Bewegungsgröße

Info

Publication number: DE19615311A1
Application number: DE19615311A
Authority: DE
Inventors: Anton Van Dipl Ing Dr Zanten; Rainer Dr Erhardt; Friedrich Dipl Ing Kost; Uwe Dipl Ing Hartman; Thomas Dipl Ing Ehret; Werner Dipl Ing Urban
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2016-04-19
Also published as: EP0832018A1; KR19990022996A; US6259973B1; JPH11514610A; DE19615311B4; WO1997039928A1

Description

Stand der Technik

Systeme zur Regelung des Verhaltens von Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik in vielerlei Modifikationen be kannt. So kennt man beispielsweise Antiblockierregelungs systeme sowie Antriebsschlupfregelungssysteme, die darauf abzielen, das gewohnte Fahrzeugverhalten weitgehend auch in längsdynamisch kritischen Situationen aufrechtzuerhalten. Desweiteren kennt man auch Regelungssysteme, wie die gesteu erte oder geregelte Allradlenkung, die Fahrwerkregelung oder die Fahrdynamikregelung. Diese Systeme sollen das Fahrzeug so beeinflussen, daß es auch in querdynamisch kritischen Si tuationen sein gewohntes Fahrverhalten zeigt.

Allen obengenannten Systemen ist gemein, daß im allgemeinen aus Meß- und Schätzgrößen Sollgrößen bestimmt werden. Durch einen Vergleich dieser Sollgrößen mit Istwerten, die bei spielsweise mittels Sensoren bestimmt werden, werden Stell größen ermittelt. Mit Hilfe dieser Stellgrößen werden sich im Fahrzeug befindliche Aktuatoren angesteuert. Durch den von den Aktuatoren ausgeführten Eingriff wird das Verhalten des Fahrzeuges so beeinflußt, daß sich der Istwert der vor gegebenen Sollgröße annähert.

Für die obengenannten Systeme ist die Querbeschleunigung als Meßgröße von unterschiedlicher Bedeutung. Bei einigen der obengenannten Systeme wird eine vorhandene Querbeschleuni gung dergestalt berücksichtigt, daß bei vorhandener Querbe schleunigung in Abhängigkeit ihres Wertes die zur Betätigung der Aktuatoren ermittelten Stellgrößen korrigiert werden.

So zeigt z. B. die DE-OS 34 21 732 ein Antiblockierregel system, mit dem das Fahrverhalten eines Fahrzeuges während eines Bremsvorganges bei einer Kurvenfahrt verbessert wird. Hierzu ist dieses Antiblockierregelsystem zusätzlich mit ei nem Querbeschleunigungssensor ausgestattet, dessen Meßwert während des Bremsvorganges mit einem Schwellwert verglichen wird. Bei Überschreiten dieses Schwellwertes durch den Meß wert des Querbeschleunigungssensor wird das Einlaßventil für die Hinterachse so angesteuert, daß wenigstens eine Zeit lang der Bremsdruck in den Radbremszylinder der Hinterachse nur gering bzw. nicht erhöht wird. In diesem Fall behält die Hinterachse nahezu die volle Seitenstabilität, wodurch das Fahrverhalten des Fahrzeuges während des Bremsvorganges bei einer Kurvenfahrt verbessert wird.

Ebenso zeigt die DE-OS 34 21 700 ein Antiblockierregel system, welches mit einem Querbeschleunigungssensor ausge stattet ist. Wie allgemein bekannt, können bei Fahrbahnen mit stark asymmetrischen Reibbeiwerten aufgrund einer durch ein Antiblockierregelsystem durchgeführten Bremsung erheb liche Giermomente auftreten, da die Räder der Fahrzeugseite mit trockenen Fahrbahn greifen und das Fahrzeug verzögern, die Räder auf der Fahrzeugseite mit der glatten Fahrbahn je doch nicht. Um in diesem Fall die hohen Giermomente zu ver meiden, wird der Bremsdruck am Rad mit höherem Reibbeiwert in Abhängigkeit vom Bremsdruck am Rad mit niedrigerem Reib beiwert begrenzt. Allerdings treten dieselben unterschied lichen Bremskräfte auch bei Kurvenbremsungen auf, bei denen gleichzeitig eine hohe Querbeschleunigung vorliegt. In die sem Fall ist jedoch eine Giermomentenbegrenzung, die zu Be ginn der Abbremsung nicht die optimalen Bremskräfte zuläßt, schädlich. Um die beiden vorgenannten Situationen, zum einen Bremsung in einer Kurve, zum anderen Bremsung auf einer Fahrbahn mit stark asymmetrischen Reibbeiwerten, unterschei den zu können, wird ein bekanntes Antiblockierregelsystem mit einem Querbeschleunigungssensor ausgestattet. Der Meß wert des Querbeschleunigungssensors wird mit einer vorgege benen Querbeschleunigungsschwelle verglichen. Bei Über schreiten der Querbeschleunigungsschwelle, d. h. wird auf Durchfahren einer Kurve erkannt, wird ein weiterer Druck aufbau am Rad mit höherem Reibbeiwert zugelassen. Somit wird die Giermomentenbegrenzung verändert bzw. u. U. teilweise aufgehoben. Durch den eingefügten Querbeschleunigungssensor wird demzufolge zum einen die gewünschte Fahrstabilität bei Kurvenbremsung und zum anderen die gewünschte Verbesserung der Beherrschbarkeit auf asymmetrischen Fahrbahnen erreicht.

Zusätzlich zu den Antiblockierregelungssystemen kann die Querbeschleunigung auch bei Antriebsschlupfsystemen von Be deutung sein. Die DE-PS 34 17 423 beschreibt eine Vortriebs regelungseinrichtung für ein Fahrzeug, bei der die Reduzie rung des Motordrehmomentes in Abhängigkeit einer gemessenen Querbeschleunigung vorgenommen wird. Hierbei wird in Abhän gigkeit eines Vergleiches des gemessenen Wertes der Querbe schleunigung mit einem vorgegebenen Wert für die Querbe schleunigung entschieden, ob die Reduzierung des Motor drehmomentes zum einen bereits vorgenommen wird, wenn ein angetriebenes Fahrzeugrad eine Durchdrehneigung zeigt oder zum anderen erst dann, wenn beide angetriebenen Fahrzeugrä der Durchdrehneigung zeigen.

Wie bereits oben schon erwähnt wird u. a. auch in der Fahr werkregelung die Querbeschleunigung berücksichtigt. So wird in der DE-OS 41 21 954 ein Verfahren zur Gewinnung der Gier geschwindigkeit und/oder Quergeschwindigkeit beschrieben, welches beispielsweise bei der Fahrwerkregelung zum Einsatz kommt. Zu diesem Zweck werden die Querbeschleunigung und die Lenkwinkel der beiden Achsen mittels Sensoren gemessen. Aus gehend von diesen Meßgrößen wird unter Verwendung eines Zu standsschätzers die Giergeschwindigkeit und die Fahrzeug quergeschwindigkeit geschätzt. Diese Größen können dann im Rahmen einer Fahrwerkregelung weiterverarbeitet werden.

Auch bei Fahrdynamikregelungssystemen ist die Querbeschleu nigung von Bedeutung. Ein solches System zeigt beispiels weise die DE-OS 42 43 717. In dieser Schrift wird ein Ver fahren zur Regelung der Fahrzeugstabilität beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein Giergeschwindigkeits-Sollwert er mittelt und ein Giergeschwindigkeits-Istwert gemessen. Aus dem Vergleich beider Größen erhält man die Abweichung des Istwerts vom Sollwert. In Abhängigkeit dieser Abweichung werden Bremsdrucksteuerventile dergestalt angesteuert, daß ein zusätzliches Giermoment erzeugt wird, um den Istwert dem Sollwert anzugleichen. Die Schrift zeigt 2 Möglichkeiten, wie man den Giergeschwindigkeits-Sollwert berechnen kann. Zum einen zeigt sie, wie man ausgehend vom Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit den Giergeschwindigkeits-Soll wert berechnen kann. Diese Art der Berechnung gilt für den linearen Bereich. Gleichzeitig zeigt die Schrift, daß der Giergeschwindigkeits-Sollwert ebenfalls in Abhängigkeit der Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden kann. Diese Art der Berechnung gilt für den nichtlinearen Bereich.

In der in der Automobiltechnischen Zeitschrift (ATZ) 96 (1994) Heft, auf den Seiten 674 bis 689 erschienenen Veröf fentlichung "FDR- Die Fahrdynamikregelung von Bosch" wird ebenfalls ein Fahrdynamikregelungssystem beschrieben. Diesem Artikel entnimmt der Fachmann beispielsweise im Bild 5 auf der Seite 677, daß u. a. zur Bestimmung von Schätzgrößen die mittels eines Querbeschleunigungssensors gemessene Querbeschleunigung verwendet wird (siehe hierzu Bild 4 auf derselben Seite).

Anhand der oben aufgeführten Beispiele ist erkennbar, daß der Querbeschleunigung als Meßgröße im Zusammenhang mit der Regelung des Fahrzeugverhaltens eine große Bedeutung zu kommt. U.U. führt eine gemessene und mit Fehlern behaftete Querbeschleunigung zu einem Fehlverhalten der Regelung.

Im Normalfall wird die Querbeschleunigung mittels eines Querbeschleunigungssensors gemessen. Diese Messung der Quer beschleunigung findet in einem Inertialsystem statt. Somit gehen in den Wert der gemessenen Querbeschleunigung neben den Querkräften, die am Fahrzeug aufgrund der Fahrzeugbewe gung angreifen, auch die Kräfte ein, die durch eine querge neigte Fahrbahn verursacht werden. Dagegen liegen den oben beschriebenen Regelverfahren zur Berechnung von benötigten Größen für gewöhnlich fahrbahnfeste Koordinatensysteme zu grunde. Solche fahrbahnfesten Koordinatensysteme haben die Eigenschaft, daß in ihnen die Fahrbahn keine Querneigung aufweist, und die darin verwendete Querbeschleunigung folg lich auch keine Anteile aufweist, die durch eine Querneigung der Fahrbahn hervorgerufen werden. Aufgrund dieser Situation - gemessene Querbeschleunigung in einem Inertialsystem und benötigte Querbeschleunigung in einem fahrbahnfesten Koordi natensystem - würde man einen Fehler machen, wenn man die in dem Inertialsystem gemessene Querbeschleunigung direkt, ohne Umrechnung in dem fahrbahnfesten Koordinatensystem verwenden würde.

In der DE-PS 43 25 413 ist ein Verfahren zur Bestimmung das Fahrverhalten charakterisierender Größen beschrieben, bei dem diese Problematik, Verwendung einer in einem Inertial system gemessenen Querbeschleunigung in einem fahrbahnfesten Koordinatensystem, berücksichtigt wird. Ausgangspunkt dieses Verfahrens sind hierfür Bewegungsgleichungen, die die Quer bzw. Längsdynamik des Fahrzeugs in der Ebene beschreiben. Diese Bewegungsgleichungen werden durch auf einem Fahrzeug modell beruhenden Meßgleichungen ergänzt. In diesem Ansatz ist die Querneigung der Fahrbahn als Zustandsgröße berück sichtigt. Somit können die das Fahrverhalten charakterisie renden Größen unter Berücksichtigung der Querneigung der Fahrbahn bestimmt werden. Als Meßgrößen gehen in dieses Ver fahren die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Längsbeschleu nigung des Fahrzeuges, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Lenkwinkel sowie die Raddrehzahlen der einzelnen Räder verwendet. Das Verfahren dient u. a. der Berechnung des Schwimmwinkels.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, bestehende Sy steme zur Regelung von die Fahrzeugbewegung repräsentie renden Größen dahingehend zu optimieren, daß bei der Erfas sung der Querbeschleunigung die Querneigung der Fahrbahn be rücksichtigt wird. Die ermittelte Querneigung der Fahrbahn kann somit zur Korrektur der im einem Inertialsystem gemes senen und in einem fahrbahnfesten Koordinatensystem verwen deten Querbeschleunigung herangezogen werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie mit dem entspre chenden Verfahren ist eine gute Beherrschbarkeit des Fahr zeuges möglich. Weitere Vorteile ergeben sich auch in Ver bindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Zeich nung sowie Beschreibung des Ausführungsbeispieles.

Zeichnung

Die Zeichnung besteht aus den Fig. 1 bis 10. In den Fig. 1 bis 5 wird der der Erfindung zugrundeliegende physika lische Sachverhalt aufgezeigt. Anhand von Fig. 6 wird das Konzept des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens zur Be stimmung der Querneigung der Fahrbahn dargestellt. Die Fig. 7 bis 9 zeigen Blockschaltbilder zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Regelungssystems in verschiedenen Detai liertheitsgraden. Fig. 10 stellt in einem Flußdiagramm den Ablauf des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens dar. Es sei darauf hingewiesen, daß Blöcke mit derselben Bezeichnung in unterschiedlichen Figuren dieselbe Funktion haben.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung geht von Regelungssystemen aus, mit denen das Fahrzeugverhalten beeinflußt werden kann. Beispielsweise seien hier genannt: Antiblockierregelungssysteme, Antriebs schlupfregelungssysteme, Systeme für die Fahrwerkregelung oder die Fahrdynamikregelung. All diesen Systemen ist ge mein, daß die von ihnen vorgenommene Regelung bezüglich ei nes fahrbahnfesten Koordinatensystems abläuft.

Falls bei einem dieser Systeme die Querbeschleunigung in ir gendeiner Art und Weise in die Regelung eingeht, und diese mittels eines Querbeschleunigungssensors gemessen wird, so kann man aufgrund der Tatsache einen Fehler machen, daß die Querbeschleunigung mittels eines Querbeschleunigungssensors in einem Inertialsystem gemessen, die Querbeschleunigung jedoch in einem fahrbahnfesten Koordinatensystem benötigt wird.

Um dies zu verdeutlichen, soll der physikalische Sachverhalt betrachtet werden. Der Querbeschleunigungssensor mißt im Inertialsystem eine Querbeschleunigung, die diesen in Fahr zeugquerrichtung angreifenden Kräften proportional ist. So mit geht in diese gemessene Querbeschleunigung neben den Querkräften, die am Fahrzeug aufgrund der Fahrzeugbewegung angreifen und die für die jeweilige Regelung im fahrbahn festen Koordinatensystem von Bedeutung sind, auch die Hang abtriebskraft ein, die durch die Querneigung der Fahrbahn zustandekommt. Nimmt man keine Korrektur der gemessenen Querbeschleunigung vor, so führt diese Hangabtriebskraft zu Fehlern in der jeweiligen Regelung. Die Fehler in der jewei ligen Regelung kommen dadurch zustande, daß die im Inertial system gemessene Querbeschleunigung Anteile aufweist, die durch die Hangabtriebskraft zustande kommen, die Fahrbahn im fahrbahnfesten Koordinatensystem jedoch keine Querneigung aufweist, und die somit für die Regelung benötigte Querbe schleunigung keine Anteile aufweisen darf, die durch die Hangabtriebskraft bzw. durch die Querneigung der Fahrbahn zustande kommen. Durch eine Transformation der im Inertial system gemessenen Querbeschleunigung in das fahrbahnfeste Koordinatensystem kann man erreichen, daß der aufgrund der Querneigung der Fahrbahn zustandekommende Anteil der Querbe schleunigung eliminiert wird.

Zur Veranschaulichung sei hierzu auf die Bilder 1a bzw. 1b der Fig. 1 verwiesen.

In beiden Bildern ist ein Fahrzeug dargestellt, welches eine stationäre Kurvenfahrt auf einer quergeneigten Fahrbahn be schreibt. In Bild 1a ist die Fahrbahn so quergeneigt, daß die dadurch entstehende Mangabtriebskraft Fh der aufgrund der Kurvenfahrt entstehenden Zentrifugalkraft Fz entgegenge setzt gerichtet ist. Das heißt, aufgrund der quergeneigten Fahrbahn ist der Wert der Querbeschleunigung, der durch den Querbeschleunigungssensor gemessen wird, im Betrag kleiner als der Wert, der eigentlich aufgrund der Kurvenfahrt zu er warten wäre.

Fig. 1b zeigt den Fall, daß aufgrund der quergeneigten Fahrbahn die Hangabtriebskraft Fh und die Zentrifugalkraft Fz gleichgerichtet sind. In diesem Fall mißt der Querbe schleunigungssensor eine Querbeschleunigung, die im Betrag größer ist als die, die man aufgrund der Kurvenfahrt erwar ten würde.

In beiden Fällen ist folglich der mittels des Querbeschleu nigungssensors gemessene Wert der Querbeschleunigung durch einen Querbeschleunigungsanteil, der durch die Hangabtriebs kraft zustandekommt, verfälscht.

In Fig. 2 ist die stationäre Kurvenfahrt eines Fahrzeuges in einer horizontalen Ebene gezeigt. Bei der stationären Kurvenfahrt in einer horizontalen Ebene tritt am Fahrzeug als einzige Querkraft die Zentrifugalkraft Fz auf. Durch die Zentrifugalkraft Fz entsteht die Zentrifugalbeschleunigung, die von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl und dem Kurven radius r der Kurve abhängt, die das Fahrzeug durchfährt. Für die Zentrifugalbeschleunigung az gilt beispielsweise:

az = vl _* vl/r, (1)

die in diesem Fall (Schwimmwinkel = Null) gleichzeitig die Querbeschleunigung ayin ist. ayin stellt die in diesem Fall mit einem Querbeschleunigungssensor gemessene Querbeschleu nigung dar. Fig. 2 zeigt weiter, daß das Fahrzeug aufgrund der Kurvenfahrt eine Drehbewegung um seine Hochachse mit der Gierrate omega ausführt. Die Gierrate omega läßt sich in diesem Fall, wie die nachfolgende Gleichung zeigt, durch die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl und der Kurvenradius r be schreiben:

omega = vl/r (2)

Bei einer stationären Kurvenfahrt in einer horizontalen Ebene besteht zwischen der Querbeschleunigung ayin, in die sem Fall die Zentrifugalbeschleunigung az, und der Gierrate omega allgemein ein linearer Zusammenhang. Dieser kann bei spielsweise aus den obigen Gleichungen (1) und (2) hergelei tet werden:

ayin = az = vl _* omega. (3)

Dieser Zusammenhang ist in Fig. 3 dargestellt. Die im Schaubild eingezeichnete Gerade unterteilt die Ebene in zwei Bereiche, die mit "schieben" bzw. "schleudern" bezeichnet sind. Im Bereich "schieben" liegt ein stabiles Verhalten des Fahrzeuges vor. Im Bereich "schleudern" liegt dagegen ein instabiles Verhalten des Fahrzeuges vor. Durch Erfassung der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, der Querbeschleunigung ayin und der Gierrate omega erhält man einen beliebigen Punkt in dieser Ebene, der das Verhalten des Fahrzeuges beschreibt. Punkte in der Teilebene "schieben" sind dadurch gekennzeich net, daß die Gierrate omega kleiner ist, als man aufgrund der Werte der Querbeschleunigung ayin und der Fahrzeuglängs geschwindigkeit vl erwarten dürfte. Punkte in der Teilebene "schleudern" sind dadurch gekennzeichnet, daß die Gierrate omega größer ist, als man aufgrund der Werte der Querbe schleunigung ayin und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl erwarten dürfte. Folglich liegt in der Teilebene "schieben" ein untersteuerndes Verhalten des Fahrzeuges vor. Im Teilbe reich "schleudern" dagegen ein übersteuerndes Verhalten des Fahrzeuges.

Beschreibt das Fahrzeug eine stationäre Kurvenfahrt auf ei ner quergeneigten Fahrbahn, so treten zum einen die Zentri fugalbeschleunigung az und zum anderen eine Querbeschleuni gungskomponente ayoff, die aufgrund der quergeneigten Fahr bahn zustandekommt, auf. Die Querbeschleunigungskomponente ayoff wird durch die Gravitationskonstante g und den Quer neigungswinkel alpha der Fahrbahn beschrieben. Für die Quer beschleunigungskomponente gilt beispielsweise der Zusammen hang

ayoff = g _* sin(alpha). (4)

In dem in Bild 1a dargestellten Fall mißt der Querbeschleu nigungssensor eine Querbeschleunigung ayin, die sich aus der Zentrifugalbeschleunigung az und einer aufgrund der Quernei gung der Fahrbahn zustandekommenden Querbeschleunigungskom ponente ayoff wie folgt zusammensetzt:

ayin = az - ayoff
= az - g _* sin(alpha), mit alpha < 0. (5)

Hierbei gilt für die Zentrifugalbeschleunigung az der in Gleichung (1) genannte Zusammenhang. Wie man sieht, ist auf grund des positiven Querneigungswinkels der Fahrbahn die mittels des Querbeschleunigungssensors gemessene Querbe schleunigung ayin um den Beitrag ayoff, der durch die Hang abtriebskraft zustand kommt, verringert.

Die für den Fall, der in Bild 1b dargestellt ist, mittels des Querbeschleunigungssensors gemessene Querbeschleunigung ayin, wird ebenfalls durch Gleichung (4) beschrieben. Aller dings ist in diesem Fall der Querneigungswinkel alpha der Fahrbahn negativ. Somit ist die gemessene Querbeschleunigung ayin um den Anteil ayoff der durch die Hangabtriebskraft zu standekommt, angehoben.

Der durch Gleichung (4) beschriebene Sachverhalt ist in dem Schaubild in Fig. 4 dargestellt. Die Situation, stationäre Kurvenfahrt in einer horizontalen Ebene, die in Fig. 2 dar gestellt ist, ist ebenfalls im Schaubild der Fig. 4 enthal ten (alpha = 0).

Das Schaubild zeigt, daß die Querbeschleunigung ayin, die mit dem Querbeschleunigungssensor gemessen wird, aus der Querbeschleunigung az, die bei einer entsprechenden statio nären Kurvenfahrt in einer horizontalen Ebene vorliegen würde, dadurch hervorgeht, daß sie um den Anteil der Querbe schleunigung ayoff, der durch die quergeneigte Fahrbahn zu standekommt, verschoben wird. Da die Querbeschleunigung, die für Regelungen, die bezüglich eines fahrbahnfesten Koordina tensystems ablaufen, eingesetzt wird, darf diese Querbe schleunigung keine Anteile enthalten, die aufgrund einer quergeneigten Fahrbahn zustande kommen. Anschaulich bedeutet dies ausgehend von Fig. 4: Die gemessene Querbeschleunigung ayin muß um den Anteil, der durch die quergeneigte Fahrbahn zustandekommt, zurückverschoben werden, so daß sie auf der Geraden mit alpha = 0 zu liegen kommt.

Die Korrektur der mit dem Querbeschleunigungssensor gemesse nen Querbeschleunigung ayin kann nur vorgenommen werden, wenn sich das Fahrzeug in einem stabilen Zustand befindet (Teilbereich "schieben"). Dies bedeutet für die Korrektur der mit dem Querbeschleunigungssensor gemessenen Querbe schleunigung ayin, daß zunächst festgestellt werden muß, ob sich das Fahrzeug in einem stabilen Zustand befindet oder nicht. Bei Vorliegen eines stabilen Zustandes kann dann der Anteil ayoff der Querbeschleunigung bestimmt werden, der durch die quergeneigte Fahrbahn zustandekommt.

Die im fahrbahnfesten Koordinatensystem benötigte Querbe schleunigung ayff läßt sich aus der mit dem Querbeschleuni gungssensor gemessenen Querbeschleunigung ayin und der Quer beschleunigungskomponente ayoff darstellen:

ayff = ayin + g _* sin(alpha). (6)

Um die durch den Querbeschleunigungssensor im Inertialsystem gemessene Querbeschleunigung ayin korrigieren zu können, muß die Querneigung alpha der Fahrbahn und somit der durch sie verursachte Anteil

ayoff = g _* sin(alpha) (7)

der Querbeschleunigung mittels einer Erkennung bestimmt wer den.

Um die Querneigung der Fahrbahn bzw. den durch sie verur sachten Anteil ayoff der Querbeschleunigung bestimmen zu können, muß, wie bereits erwähnt, gewährleistet sein, daß sich das Fahrzeug in einem stabilen Zustand befindet. Folg lich muß vor einer möglichen Korrektur der Querbeschleuni gung zunächst untersucht werden, ob sich das Fahrzeug in ei nem stabilen Zustand befindet.

Das Kriterium, anhand dessen unterschieden werden kann, ob sich das Fahrzeug in einem stabilen oder in einem instabilen Zustand befindet, soll zunächst anhand der Fig. 4 und daran anschließend anhand der Fig. 5 erläutert werden.

In Fig. 4 ist der Einfluß der quergeneigten Fahrbahn auf die mit dem Querbeschleunigungssensor gemessene Querbe schleunigung ayin dargestellt. Wie Fig. 4 zeigt, wird auf grund der quergeneigten Fahrbahn die Gerade für die Querbe schleunigung verschoben. Somit kann in Abhängigkeit der er faßten Werte für die Querbeschleunigung ayin, die Gierrate omega und die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl nicht mehr eindeutig festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug in einem stabilen ("schieben") oder in einem instabilen Zustand ("schleudern") befindet.

Anhand von Fig. 5 wird eine Möglichkeit aufgezeigt, mit de ren Hilfe bestimmt werden kann, in welchem Zustand sich das Fahrzeug befindet. Hierbei wird folgende Eigenschaft ge nutzt: Wenn sich ein Fahrzeug in einem instabilen Zustand befindet (das Fahrzeug "schleudert", bzw. übersteuert), dann reichen im Normalfall die Reifenquerkräfte für eine Auf rechterhaltung der Spurführung entsprechend des Fahrerwun sches nicht mehr aus. Dabei wird als Fahrerwunsch die Gier rate angesehen, die sich aufgrund der vom Fahrer vorgegebe nen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl und des Lenkwinkels delta einstellen müßte. Die Reifenquerkräfte ändern sich bei steigendem Schräglaufwinkel der Räder kaum noch. Dies be deutet, daß die gemessene Querbeschleunigung ayin annähernd konstant und somit fast unabhängig von der Gierrate omega ist. Drückt man diesen Sachverhalt mathematisch aus, so be deutet dies, daß das Differential, welches in Abhängigkeit der Gierratenänderung d(omega) und der Querbeschleuni gungsänderung d(ayin) gebildet wird, gleich Null ist:

d(ayin)/d(omega) = 0. (8)

Diese Situation ist in Fig. 5 durch den Punkt A gekenn zeichnet.

Wenn sich dagegen das Fahrzeug in einem stabilen Zustand be findet (das Fahrzeug "schiebt", bzw. untersteuert), dann sind die Reifenquerkräfte für eine Spurführung entsprechend der als Fahrerwunsch vorgegebenen Gierrate des Fahrzeuges ausreichend. Folglich kann die Gierrate omega entsprechend einer Fahrervorgabe erhöht werden. Mathematisch ausgedrückt bedeutet dies, daß das oben beschriebene Differential un gleich Null ist:

d(ayin)/d(omega) ≠ 0 (9).

Diese Situation ist in Fig. 5 durch den Punkt B gekenn zeichnet.

Demzufolge eignet sich das Differential d(ayin)/d(omega) zur Bestimmung des Fahrzeugverhaltens bzgl. der Zustände "schleudern" (instabiles Verhalten des Fahrzeuges) bzw. "schieben" (stabiles Verhalten des Fahrzeuges).

Für die Bestimmung des Fahrzeugverhaltens bzgl. der beiden Zustände gibt es mehrere Möglichkeiten, von denen einige nachfolgend beispielhaft genannt werden. Die Beschränkung auf diese genannten Möglichkeiten soll allerdings keine Ein schränkung des Erfindungsgedankens darstellen.

Eine erste Möglichkeit ist, in gewissen zeitlichen Abständen jeweils einen kurzen aktiven, d. h. vom Ablauf der Regelung unabhängigen Eingriff durch das Regelungssystem durchführen zu lassen. Anhand des Fahrzeugverhaltens als Antwort auf diesen aktiven Eingriff kann dann das Differential d(ayin)/d(omega) und somit das vorliegende Verhalten des Fahrzeuges bestimmt werden.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, Eingriffe des Rege lungssytems, die im Zusammenhang mit der Regelung vorge nommen werden, dazu zu nutzen, aus dem darauf folgenden Fahrzeugverhalten das Differential d(ayin)/d(omega) zu be stimmen.

Als dritte Möglichkeit bietet sich an, ausgehend von einem, aufgrund des Fahrverhaltens des Fahrzeuges unmittelbar be vorstehenden Regelungseingriffes, einen davon unabhängigen aktiven Eingriff des Regelungssystemes vorzunehmen und auf grund des dadurch erhaltenen Fahrzeugverhaltens das Dif ferential d(ayin)/d(omega) zu bestimmen.

Anhand der Fig. 6 wird im folgenden beschrieben, wie mit Hilfe des Differentials d(ayin)/d(omega) die Erkennung bzgl. des Fahrzeugverhaltens ablaufen kann. Hierbei wird zugrunde gelegt, daß die Erkennung beispielsweise nach der oben be schriebenen ersten Möglichkeit erfolgt. Dies soll jedoch keine Einschränkung darstellen.

Da die Fahrbahnquerneigung unbekannt ist, wird bei der Er kennung des Fahrzeugverhaltens zunächst davon ausgegangen, daß diese Null ist. Aus diesem Grund wird zunächst die Quer beschleunigungskomponente, die aufgrund der Querneigung der Fahrbahn zustandekommt zu Null gesetzt:

ayoff = g _* sin(alpha) = 0 (10)

In einem ersten Beispiel wird angenommen, daß durch die Be stimmung der Größen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, Querbe schleunigung ayin und Gierrate omega des Fahrzeuges das Fahrzeugverhalten durch den im Schaubild der Fig. 6 enthal tenen Punkt A beschrieben wird. Folglich geht das Regelungs system in diesem Fall davon aus, daß sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand befindet ("schleudern"). Hierbei hat das Differential d(ayin)/d(omega) den Wert Null. Dieser Zustand ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gierrate omega des Fahrzeuges für die vorliegende Fahrsituation zu groß ist. Deshalb nimmt das Regelungssystem einen ersten Eingriff vor, durch den die Gierrate omega des Fahrzeuges zunächst um einen kleinen Betrag reduziert wird. Gleichzeitig überwacht es die Änderung der Querbeschleunigung ayin.

Nun gibt es zwei Möglichkeiten, für die Situation, die nach dem ersten Eingriff vorliegen kann: Zum einen kann der Fall vorliegen, daß trotz der vorgenommenen Veränderung der Gier rate omega keine Änderung der Querbeschleunigung ayin einge treten ist (Punkt A2). Dies ist gleichbedeutend damit, daß das Differential d(ayin)/d(omega) trotz des ersten Eingrif fes unverändert gleich Null geblieben ist. Wird dies festge stellt, so liegt tatsächlich ein instabiler Fahrzeugzustand vor, das Fahrzeug "schleudert". Um das Fahrzeug von diesem instabilen Zustand in einen stabilen Zustand zu überführen, in dem der Anteil der Querbeschleunigung ayoff, der aufgrund der Querneigung der Fahrbahn zustandekommt, bestimmt werden kann, müssen wie in Fig. 6 angedeutet, u. U. eine beliebige Anzahl weiterer Eingriffe durch das Regelungssystem vorge nommen werden. Nach Ausführung dieser weiteren Eingriffe wird aufgrund der Größen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, Querbeschleunigung ayin und Gierrate omega des Fahrzeuges der Punkt An definiert. Bis zum Erreichen dieses Punkts soll trotz der Änderung der Gierrate omega keine Änderung der Querbeschleunigung ayin erfolgt sein. Durch den nächstfol genden Eingriff des Regelungssystems tritt eine Änderung der Querbeschleunigung ayin ein (Punkt A(n+1)). Die auftretende Änderung der Querbeschleunigung ayin bewirkt, daß das Dif ferential d(ayin)/d(omega) einen von Null verschiedenen Wert annimmt, was gleichbedeutend damit ist, daß das Fahrzeug mit Erreichen des Punktes An einen stabilen Zustand erreicht hat. Das Regelungssystem nimmt einen weiteren Eingriff der gestalt vor, daß die Auswirkung des letzten Eingriffes rück gängig gemacht wird. Somit befindet sich das Fahrzeug wieder in dem Zustand, der durch den Punkt An beschrieben ist. Aus gehend von den in diesem Punkt vorliegenden Werten für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Gierrate omega des Fahrzeuges und die Querbeschleunigung ayin kann nun der An teil

ayoff = g _* sin(alpha) = vl _* omega - ayin (11)

der Querbeschleunigung berechnet werden, der aufgrund der quergeneigten Fahrbahn zustandekommt. Mit diesem Wert ayoff und der durch den Querbeschleunigungssensor gemessenen Quer beschleunigung ayin kann die im fahrbahnfesten Koordinaten system benötigte Querbeschleunigung ayff ermittelt werden.

ayff = ayin + ayoff. (12)

In diesem ersten Fall befindet sich das Fahrzeug zu Beginn tatsächlich in einem instabilen Zustand, was auch aufgrund der Werte für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Quer beschleunigung ayin und die Gierrate omega im Punkt A ange nommen wurde.

Zum anderen kann der Fall vorliegen, daß sich als Auswirkung auf den ersten Eingriff des Regelungssystems die Querbe schleunigung ayin ändert (Punkt A1). Wenn dies auftritt, kann bereits nach dem ersten Eingriff des Regelungssystems der Anteil ayoff der Querbeschleunigung bestimmt werden. Dazu führt das Regelungssystem ebenfalls, wie oben bei der ersten Möglichkeit beschrieben, zunächst einen weiteren Ein griff durch, so daß das Fahrzeug wieder den Zustand ein nimmt, der durch den Punkt A beschrieben wird. Ausgehend von den bei diesem Zustand bestimmten Werten für die Fahrzeug längsgeschwindigkeit vl, die Gierrate omega und die Querbe schleunigung ayin wird der Anteil ayoff der Querbeschleuni gung bestimmt. Bei der zweiten Möglichkeit liegt folglich der Fall vor, daß sich das Fahrzeug in einem stabilen Zu stand befindet, obwohl aufgrund der vorliegenden ersten Werte für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Gierrate omega und die Querbeschleunigung ayin im Punkt A angenommen wurde, daß es sich in einem instabilen Zustand befinden würde.

In einem zweiten Beispiel wird angenommen, daß durch die Be stimmung der Größen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, Querbe schleunigung ayin und Gierrate omega des Fahrzeuges der im Schaubild der Fig. 6 enthaltene Punkt B vorliegt. In diesem Fall geht das Regelungssystem davon aus, daß sich das Fahr zeug in einem stabilen Zustand befindet. Solch ein Zustand ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gierrate omega des Fahr zeuges für die vorliegende Fahrsituation zu klein ist. Dies entspricht einem untersteuernden Verhalten des Fahrzeuges. Da die Gierrate omega zu klein ist nimmt das Regelungssystem einen ersten Eingriff vor, durch den diese zunächst um einen kleinen Betrag erhöht wird. Gleichzeitig überwacht es die Änderung der Querbeschleunigung durch Messung.

Auch hier müssen wieder analog zum ersten Beispiel zwei Fälle unterschieden werden: Zum einen kann der Fall vorlie gen, daß aufgrund des ersten Eingriffes des Regelungssystems eine Änderung der Querbeschleunigung ayin auftritt (Punkt B1). Wenn dies der Fall ist, kann bereits nach dem ersten Eingriff des Regelungssystems der Anteil ayoff der Querbe schleunigung bestimmt werden. Um dies tun zu können führt das Regelungssystem, wie bereits oben im ersten Beispiel be schrieben, zunächst einen weiteren Eingriff durch, so daß das Fahrzeug wieder den Zustand einnimmt, der durch den Punkt B beschrieben wird. Ausgehend von den in diesem Zu stand vorliegenden Werten für die Fahrzeuglängsgeschwindig keit vl, die Gierrate omega und die Querbeschleunigung ayin wird der Anteil ayoff der Querbeschleunigung bestimmt. In diesem insgesamt dritten Fall befindet sich das Fahrzeug zu Beginn tatsächlich in einem stabilen Zustand, was auch auf grund der Werte für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Querbeschleunigung ayin und die Gierrate omega im Punkt B angenommen wurde.

Zum anderen kann der Fall vorliegen, daß trotz des ersten Eingriffes durch das Regelungssystem und der damit verbunde nen Änderung der Gierrate omega keine Änderung der Querbe schleunigung ayin eingetreten ist (Punkt B2). Dies bedeutet, daß das Differential d(ayin)/d(omega) trotz des ersten Ein griffes unverändert gleich Null geblieben ist. Wird dies festgestellt, so liegt tatsächlich ein instabiler Fahrzeug zustand vor. Um das Fahrzeug in einen stabilen Zustand zu überführen, in dem der Anteil der Querbeschleunigung ayoff bestimmt werden kann, müssen wie in Fig. 6 angedeutet, u. U. eine beliebige Anzahl weiterer Eingriffe durch das Rege lungssystem vorgenommen werden. Nach deren Ausführung wird aufgrund der Größen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, Querbe schleunigung ayin und Gierrate omega des Fahrzeuges der Punkt Bn beschrieben. Bis zum Erreichen dieses Punktes sei trotz der Änderung der Gierrate omega keine Änderung der Querbeschleunigung ayin erfolgt. Durch den nächstfolgenden Eingriff des Regelungssystems ergibt sich eine Änderung der Querbeschleunigung ayin (Punkt B(n+1)). Die auftretende Än derung der Querbeschleunigung ayin bewirkt, daß das Diffe rential d(ayin)/d(omega) einen von Null verschiedenen Wert annimmt. Dies bedeutet, daß das Fahrzeug mit Erreichen des Punktes Bn einen stabilen Zustand erreicht hat. Das Rege lungssystem nimmt einen weiteren Eingriff vor, durch den das Fahrzeug wieder in den Zustand gebracht wird, der durch den Punkt Bn beschrieben wird. Gemäß Gleichung (11) kann nun der Anteil ayoff berechnet werden. Ausgehend von diesem Wert ayoff und der durch den Querbeschleunigungssensor gemessenen Querbeschleunigung ayin kann nach Gleichung (12) die Querbe schleunigung, die im fahrbahnfesten Koordinatensystem benö tigt wird berechnet werden.

In diesem insgesamt vierten Fall befindet sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand obwohl aufgrund der Werte für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, der Gierrate omega des Fahrzeuges und der Querbeschleunigung ayin im Punkt B ein stabiler Zustand des Fahrzeuges angenommen wurde.

Zusätzlich entnimmt man dem Schaubild in Fig. 6, daß um die Gerade, die die Beziehung ayin = vl _* omega erfüllt, ein To leranzband gelegt ist. Dieses Toleranzband kann wie im dar gestellten Fall unsymmetrisch um die Gerade gelegt sein. Beispielsweise kann es nach "oben" hin einen durch den Wert e1 beschriebenen Abstand und nach "unten" hin einen durch den Wert e2 beschriebenen Abstand aufweisen. Wird aufgrund der Erfassung der Werte für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Querbeschleunigung ayin und die Gierrate omega des Fahrzeuges festgestellt, daß sich das Fahrzeug in einem Zu stand befindet, der innerhalb des Toleranzbandes liegt, so wird vom Regelungssystem kein aktiver Eingriff ausgeführt, da in diesem Fall davon ausgegangen wird, daß sich zum einen das Fahrzeug in einem stabilen Zustand befindet und daß zum anderen die Querneigung der Fahrbahn unverändert geblieben sein dürfte. In der Beschreibung zu der Fig. 10 wird auf dieses Toleranzband noch ausführlich eingegangen.

Ausgehend von den bisherigen Überlegungen, die hauptsächlich anhand der Fig. 6 angestellt wurden, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 ein Regelungssystem beschrieben, wel ches Mittel enthält, mit deren Hilfe die Querneigung alpha der Fahrbahn und somit die durch sie zustandekommende Quer beschleunigungskomponente ayoff bestimmt werden kann. Dabei wird beispielsweise davon ausgegangen, daß es sich bei die sem Regelungssystem um ein System zur Regelung der Fahrdy namik des Fahrzeuges handelt. Dies soll jedoch keine Be schränkung des Einsatzes der erfindungsgemäßen Idee in einem anderen System zur Regelung des Verhaltens von Kraftfahr zeugen darstellen.

Wie in Fig. 7 dargestellt, enthält das Regelungssystem ei nen Block 101. Diesem Block 101 werden verschiedene, erfaßte Signale zugeführt. Eines dieser Signale ist die mit Hilfe des Sensors 102 erfaßte Gierrate omega des Fahrzeuges um seine Hochachse. Der Sensor 102 kann beispielsweise als ein einzelner Drehratensensor zur Erfassung der Gierrate oder als eine Kombination zweier an unterschiedlichen Orten des Fahrzeuges angebrachter Querbeschleunigungssensoren aufge baut sein. Als ein weiteres Signal wird dem Block 101 die mit Hilfe des Sensors 103 erfaßte Querbeschleunigung ayin zugeführt. Ein weiteres Signal, welches dem Block 101 zuge führt wird, ist der mittels des Lenkwinkelsensors 106 gemes sene Lenkwinkel delta. Mit den Raddrehzahlsensoren 104ÿ werden die Raddrehzahlen Nÿ der einzelnen Räder erfaßt. Der Index i gibt hierbei an, ob sich der jeweilige Sensor an der Hinterachse oder an der Vorderachse des Fahrzeuges befindet. Gleichzeitig wird angezeigt, auf welche Seite der beiden Achsen sich die jeweilige Größe bezieht. Der Index j zeigt die Zuordnung zu der linken oder rechten Fahrzeugseite an. Dies gilt auch für die Aktuatoren 107ÿ. Die erfaßten Rad drehzahlen werden zum einen direkt dem Block 101 zugeführt. Zum anderen werden sie einem Block 105 zugeführt. Mit Hilfe des Blockes 105 wird in bekannter Weise ausgehend von den Signalen Nÿ die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl bestimmt. Diese wird ebenfalls dem Block 101 zugeführt.

Mit Hilfe des Blockes 101 werden in bekannter Weise die An steuersignale Aÿ bzw. Amot erzeugt. Hierzu sei beispiels weise auf die in der Automobiltechnischen Zeitschrift er schienene Veröffentlichung "FDR-Die Fahrdynamikregelung von Bosch" verwiesen. Durch die Ansteuersignale Aÿ werden die Aktuatoren 107ÿ angesteuert. Mit diesen Aktuatoren können beispielsweise radselektiv die Bremskräfte einzelner Räder beeinflußt werden. Das Ansteuersignal Amot wird dem Block 108 zugeführt. In Abhängigkeit des Ansteuersignals Amot wird in bekannter Weise, beispielsweise Beeinflussung der Dros selklappenstellung oder des Zündzeitpunktes, die vom Motor erzeugte Antriebskraft beeinflußt.

Die Funktion des Blockes 101 wird in Fig. 8 ausführlicher beschrieben. Wie Fig. 8 zeigt besteht der Block 101 aus zwei Blöcken 201 und 202. Dem Block 201 werden die bereits im Zusammenhang mit der Fig. 7 beschriebenen Signale Gier rate omega, mittels Sensor gemessene Querbeschleunigung ayin und Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl zugeführt. Ausgehend von diesen drei Signalen wird in dem Block 201 die im fahrbahn festen Koordinatensystem benötigte Querbeschleunigung ayff ermittelt. Diese Querbeschleunigung ayff sowie der Gierrate omega, die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl und der Lenkwin kel delta werden dem Block 202 zugeführt. Dieser Block 202 bildet in bekannter Weise aus diesen Signalen die Ansteuer signale Aÿ bzw. Amot. Hierbei sei auf den Artikel "FDR-Die Fahrdynamik von Bosch" in der Automobiltechnischen Zeit schrift verwiesen.

Ausgehend von Fig. 9 wird der Aufbau des Blockes 201 näher beschrieben. Der Block 201 besteht aus zwei Blöcken 301 und 302. Dem Block 301 werden die bereits oben erwähnten Signale der Gierrate omega, der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl und der Fahrzeugquerbeschleunigung ayin zugeführt. Ausgehend von diesen drei Signalen bildet der Block 301 die durch die Querneigung der Fahrbahn zustandekommende Querbeschleuni gungskomponente ayoff. Diese wird dem Block 302 zugeführt. Zusätzlich wird dem Block 302 das Signal der Querbeschleuni gung ayin zugeführt. In Abhängigkeit der Signale ayin und ayoff bildet der Block 302 die im fahrbahnfesten Koordina tensystem benötigte Querbeschleunigung ayff. Diese wird dem Block 202 zugeführt.

Mit dem Flußdiagramm in Fig. 10 soll das im Block 201 ab laufende Verfahren zur Bestimmung der Querbeschleunigungs komponente ayoff bzw. der im fahrbahnfesten Koordinaten system benötigten Querbeschleunigung ayff näher beschrieben werden. Dazu sei vorab bemerkt, daß zum einen in diesem Flußdiagramm der Zeitverzug zwischen einer Änderung der Gierrate omega aufgrund eines Eingriffes des Regelungs systemes und der damit eventuell verbundenen Änderung der Querbeschleunigung ayin vernachlässigt wird. Zusätzlich wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Toleranzband um die durch alpha = 0 definierte Kurve (siehe Figur ) gelegt. Dieses To leranzband muß nicht symmetrisch um die Kurve angelegt sein. Das Toleranzband wird durch die beiden Schwellwerte e1 bzw. e2 realisiert.

Beginnend mit Drehen des Zündschlüssels bei Fahrtbeginn startet das Verfahren zur Bestimmung der durch Querneigung der Fahrbahn zustandekommenden Querbeschleunigungskomponente ayoff mit dem Schritt 401. In diesem Schritt werden eventu ell notwendige Initialisierungen vorgenommen. Da zu Fahrt beginn noch keine Information bzgl. der Querneigung de Fahr bahn vorliegt, wird in einem weiteren Schritt 402 der Wert für die Querbeschleunigungskomponente ayoff zu Null gesetzt. Der Schritt 402 wird nur direkt nach betätigen des Zünd schlüssels ausgeführt. Sobald die Querbeschleunigungskompo nente ayoff das erste Mal bestimmt ist, beginnt das Verfah ren nicht mehr mit Schritt 402 sondern mit Schritt 403. In diesem Schritt 403 werden die Werte für die Fahrzeuglängsge schwindigkeit vl, die mit einem Querbeschleunigungssensor gemessene Querbeschleunigung ayin und die Gierrate des Fahr zeuges eingelesen.

In dem darauf folgenden Schritt 404 wird die Differenz aus dem Wert der Querbeschleunigung, der ausgehend von dem er faßten Wert der Gierrate omega, dem erfaßten Wert der Fahr zeuglängsgeschwindigkeit vl und dem zuletzt ermittelten Wert der Querbeschleunigungskomponente ayoff berechnet wurde und dem Wert ayin der mit dem Querbeschleunigungssensor gemesse nen Querbeschleunigung gebildet. Diese dabei entstehende Differenz wird mit einem Schwellwert e2 verglichen. Durch diese Abfrage wird ausgehend von dem Zustand des Fahrzeuges, der durch die erfaßten Werte für die Fahrzeuglängsgeschwin digkeit vl, die Querbeschleunigung ayin und die Gierrate omega des Fahrzeuges beschrieben wird, festgestellt, ob sich das Fahrzeug in einem Zustand unterhalb des Toleranzbandes befindet oder nicht. Ist die Differenz kleiner als der Schwellwert e2, so geht das Regelungssystem davon aus, daß sich das Fahrzeug entweder in einem stabilen Zustand oder in einem Zustand befindet, der innerhalb des Toleranzbandes liegt. Als nächster Schritt wird der Schritt 405 ausgeführt. Ist dagegen die Differenz größer als der Schwellwert e2, so geht das Regelungssystem davon aus, daß sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand befindet, und als nächster Schritt wird der Schritt 412 ausgeführt.

Nach einem im Schritt 404 durchgeführten ersten Vergleich der mit einem Querbeschleunigungssensor gemessenen Querbe schleunigung ayin mit einer aus den erfaßten Werten für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Gierrate omega und der Querbeschleunigungskomponente ayoff berechneten, wird im Schritt 405 ein weiterer Vergleich durchgeführt. Hierzu wird die Differenz aus dem Wert ayin der mit dem Querbeschleuni gungssensor gemessenen Querbeschleunigung und dem Wert der Querbeschleunigung, der ausgehend von dem erfaßten Wert der Gierrate omega, dem erfaßten Wert der Fahrzeuglängsgeschwin digkeit vl und dem zuletzt ermittelten Wert der Querbe schleunigungskomponente ayoff berechnet wurde, gebildet. Diese Differenz wird mit dem Schwellwert e1 verglichen. Durch diese Abfrage wird somit entsprechend dem Vorgehen in Schritt 404 festgestellt, ob sich das Fahrzeug in diesem Fall in einem Zustand oberhalb des Toleranzbandes befindet oder nicht. Ist die Differenz größer als der Schwellwert e1, so geht das Regelungssystem davon aus, daß sich das Fahrzeug in einem stabilen Zustand befindet, und führt als nächsten Schritt den Schritt 406 aus. Ist dagegen die Differenz klei ner als der Schwellwert e2, so geht das Regelungssystem da von aus, daß sich das einem Zustand innerhalb des Toleranz bandes befindet. Dies bedeutet, daß sich zum einen das Fahr zeug in einem Zustand befindet, der als stabil betrachtet werden kann, und daß sich zum anderen die Querneigung der Fahrbahn kaum geändert hat. Somit wird das Verfahren zum ei nen mit Schritt 403 fortgesetzt und zum anderen im Schritt 418 die für das fahrbahnfeste Koordi- natensystem benötigte Querbeschleunigung ayff ermittelt und ausgegeben.

Wurde im Schritt 405 festgestellt, daß die dort gebildete Differenz größer als der Schwellwert e1 ist, so geht das Re gelungssystem davon aus, daß sich das Fahrzeug in einem sta bilen Zustand befindet. Deshalb wird im Schritt 406 die Gierrate omega des Fahrzeuges solange erhöht, bis ihre Än derung d(omega) ungefähr den Schwellwert e3 erreicht hat, um somit kleinere Störungen ausblenden zu können. Die Erhöhung der Gierrate omega kann dabei beispielsweise in einem Schritt oder in mehreren Teilschritten erfolgen. Nach Er reichen des Schwellwertes e3 durch die Änderung d(omega) der Gierrate, wird die Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung bestimmt.

In einem nächsten Schritt 407 wird der Betrag der im Schritt 406 ermittelten Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung mit einem Schwellwert e4 verglichen. Wenn der Betrag der Ände rung d(ayin) der Querbeschleunigung kleiner als der Schwell wert e4 ist, dann ist das Differential d(ayin)/d(omega) bei nahe Null. Das Regelungssystem erkennt dadurch, daß sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand befindet, obwohl es aufgrund der Entscheidungsergebnisse in den Schritten 404 und 405 davon ausgegangen ist, daß sich das Fahrzeug in ei nem stabilen Zustand befindet. Als nächstes wird der Schritt 408 ausgeführt. Wenn dagegen der Betrag der Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung größer als der Schwellwert e4 ist, was gleichbedeutend damit ist, daß das d(ayin)/d(omega) deutlich von Null verschieden ist, so erkennt das Regelungs system, daß sich da Fahrzeug in einem stabilen Zustand be findet. Somit wird als nächstes der Schritt 410 ausgeführt.

Wurde im Schritt 407 festgestellt, daß die Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung kleiner als der Schwellwert e4 ist, so befindet sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand. In einem Schritt 408 wird deshalb durch Eingriffe des Rege lungssytems die Gierrate omega des Fahrzeuges solange redu ziert, bis festgestellt wird, daß der Betrag der Änderung der Querbeschleunigung d(ayin) größer als der Schwellwert e4 ist. Sobald der Betrag der Änderung d(ayin) der Querbe schleunigung größer als der Schwellwert e4 ist, ist das Dif ferential d(ayin)/d(omega) deutlich von Null verschieden, das Fahrzeug befindet sich in einem stabilen Zustand. Als nächster Schritt wird der Schritt 409 ausgeführt.

Im Schritt 409 wird die im Schritt 408 zuletzt vorgenommene Reduzierung des Giermomentes durch einen entsprechenden Ein griff des Regelungssystems wieder rückgängig gemacht. Da durch wird das Fahrzeug wieder in den Zustand gebracht, bei dem es sich gerade noch stabil verhält. Als nächstes folgt der Schritt 411.

Wurde im Schritt 407 festgestellt, daß der Betrag der Ände rung d(ayin) der Querbeschleunigung größer als der Schwell wert e4 ist, so befindet sich das Fahrzeug in einem stabilen Zustand. Im Schritt 410 wird demzufolge die Gierrate omega des Fahrzeuges wenigstens in Abhängigkeit des vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels delta eingestellt. Danach wird als nächstes der Schritt 411 ausgeführt.

Im Schritt 411 wird, da sich das Fahrzeug in einem stabilen Zustand befindet, die Querbeschleunigungskomponente ayoff, die aufgrund der Querneigung der Fahrbahn zustandekommt be stimmt. Die Querbeschleunigungskomponente ayoff wird in Ab hängigkeit der im stabilen Zustand erfaßten Werte für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Gierrate omega des Fahrzeuges und die Querbeschleunigung ayin bestimmt. Nach der Bestimmung der Querbeschleunigungskomponente ayoff wird das Verfahren zum einen mit Schritt 403 fortgesetzt. Zum an deren wird ausgehend von der in Schritt 411 bestimmten Quer beschleunigungskomponente ayoff in Schritt 418 die im fahr bahnfesten Koordinatensystem benötigte Querbeschleunigung ayff ermittelt.

Wurde im Schritt 404 festgestellt, daß die dort gebildete Differenz größer als der Schwellwert e2 ist, so geht das Re gelungssystem davon aus, daß sich das Fahrzeug in einem in stabilen Zustand befindet. Folglich wird in einem Block 412 die Gierrate omega des Fahrzeuges solange reduziert, bis ihre Änderung d(omega) ungefähr den Schwellwert e3 erreicht hat. Die Reduzierung der Gierrate omega kann dabei bei spielsweise in einem Schritt oder in mehreren Teilschritten erfolgen. Nach Erreichen des Schwellwertes e3 durch die Än derung d(omega) der Gierrate, wird die Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung bestimmt.

In einem weiteren Schritt wird in einem Schritt 413, gemäß dem Vorgehen in dem Block 407, der Betrag der Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung mit einem Schwellwert e4 ver glichen. Ist der Betrag der Änderung d(ayin) der Querbe schleunigung kleiner als der Schwellwert e4 ist, dann wird dadurch die Annahme des Regelungssytems, das Fahrzeug befin det sich in einem instabilen Zustand bestätigt. Als nächstes wird der Schritt 414 ausgeführt. Ist dagegen der Betrag der Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung größer als der Schwellwert e4, so erkennt das Regelungssystem, daß sich da Fahrzeug in einem stabilen Zustand befindet, obwohl es auf grund des Entscheidungsergebnisses im Schritt 404 davon aus gegangen ist, daß sich das Fahrzeug in einem instabilen Zu stand befindet. Somit wird als nächstes der Schritt 416 aus geführt.

Wurde im Schritt 413 festgestellt, daß die Änderung d(ayin) der Querbeschleunigung kleiner als der Schwellwert e4 ist, so befindet sich das Fahrzeug in einem instabilen Zustand. Das Vorgehen im Schritt 414 entspricht dem im Schritt 408. Als nächster Schritt wird der Schritt 415 ausgeführt.

In dem nach Schritt 414 folgenden Schritt 415 wird ebenfalls analog zum Vorgehen im Schritt 409 eine Korrektur des zu letzt im Schritt 414 getätigten Eingriffes vorgenommen.

Wurde im Schritt 413 festgestellt, daß der Betrag der Ände rung d(ayin) der Querbeschleunigung größer als der Schwell wert e4 ist, so befindet sich das Fahrzeug in einem stabilen Zustand. Im Schritt 416 wird demzufolge die Gierrate omega des Fahrzeuges wenigstens in Abhängigkeit des vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkels delta eingestellt. Danach wird als nächstes der Schritt 417 ausgeführt.

Im Schritt 417 wird analog zum Vorgehen in Schritt 411 die Querbeschleunigungskomponente ayoff, die aufgrund der Quer neigung der Fahrbahn zustandekommt, bestimmt. Nach der Be stimmung der Querbeschleunigungskomponente ayoff wird das Verfahren zum einen mit Schritt 403 fortgesetzt. Zum anderen wird ausgehend von der in Schritt 417 bestimmten Querbe schleunigungskomponente ayoff in Schritt 418 die im fahr bahnfesten Koordinatensystem benötigte Querbeschleunigung ayff ermittelt.

Dadurch, daß nach beiden Schritten 411 bzw. 417 jeweils wie der zu Schritt 403 zurückgeführt wird, läuft das Verfahren kontinuierlich ab. Ausgehend von der im Schritt 418 berech neten, im fahrbahnfesten Koordinatensystem benötigten Quer beschleunigung ayff, wird diese somit ständig für die wei tere Verarbeitung in anderen Teilen des Regelungssytems ak tualisiert bereitgestellt.

Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn beispielsweise eine Filterung der erfaßten Werte für die Fahrzeuglängsgeschwin digkeit vl, die Querbeschleunigung ayin und die Gierrate omega durchgeführt werden würden.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung einer die Fahrzeugbewegung re präsentierenden Bewegungsgröße, welche Mittel zur Be stimmung der Gierrate des Fahrzeuges, zur Bestimmung der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeuges, zur Bestimmung der Querbeschleunigung des Fahrzeuges, zur Beeinflussung des Vortiebsmomentes und/oder des Bremsmomentes einzelner Räder des Fahrzeuges enthält, wobei die Vorrichtung wei ter Mittel zur Bestimmung einer von der Fahrbahnquer neigung abhängigen Querbeschleunigungskomponente, sowie Mittel zur Korrektur der Querbeschleunigung des Fahrzeu ges wenigstens in Abhängigkeit der von der Fahrbahnquer neigung abhängigen Querbeschleunigungskomponente ent hält, und wobei die Bestimmung der von der Fahrbahnquer neigung abhängigen Querbeschleunigungskomponente, sowie die Korrektur der Querbeschleunigung des Fahrzeuges in einem wenigstens durch die Gierrate und die Querbe schleunigung beschriebenen stabilen Zustand des Fahrzeu ges vorgenommen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschreibung des stabilen Zustandes des Fahrzeuges wenigstens die Änderung der Querbeschleunigung in Abhän gigkeit einer Änderung der Gierrate herangezogen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Querneigung der Fahrbahn abhängige Querbe schleunigungskomponente ayoff wenigstens in Abhängigkeit der in einem stabilen Zustand des Fahrzeuges erfaßten Werten für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vl, die Gierrate omega des Fahrzeuges und der Querbeschleunigung ayin gemäß der Beziehung ayoff = vl _* omega - ayin er mittelt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gierrate omega des Fahrzeuges mittels eines Gierra tensensors oder zweier an unterschiedlichen Orten im Fahrzeug angebrachter Querbeschleunigungssensoren erfaßt wird, daß die Querbeschleunigung ayin mittels eines Querbeschleunigungssensors erfaßt wird, daß der Lenk winkel delta mittels eines Lenkwinkelsensors erfaßt wird und daß die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der mittels Raddrehzahlsensoren erfaßten Raddrehzahlen bestimmt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Querbeschleunigung in Abhängigkeit ei nes Vergleiches des Ausdruckes vl _* omega - (ayin + ayoff) mit einem ersten Schwellwert e2 bzw. in Abhängig keit eines Vergleiches des Ausdruckes (ayin + ayoff) - vl _* omega mit einem zweiten Schwellwert e1 erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Querbeschleunigung wenigstens in Ab hängigkeit einer mit einem Schwellwert e3 verglichenen Änderung der Gierrate bzw. in Abhängigkeit einer mit ei nem Schwellwert e4 verglichenen Änderung der Querbe schleunigung erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die korrigierte Querbeschleunigung in Abhängigkeit we nigstens der mit einem Querbeschleunigungssensor erfaß ten Querbeschleunigung und der von der Querneigung der Fahrbahn abhängigen Querbeschleunigungskomponente gemäß der Beziehung ayff = ayin + ayoff gebildet wird.

8. Verfahren zur Regelung einer die Fahrzeugbewegung re präsentierenden Bewegungsgröße, welches folgende Schritte umfaßt:

- Erfassung von Werten der Gierrate des Fahrzeuges, der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und der Querbeschleunigung des Fahrzeuges,
- Ermittlung eines stabilen Zustandes des Fahrzeuges wenigstens in Abhängigkeit der Querbeschleunigung bzw. der Gierrate des Fahrzeuges,
- Ermittlung einer von der Querneigung der Fahrbahn abhängigen Querbeschleunigungskomponente wenigstens in Abhängigkeit der erfaßten Werte für die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, der Gierrate des Fahrzeuges und der Querbeschleunigung,
- Ermittlung einer korrigierten Querbeschleunigung wenigstens in Abhängigkeit der mit einem Querbeschleunigungssensor gemessenen Querbeschleunigung und der von der Querneigung der Fahrbahn abhängigen Querbeschleunigungskomponente (Korrekturkomponente).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Verfahrens die von der Querneigung der Fahrbahn abhängige Querbeschleunigungskomponente (Korrekturkomponente) auf einen kleinen, vorzugsweise nahe Null liegenden Wert gesetzt wird.