DE4419650A1 - Verfahren zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder regelungsbedürftigen Fahrzustandes sowie Vorrichtung hierfür - Google Patents
Verfahren zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder regelungsbedürftigen Fahrzustandes sowie Vorrichtung hierfürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines quer
dynamisch kritischen oder regelungsbedürftigen Fahrzeugzustan
des durch Ermitteln mindestens dreier, die Fahrdynamik be
schreibender Parameter, Bilden eines Toleranzbereiches aus
mindestens zweien dieser Parameter für mindestens einen drit
ten dieser Parameter und Vergleich des mindestens einen drit
ten Parameters mit dem Toleranzbereich. Die Erfindung betrifft
außerdem eine entsprechende Vorrichtung.
Aus der DE 35 45 715 C ist eine Einrichtung zur Vortriebsrege
lung an Kraftfahrzeugen bekannt, die zum Einhalten eines sta
bilen Fahrzustandes aus Lenkradwinkel und Fahrgeschwindigkeit
ein Toleranzband für einen dritten Parameter bildet. Der
dritte Parameter ist die Differenz der Vorderraddrehzahlen,
die Querbeschleunigung oder die Giergeschwindigkeit. Der Ist
wert des dritten Parameters wird mit dem Toleranzband, das den
Sollwert darstellt, verglichen und eine eventuelle Differenz
zur Bildung von Steuersignalen herangezogen. Eine Fahrstabili
sierungseinrichung soll dann einsetzen, wenn der Fahrzustand
sich außerhalb des Toleranzbandes befindet. Dies ist speziell
bei einer Fahrstabilisierungseinrichtung wichtig, die auf ABS
basiert, da ein Eingriff eine Verringerung der Fahrgeschwin
digkeit bewirkt, welche vom Fahrer als Ruck und damit als stö
rend empfunden wird. Der Einsatz einer solchen Einrichtung ist
daher auf kritische Fahrsituationen beschränkt. Problematisch
ist deshalb die Bildung des Toleranzbandes, da ein solches To
leranzband einerseits so eng sein soll, daß eine kritische
Fahrsituation erkannt wird, und andererseits eine gewisse
Breite benötigt, damit nicht bereits bei unkritischen Fahrsi
tuationen aufgrund der Toleranz der Meßwerterfassung bereits
eine Regelung (ungewollt) einsetzt.
Um ein vernünftig enges Toleranzband zu ermöglichen, werden in
ein sogenanntes lineares Fahrzeugmodell eine Vielzahl von Fak
toren einbezogen, die allerdings ein permanentes Updaten er
fordern, damit bei einer Änderung eines oder mehrerer dieser
Faktoren auch das der Regelungseinrichtung zugrundeliegende
lineare Fahrzeugmodell den neuen Verhältnissen angepaßt ist.
Ein solches Verfahren ist aus der Dissertation Ekkehard
Schwartz "Erkennung und Regelung querdynamisch kritischer bei
der Kurvenfahrt von Pkw", TU Braunschweig, 1992, bekannt. Das
Toleranzband für die Sollgiergeschwindigkeit wird hier erhal
ten durch Addieren eines Toleranzbandes von ± 2,87°/s auf ein
lineares Fahrzeugmodell, wobei die Faktoren cα v (Schräglauf
steifigkeit an der Vorderachse), cα h (Schräglaufsteifigkeit an
der Hinterachse), lv (Abstand Vorderachse - Schwerpunkt), lh
(Abstand Hinterachse - Schwerpunkt), m (Fahrzeugmasse) und Jz
(Gierträgheitsmoment) den jeweiligen Verhältnissen angepaßt
werden. Da dieses Updaten sehr aufwendig ist, ist ein Serien
einsatz mit den bekannten Verfahren praktisch nicht möglich.
Eine mögliche Verbesserung bringt die in der DE 35 45 715 C
beschriebene Anpassung des Toleranzbandes mit steigender Fahr
geschwindigkeit und größer werdendem Lenkwinkel. Aber auch
diese Anpassung des Toleranzbandes bringt nicht die gewünschte
Sicherheit eines Eingreifens der Regelung im wesentlichen nur
bei querdynamisch kritischen Fahrzeugzuständen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum Erkennen und ggf. Kompensieren eines
querdynamisch kritischen oder regelungsbedürftigen Fahrzeugzu
standes, worin das Toleranzband und das sogenannte lineare
Fahrzeugmodell derart aufeinander abgestimmt sind, daß querdy
namisch kritische oder regelungsbedürftige Fahrzeugzustände
mit einer guten Zuverlässigkeit erkannt werden.
Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird die
Aufgabe dadurch gelöst, daß der Toleranzbereich von mehreren
unterschiedlichen dynamischen Fahrzeugverhalten gebildet wird.
Die Aufgabe kann zusätzlich oder alternativ auch dadurch ge
löst werden, daß der Toleranzbereich von mindestens zwei Funk
tionen bestimmt wird, die unterschiedliche dynamische Fahr
zeugverhalten in Abhängigkeit von der Zeit beschreiben, und
daß mindestens eine der Funktionen eine Differentialgleichung
ist. Weiterhin zusätzlich oder alternativ wird die Aufgabe ge
löst mit einem eingangs beschriebenen Verfahren, bei dem der
Toleranzbereich einen quasistationären Abschnitt und einen dy
namischen Abschnitt umfaßt, wobei der dynamische Abschnitt
breiter ist als der quasistationäre Abschnitt.
All diesen Verfahren liegt zugrunde, daß nicht mehr ein einzi
ges lineares Fahrzeugmodell, das sich beispielsweise in Form
einer Differentialgleichung darstellen läßt, dem Toleranzband
zugrundegelegt wird und letzteres durch Bilden einer ±-Tole
ranz gebildet wird, sondern daß ein fahrzeugindividuell ange
paßter Toleranzbereich zugrundegelegt wird, der im wesentli
chen die normalen (möglichen) Fahrzustände abdeckt, nicht aber
Schleuder- oder Driftzustände. Der erfindungsgemäße Toleranz
bereich umfaßt daher einen dynamischen Bereich, der insbeson
dere zu Beginn einer Zeitachse liegt, und einen darauffolgen
den stationären Bereich. Im Gegensatz zu einem ±-Toleranzband
ist erfindungsgemäß nun der dynamische Abschnitt breiter ge
wählt als der quasistationäre Abschnitt. Hierdurch werden in
dem dynamischen Abschnitt verschiedene Fahrzeugzustände, wie
beispielsweise ein träges Fahrzeug oder unterschiedlich bela
dene Fahrzeuge, Bereifung (z. B. Winterreifen), mit erfaßt,
d. h. in diesem dynamischen Abschnitt fallen mehr Fahrzeugist
zustände als bei der Kompromißwahl eines ±-Toleranzbandes. Der
breitere dynamische Abschnitt kann beispielsweise empirisch
bestimmt werden, besonders vorteilhaft ist aber eine Bestim
mung des breiteren dynamischen Abschnitts mit einem oder bei
den der oben beschriebenen Verfahren für die Bildung des Tole
ranzbereiches.
Wenn der Toleranzbereich von mehreren unterschiedlichen dyna
mischen Fahrzeugverhalten gebildet wird, dann wird beispiels
weise ein langsames Verhalten, ein schnelles Verhalten und ein
träges Verhalten miteinander verglichen und der Toleranzbe
reich zwischen diesen unterschiedlichen Fahrzeugverhalten ge
bildet. Die unterschiedlichen dynamischen Fahrzeugverhalten
sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe unterschiedliche
Fahrzeugbeladung (wie z. B. unterschiedliche Zuladungen, nie
drigstes bzw. höchstes Fahrzeuggewicht sowie Verteilung der B-
eladung im Fahrzeug), unterschiedliche Bereifung (wie z. B.
Sommerreifen, Winterreifen, unterschiedlicher Reifendruck) und
der Elastizität in der Radaufhängung bzw. Lenkung. Vorteilhaft
sind die unterschiedlichen dynamischen Fahrzeugverhalten als
Differentialgleichungen dargestellt, da dies besonders genaue
Rechenoperationen ermöglicht.
In der dritten Ausführungsform wird der Toleranzbereich von
mindestens zwei Funktionen bestimmt, die unterschiedliche dy
namische Fahrzeugverhalten in Abhängigkeit von der Zeit be
schreiben, wobei mindestens eine der Funktionen eine Differen
tialgleichung ist. Vom Toleranzband auf Basis eines linearen
Fahrzeugmodells unterscheidet sich diese Ausführungsform da
durch, daß sich mindestens zwei Funktionen in mehr als nur ei
ner ±-Konstante voneinander unterscheiden, d. h. nicht durch
Verschieben um einen konstanten Betrag aufeinander abbildbar
sind. Wie oben wird durch das Berücksichtigen unterschiedli
cher dynamischer Fahrzeugverhalten erreicht, daß Fahrzeugist
zustände noch als nicht regelungsbedürftig erfaßt werden, die
beim Kompromiß des Toleranzbandes im linearen Fahrzeugmodell
bereits als regelungsbedürftig angesehen werden.
Den oben beschriebenen Toleranzbereichen kann ein Toleranzband
hinzugefügt werden, das durch Hinzufügen und/oder Abziehen ei
ner Zusatztoleranz erhalten wird. Ein solches Toleranzband ist
vorzugsweise deutlich kleiner als die bisher üblichen Tole
ranzbänder und liegt üblicherweise im Bereich von 1°/s bis
2°/s. Bei der Bildung des Toleranzbereiches aus Funktionen
ist das Toleranzband entsprechend auch durch Versetzen einer
oder mehrere der Funktionen um eine Zusatztoleranz erhältlich.
Das Toleranzband (die Zusatztoleranz) ist vorteilhaft abhängig
vom Fahrzeugzustand, d. h. eine Funktion (bzw. ändert sich
mit) der Fahrgeschwindigkeit, dem Lenkwinkel, dem Schwimmwin
kel, der Querbeschleunigung und/oder der Giergeschwindigkeit
bzw. mit entsprechenden einander bedingenden Parametern. Ins
besondere wird das Toleranzband mit steigender Fahrgeschwin
digkeit und/oder größer werdendem Lenkwinkel (und/oder ent
sprechend korrelierenden Parametern) enger (kleiner).
Bei einem durch Funktionen bestimmten Toleranzbereich ist es
vorteilhaft, wenn mindestens zwei Funktionen Differentialglei
chungen sind. Mit diesen lassen sich die unterschiedlichen dy
namischen Fahrzeugverhalten für weitere Rechenoperationen sehr
günstig beschreiben. Besonders vorteilhaft wird der Toleranz
bereich durch drei oder vier, gegebenenfalls auch mehr, Diffe
rentialgleichungen bestimmt.
Bei all den Verfahren wird vorteilhaft mindestens eine der
Funktionen bzw. mindestens eines der unterschiedlichen dynami
schen Fahrverhalten derart festgelegt, daß ein stationärer
Endwert erhalten wird. Hierdurch wird ein besonders einfaches
Updaten, d. h. Anpassen einzelner Faktoren an den tatsächli
chen Zustand, möglich. Dies erfolgt günstigerweise durch Be
stimmen des stationären Endwertes in Abhängigkeit der charak
teristischen Fahrgeschwindigkeit. Die charakteristische Fahr
geschwindigkeit wiederum kann während des Fahrbetriebs ange
paßt werden, indem, wenn der Istwert des Fahrzustandes einem
quasistationären Fahrzustand entspricht, die dem aktuellen
Istwert entsprechende charakteristische Fahrgeschwindigkeit
ermittelt wird.
Eine Vielzahl der Faktoren kann in der sogenannten "charakte
ristischen Fahrgeschwindigkeit" zusammengefaßt werden, aus der
dann der stationäre Endwert des oben erwähnten dritten Parame
ters errechenbar ist. Hierdurch wird während des Fahrbetriebs
ein einfaches Updaten einzelner Faktoren erreicht und das To
leranzband kann enger gewählt werden. Aufgrund der fahrzeug
spezifischen und meßwerterfassungsspezifischen Toleranzen be
stehen aber noch gewisse Probleme bei der Auslegung der Breite
des Toleranzbandes, so daß das Updaten der Faktoren mittels
der charakteristischen Fahrgeschwindigkeit vorteilhaft mit den
obigen Verfahren kombiniert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mindestens zwei
der dynamischen Fahrverhalten und/oder mindestens zwei der
Funktionen, die den Toleranzbereich bestimmen, derart gewählt,
daß sie unterschiedliche stationäre Endwerte haben. Hierdurch
bilden die stationären Endwerte einen Toleranzbereich, der
durch den quasiparallelen Verlauf der Endwerte in seiner Art
den bisher bekannten Toleranzbändern entspricht. Dies ist hier
ohne Einbußen in der Qualität des Erkennens kritischer oder
regelungsbedürftiger Fahrzeugzustände möglich, da im stationä
ren Bereich ein Regelungsverhalten grundsätzlich verhältnismä
ßig einfach zu bewerkstelligen ist.
Grundsätzlich ist es günstig, wenn mindestens eine der Funkti
onen bzw. mindestens ein dynamisches Fahrverhalten eine Grenz
linie ist, die ein von einem Fahrer als beherrschbar geltendes
Fahrzeugverhalten beschreibt. Auch dies unterscheidet die vor
liegende Erfindung vom Stand der Technik, in dem ein durch
schnittliches Fahrverhalten gewählt wird und durch Beaufschla
gen mit einem ±-Toleranzband Grenzlinien erhalten werden, die
einen Kompromiß hinsichtlich der Erfassung vieler Meßdaten und
der Notwendigkeit einen akzeptablen Toleranzbereich zu bilden,
darstellen.
Die dynamischen Fahrverhalten und/oder die Funktionen, die den
Toleranzbereich bestimmen, unterscheiden sich vorteilhaft in
mindestens einem Faktor, ausgewählt aus der Gruppe Zeitkon
stante, Eigenfrequenz, Dämpfungsmaß. Außerdem ist es vorteil
haft, wenn mindestens ein dynamisches Fahrverhalten und/oder
mindestens eine der Funktionen, die den Toleranzbereich be
stimmen, ein träges Fahrzeugverhalten beschreibt, insbesondere
eine niedrige Eigenfrequenz und/oder hohe Dämpfung. Vorteil
haft ergänzt wird diese Darstellungsart, wenn mindestens ein
dynamisches Fahrverhalten und/oder mindestens eine der Funkti
onen, die den Toleranzbereich bestimmen, ein auf eine Lenkbe
wegung schnell reagierendes Fahrzeugverhalten beschreibt, ins
besondere eine hohe Eigenfrequenz und/oder geringe Dämpfung.
Diese Fahrverhalten bzw. Funktionen kennzeichnen einen Bereich
für Fahrzustände, der der Realität sehr nahe kommt. Dies wird
auch erreicht, wenn mindestens zwei unterschiedliche dynami
sche Fahrverhalten unterschiedliche stationäre Fahrzeugmodelle
beschreiben, insbesondere hinsichtlich der Beladung, der Bela
dungsverteilung, der Reifenart, des Luftdrucks, der Elastizi
tät in der Radaufhängung und/oder Lenkung.
Als Parameter, die die Fahrdynamik beschreiben und zur Bildung
eines Toleranzbereiches herangezogen werden, eignen sich ins
besondere der Lenkradwinkel und die Fahrgeschwindigkeit, wobei
die Fahrgeschwindigkeit beispielsweise auch durch die Raddreh
zahl und der Lenkradwinkel durch den Radwinkel austauschbar
ist. Als dritter Parameter läßt sich aus den ersteren vorteil
haft die Giergeschwindigkeit, die Querbeschleunigung und/oder
der Schwimmwinkel bestimmen. Prinzipiell sind viele Parameter
aber bekannte Beziehungen miteinander verknüpft, so kann z. B.
statt des Schwimmwinkels auch der arctan des Quotienten aus
Quergeschwindigkeit und Längsgeschwindigkeit und für die Gier
geschwindigkeit der Raddrehzahlunterschied, insbesondere einer
nicht angetriebenen Achse, eingesetzt werden. Die Differen
tialgleichungen, die in der vorliegenden Erfindung Verwendung
finden, sind grundsätzlich vom Typ lineare Differentialglei
chung mit konstanten Koeffizienten (Faktoren), z. B.
A · x + B · + C · = f (t);
gedämpfte Schwingungen. Eine
typische für die vorliegende Erfindung verwendbare Gleichung
ist
+ 2 Dω₀ · + ω₀² · x = f (t)
Vorteilhaft wird die Ermittlung des Toleranzbereiches derart
vorgenommen, daß stationäre Endwerte in Richtung Übersteuerung
und Richtung Untersteuerung erhalten werden. Vorteilhaft wer
den hierzu aus Lenkradwinkel und/oder Radwinkel und Fahrge
schwindigkeit und/oder Raddrehzahl stationäre Endwerte der
Grenzgiergeschwindigkeiten, Grenzquerbeschleunigungen und/oder
der Grenzschwimmwinkel bestimmt. Hierbei ist es möglich, die
Koeffizienten (Faktoren) der Differentialgleichungen so zu
wählen, daß die stationären Endwerte in Richtung Übersteuerung
und Richtung Untersteuerung, z. B. der Grenzgiergeschwindig
keit, aufeinanderfallen (identisch sind) oder nahe beieinan
derliegen. Vorteilhaft werden hierbei auch die Endwerte in
Richtung Übersteuerung und/oder Untersteuerung (gegebenenfalls
unter Berücksichtigung eines zusätzlichen Toleranzbandes) auf
den Wert begrenzt, der bei einem vorliegenden Fahrbahnreibwert
möglich ist. Hierzu wird während des Fahrbetriebes der Fahr
bahnreibwert ermittelt.
Wenn der Toleranzbereich von Funktionen bestimmt wird, dann
ist vorteilhaft mindestens eine Funktion eine Differential
gleichung mindestens zweiter Ordnung; insbesondere sind minde
stens zwei Differentialgleichungen erster Ordnung und minde
stens eine, vorteilhaft zwei Differentialgleichungen minde
stens zweiter Ordnung, die alle unterschiedliche dynamische
Fahrverhalten beschreiben.
Mit der Änderung der Fahrdynamik, beispielsweise eine Änderung
des Lenkradwinkels, ist es notwendig, den Toleranzbereich neu
zu bestimmen. Um hierbei eine Änderung des Vorzeichens der
Lenkradwinkelgeschwindigkeit, ggf. einer gefilterten Lenkrad
winkelgeschwindigkeit, vorteilhaft zu berücksichtigen, können
bei einem Rechenmodell, das mindestens zwei Differentialglei
chungen mindestens zweiter Ordnung mit unterschiedlichen Dämp
fungsmaßen beinhaltet (die den Toleranzbereich bestimmen), die
Dämpfungsmaße beider Differentialgleichungen vertauscht wer
den. Hierdurch wird ein Überkreuzen der Differentialgleichun
gen vermieden. Vorzugsweise werden ein hohes Dämpfungsmaß und
ein niedriges Dämpfungsmaß miteinander vertauscht. Vorteilhaft
ist hierbei auch, wenn bei mindestens zwei der Differential
gleichungen mindestens zweiter Ordnung die Eigenfrequenzen
gleich sind.
Eine andere Möglichkeit, den Toleranzbereich den gegebenen
falls geänderten, die Fahrdynamik beschreibenden Parametern
anzupassen, ist die Neuberechnung mindestens einer der Diffe
rentialgleichungen. Hierzu wird, wenn der Istwert des dynami
schen Fahrzustandes innerhalb des Toleranzbereiches liegt,
mindestens eine Differentialgleichung derart neu berechnet,
daß diese von einem Punkt angenähert dem Istwert, vorzugsweise
von dem Istwert selbst, weiter verläuft. Wenn der Istwert des
dynamischen Fahrzustandes außerhalb des Toleranzbereiches
liegt, wird vorteilhaft mindestens eine Differentialgleichung
derart neu berechnet, daß diese von einem Punkt angenähert dem
Istwert, aber innerhalb des Toleranzbereiches liegend, vor
zugsweise auf einer den Toleranzbereich oder das Toleranzband
begrenzenden Funktion liegend, weiter verläuft. Alternativ
oder zusätzlich kann die Differentialgleichung derart neu be
rechnet werden, daß diese von einem Punkt angenähert dem Ist
wert weiter verläuft, wobei der Punkt nur soweit dem Istwert
angenähert ist, vorzugsweise auf einer den Toleranzbereich
oder das Toleranzband begrenzenden Funktion liegt, daß eine
automatische Fahrzustandsregelung in Richtung auf den Tole
ranzbereich oder das Toleranzband möglich ist. Bei all diesen
Verfahren ist es besonders günstig, wenn mehrere, insbesondere
alle Differentialgleichungen derart neu berechnet werden, daß
diese von dem Punkt angenähert dem Istwert bzw. dem Istwert
selbst weiter verlaufen. Hierdurch wird von dem Punkt ausge
hend immer wieder ein neuer Toleranzbereich (Toleranzband) be
rechnet, wodurch die Probleme des ±-Toleranzbandes weitgehend
vermieden werden. Bei diesen Neuberechnungen mindestens einer
Differentialgleichung ist es außerdem vorteilhaft, wenn min
destens eine Differentialgleichung mindestens zweiter Ordnung
in ihrer Steigung der Steigung des Istwertes angenähert, vor
zugsweise gleichgesetzt wird. Hierdurch erfolgt nochmals eine
Anpassung des Toleranzbereiches (Toleranzbandes) an dem je
weils vorliegenden Fahrzeugzustand.
Besonders vorteilhaft erfolgt bei der vorliegenden Erfindung
die Festlegung des Toleranzbereiches auf einem stationären
Endwert, der in Abhängigkeit der charakteristischen Fahrge
schwindigkeit ist. Hierzu wird die charakteristische Fahrge
schwindigkeit während des normalen Fahrbetriebes ermittelt,
d. h. dann, wenn der Fahrzustand einem quasistationären Fahr
zustand entspricht, und dem Endwert zugrundegelegt. Auf diesen
Endwert erfolgt dann die Berechnung des Toleranzbereiches,
insbesondere wie sie oben beschrieben ist. Da die Ermittlung
der charakteristischen Fahrgeschwindigkeit gewissen Streuungen
unterworfen ist, wird vorzugsweise ein Mittelwert aus mehreren
Messungen der charakteristischen Geschwindigkeit gebildet.
In einer Weiterbildung werden die oben beschriebenen Verfahren
dahingehend verwendet, daß, wenn ein Istwert außerhalb des To
leranzbereiches ermittelt wird, eine den Fahrzeugzustand in
Richtung auf den Toleranzbereich regelnde Einrichtung und/oder
eine Signaleinrichtung aktiviert wird. Eine solche Fahrzu
standstabilitätsregelung dient dazu, das Kraftfahrzeug unab
hängig vom Fahrer in einen stabilen Fahrzustand zu zwingen.
Vorteilhaft wird hierfür der Betrag und/oder seine zeitliche
Ableitung, um welchen ein außerhalb des Toleranzbereiches lie
gender Istwert vom Toleranzbereich abweicht, als Eingangsgröße
für eine Fahrzustandstabilitätsregelung benutzt. Vorzugsweise
wird hierbei auch der Schwimmwinkel gemessen, der für die Ak
tivierung einer Fahrzustandstabilitätsregelung ein vorgegebe
nes Maß überschritten haben soll. Die Fahrzustandstabilitäts
regelung wird vorzugsweise auf ein oder mehrere Stellglieder
der Bremsanlage und/oder ein oder mehrere Leistungsstellglie
der des Motors und/oder auf den Lenkwinkel der Vorder-
und/oder Hinterräder.
Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vor
richtung zur Fahrzustandstabilitätsregelung, mit die Fahrdyna
mik ermittelnden Sensoren und mit einer Elektronikeinheit,
welche die Ausgangssignale der Sensoren zu Steuersignalen, die
eine Vortriebsregelung des Kraftfahrzeuges bewirken, umwan
deln, wobei mittels der Sensoren mindestens drei, die Fahrdy
namik beschreibende Parameter erfaßt werden, aus mindestens
zweien dieser Parameter ein Toleranzbereich gebildet wird für
mindestens einen dritten dieser Parameter und der mindestens
eine dritte Parameter mit dem Toleranzbereich verglichen wird.
Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Toleranzbe
reich von mehreren unterschiedlichen dynamischen Fahrzeugver
halten gebildet wird, und/oder daß der Toleranzbereich von
mindestens zwei Funktionen bestimmt wird, die unterschiedliche
dynamische Fahrzeugverhalten in Abhängigkeit von der Zeit be
schreiben, wobei mindestens eine der Funktionen eine Differen
tialgleichung ist, und/oder daß der Toleranzbereich einen qua
sistationären Abschnitt und einen dynamischen Abschnitt um
faßt, wobei der dynamische Abschnitt breiter ist als der qua
sistationäre Abschnitt, und/oder daß der Toleranzbereich einen
stationären Endwert hat, der in Abhängigkeit der charakteri
stischen Fahrgeschwindigkeit ist, wobei, wenn der Istwert des
Fahrzustandes einem quasistationären Fahrzustand entspricht,
die dem aktuellen Istwert entsprechende charakteristische
Fahrgeschwindigkeit ermittelt wird.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Bei
spielen und Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Fahrzeugregelung gemäß dem
Stand der Technik;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Fahrzeugre
gelung mit dynamischen Toleranz
bändern;
Fig. 3 eine detaillierte Darstellung einer
erfindungsgemäßen Fahrzeugregelung;
Fig. 4 eine Darstellung des dynamischen
Toleranzbereiches nach einem Lenk
radwinkelsprung;
Fig. 5 einen in Fig. 4 zum Zeitpunkt t1
neu berechneten Toleranzbereich;
Fig. 6 bis 8 weitere Darstellungen des Toleranz
bereiches.
Das gemäß dem Stand der Technik (Fig. 1) erzeugte Toleranzband
wird aus einem dynamischen Fahrzeugmodell, das als Differen
tialgleichung in der Regel zweiter Ordnung dargestellt ist und
eine Vielzahl von Fahrzeugkoeffizienten sowie zwei Parameter
der Fahrdynamik berücksichtigt, durch Hinzufügen eines ±-Tole
ranzbandes gebildet. Die ±-Toleranz ist verhältnismäßig groß
(ca. 3°/s) und kann mit einzelnen Fahrzustandsparametern,
z. B. der Geschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels, schwanken.
Ein Sensor ermittelt außerdem einen dritten Parameter der
Fahrdynamik, beispielsweise die Giergeschwindigkeit, und gibt
den Meßwert an eine Vergleichseinheit weiter, in der geprüft
wird, ob der Meßwert des Sensors innerhalb des gebildeten
Toleranzbandes liegt. Eine gegebenenfalls auszuregelnde Abwei
chung wird als Steuersignal weitergegeben.
In Fig. 2 wird nicht mehr ein dynamisches Fahrzeugmodell zu
grundegelegt, sondern ein stationäres Fahrzeugmodell (das
jeweilige Fahrzeug in einem stabilen Fahrzustand). Dieses sta
tionäre Fahrzeugmodell ist ohne Zeitverhalten und enthält
keine Differentialgleichungen, entsprechend ist es wesentlich
unempfindlicher gegen Parameteränderungen. Als einziger Para
meter wird für das stationäre Fahrzeugmodell die charakteri
stische Fahrgeschwindigkeit (Vch) ermittelt, die unterschied
liche Fahrzeugmodelle (jeweils das tatsächlich vorliegende),
wie Beladung und Reifenänderungen, berücksichtigt. Die charak
teristische Fahrgeschwindigkeit läßt sich durch Beobachtung
des Fahrverhaltens bei konstanter Kurvenfahrt erfassen und
anpassen, wobei vorzugsweise aus mehreren Meßwerten ein Mit
telwert gebildet wird. Das dynamische Fahrverhalten wird durch
einen Toleranzbereich abgedeckt, der aus zwei oder mehr Grenz
linien, die jeweils Differentialgleichungen sind, gebildet
ist. Diese Differentialgleichungen werden derart gewählt, daß
im wesentlichen alle normalen (unkritischen) Fahrzustände bei
im wesentlichen allen möglichen Fahrzeugkonfigurationen (beim
betreffenden Fahrzeug mögliche Zustände) abgedeckt sind.
Schleuderzustände, wie ein Überschreiten des Toleranzwertes
Richtung Übersteuern oder Richtung Untersteuern liegen ent
sprechend im wesentlichen außerhalb des Toleranzbereiches. Die
Toleranz für Steuertendenz wird derart berechnet, daß sie in
ihrem stationären Bereich mit dem stationären Fahrzeugmodell
übereinstimmt. Hierdurch werden dynamische Toleranzbänder er
halten, die unterschiedliche Fahrzustände besser berücksichti
gen als ±-Toleranzbänder.
Der verwendete Algorithmus basiert vorteilhaft auf der Gierge
schwindigkeit Ψ (Drehgeschwindigkeit um die Hochachse), die
von einem Sensor aufgenommen und mit der berechneten (z. B.
aus Fahrgeschwindigkeit und Lenkradwinkel) verglichen wird.
Zur Berechnung kann von folgender Gleichung ausgegangen werden
In den Koeffizienten D, ω₀, A₀ und A₁ sind die Fahrzeugkenn
werte enthalten.
Als Grenzlinien des dynamischen Toleranzbereiches wurden
gewählt
- - ein T1-Glied (Differentialgleichung erster Ordnung), dessen (geschwindigkeitsabhängige) Zeitkonstante so gewählt ist, daß sie dem langsamsten möglichen Fahrzeugverhalten ent spricht;
- - ein T1-Glied (Differentialgleichung erster Ordnung), dessen (geschwindigkeitsabhängige) Zeitkonstante so gewählt ist, daß sie dem schnellsten möglichen Fahrzeugverhalten ent spricht; und
- - ein DT2-Glied (Differentialgleichung zweiter Ordnung), des sen (geschwindigkeitsabhängige) Koeffizienten Eigenfrequenz und Dämpfungsmaß so gewählt sind, daß sie einem besonders trägen Fahrzeugverhalten entsprechen (geringe Eigenfrequenz und Dämpfung).
Die gebildeten Toleranzbereiche decken im wesentlichen jeden
normalen Fahrzustand ab, nicht aber Schleuder- oder Driftzu
stände. Die Übersteuergrenze läßt DT2-typische Überschwinger
zu, während die Untersteuergrenze auch ein träges Fahrzeug
noch berücksichtigt. Die Grenzen Richtung Über- bzw. Unter
steuerung können aus der vorherbestimmten charakteristischen
Geschwindigkeit berechnet werden, z. B. +7 m/s für die Über
steuergeschwindigkeit und -10 m/s für die Untersteuergeschwin
digkeit. Der Stationärwert wird üblicherweise auf den Wert be
grenzt, der bei einer maximalen Querbeschleunigung von 10 m/s²
erreicht werden kann; entsprechend kann auch die Untersteuer
grenze begrenzt werden auf einen Wert, der bei einer maximalen
Querbeschleunigung von beispielsweise 8 m/s² erreicht werden
kann.
Ein solcher Toleranzbereich To (gestreift) ist in Fig. 4 dar
gestellt und setzt sich zusammen aus drei Differentialglei
chungen. Eine Differentialgleichung zweiter Ordnung DT2 be
rücksichtigt ein träges Verhalten und je eine Differential
gleichung erster Ordnung ein schnelles T1s bzw. langsames T1l
Fahrzeugverhalten. Alle Differentialgleichungen nähern sich
einem Toleranzwert Richtung Übersteuern tUe bzw. Richtung Un
tersteuern tU, die aus dem ermittelten stationären Fahrzeug
modell gebildet werden.
Zum Zeitpunkt t₁ wird ein Toleranzbereich To′ neu bestimmt,
wobei verschiedene Auswahlkriterien getroffen werden (Fig. 3
und 5). Das Fahrzeugistverhalten iF liegt innerhalb des alten
Toleranzbereiches To (gestrichelt angedeutet) gemäß Fig. 4.
Zum Zeitpunkt t1 wird das T1l-Verhalten derart neu berechnet
(T1l), daß es in seinem stationären Bereich sich dem näherlie
genden Toleranzwert Richtung Übersteuern bzw. Untersteuern
(hier Richtung Übersteuerung tUe) annähert. Die beiden anderen
Differentialgleichungen, T1s-Verhalten und DT2-Verhalten, wer
den auf den entfernter liegenden Wert (hier Toleranzwert Rich
tung Untersteuern tU) berechnet (T1s′, DT2′). Außerdem wird
die neue DT2′-Funktion in ihrer Steigung der Steigung des Ist
verhaltens iF in t₁ angepaßt. Hieraus ergibt sich der in
Fig. 5 dargestellte neue Toleranzbereich To′.
Wenn der Istwert (iF) außerhalb des Toleranzbereiches (To) ge
langt, erfolgt eine entsprechende Anpassung des neu berechne
ten Toleranzbereiches, ausgehend von der Grenzlinie (DT2, T1s
oder T1l) des bestehenden Toleranzbereiches, die dem Istzu
stand am nächsten kommt. In Abhängigkeit der Lenkrichtung wird
nun eine rechte und eine linke Grenze definiert. Der Betrag
(oder auch eine Ableitung hiervon), um den der Istzustand
außerhalb des zuvor bestimmten Toleranzbereiches liegt, kann
nun für eine automatische Stabilisierung herangezogen werden.
Im Falle einer Linkskurve wird entsprechend bei einem Schleu
dervorgang zur Stabilisierung kurvenaußen (also rechts) ange
bremst, in diesem Fall ist die rechte Grenze die Übersteuer
grenze und die linke Grenze die Untersteuergrenze. Bei einer
Rechtskurve gilt dies entgegengesetzt.
Für das Eingreifen der automatischen Stabilisierung ist es
zweckmäßig, wenn ermittelt wird, ob der Fahrer einen weiteren
Giergeschwindigkeitsaufbau wünscht oder nicht. Dies kann z. B.
am Vorzeichen der Lenkradwinkelgeschwindigkeit geschehen, oder
aber man vergleicht den aktuell gemessenen Lenkradwinkel mit
dem Lenkradwinkel, der an einem Ausgang eines Filters erster
Ordnung (Eingang ist auch hier der aktuelle Lenkradwinkel) an
liegt.
Eine weitere erfindungsgemäße Verfahrensweise ist in den
Fig. 6 und 7 dargestellt. Wie oben werden aus der Vch eine
Übersteuergrenze (im folgenden stationäre rechte Grenze srG)
und eine Untersteuergrenze (stationäre linke Grenze s1G) be
rechnet. Sowohl für die rechte als auch für die linke Grenze
werden zwei dynamische Übergangsverhalten berechnet, und zwar
jeweils ein T1- und ein DT2-Verhalten (rT1, lT1; rDT2; lDT2).
Je nachdem, ob die jeweilige Seite die Über- oder die Unter
steuergrenze darstellt, können die Koeffizienten der Differen
tialgleichungen gewählt werden.
Für das rDT2-Glied ist für die Übersteuergrenze srG eine mitt
lere Dämpfung (z. B. D = 0,5) günstig, um ein kontrolliertes
Überschwingen Ü zuzulassen. Ferner ist zweckmäßig, wenn A₁
einen nennenswert hohen Anteil besitzt, um ein schnelles An
wachsen des Sollwertes zu ermöglichen (damit ein schnell rea
gierendes Fahrzeug nicht sofort zu einem Verlassen des Tole
ranzbandes führt). Bei der Untersteuergrenze slG ist eine hohe
Dämpfung in lDT2 günstig, um auch träge Fahrzeuge (hohes Träg
heitsmoment infolge Beladung) zu beinhalten. Ferner sollte A₁
gering gewählt werden. Die Wahl aller Faktoren orientiert sich
daran, welche Fahrzeugreaktionen zugelassen werden sollen, d. h.
welche dynamischen Übergangsverhalten das Fahrzeug zeigen
darf. Sie sollten so gewählt werden, daß alle Beladungsmög
lichkeiten mit enthalten sind. Da diese Faktoren unabhängig
vom stationären Endwert sind, können sie vom Fahrzeugherstel
ler bereits fest eingebaut werden, eine Identifizierung bzw.
ein Abdaten ist nicht erforderlich.
Für das rT1-Glied auf der Übersteuerseite srG sollten die Ko
effizienten so gewählt werden, daß der stationäre Endwert nach
(ta) dem Überschwinger des rDT2-Gliedes nahezu erreicht ist.
Durch Vergleich der DT2- und der T1-Glieder jeweils einer
Seite wird die rechte bzw. linke Grenze des Toleranzbereiches
To* endgültig gesetzt und zwar derart, daß alle Maximalwerte
aus rDT2 und rT1 die rechte Grenze rG und alle Minimalwerte
aus lDT2 und lT1 die linke Grenze lG bilden. Die einzelnen
Funktionen sind in Fig. 6 dargestellt, der resultierende Tole
ranzbereich To* mit einem beispielhaften Fahrzeugistverhalten
ivF ist in Fig. 7 wiedergegeben. Zusätzlich kann eine weitere
Toleranz, z. B. fahrgeschwindigkeitsabhängig, vorgesehen wer
den. Diese kann beispielsweise umgekehrt proportional zur
Fahrgeschwindigkeit auf die rechte Grenze addiert und von der
linken Grenze subtrahiert werden. In Fig. 7 sind auch die dyna
mischen Bereiche dB, dB′ und quasistationären Bereiche qsB,
qsB′ dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß die dynamischen
Bereiche dB, dB′ breiter sind (d, d′) als (k, k′) die
zugehörigen quasistationären Beeiche qaB, qsB′.
In einer weiteren Ausführungsform (Fig. 8) werden alle Diffe
rentialgleichungen (gebildet analog Fig. 6) auf einen einzigen
stationären Grenzwert sG (oder auf nahe beieinanderliegende
stationäre Grenzwerte) berechnet. Diesen Kurven wird dann ein
±-Toleranzband (+Tb, -Tb) überlagert.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 6 bis 8 werden bei einem
Wechsel des Vorzeichens der Lenkradwinkelgeschwindigkeit (t2)
die Dämpfungen der beiden DT2-Kurven vertauscht. Hierdurch
kommt der Überschwinger Ü zur jeweils anderen DT2-Kurve, wo
durch wiederum weitgehend alle gewünschten Fahrverhalten im
Toleranzbereich berücksichtigt sind.
Zusammenfassend enthält die vorliegende Erfindung folgende
Vorteile:
- - Der stationäre Endwert der Über- und Untersteuergrenze kann über die charakteristische Fahrgeschwindigkeit bestimmt werden. Hierdurch wird es unerheblich, woher die Änderung des Fahrverhaltens resultiert (z. B. Winterbereifung, Bela dung). Nur die charakteristische Fahrgeschwindigkeit muß online identifiziert werden.
- - Als dynamische Übergangsverhalten werden künstliche DT2- und T1-Verhalten auf die stationären Endwerte aufmoduliert.
- - Die Koeffizienten für die Übergangsverhalten der rechten oder linken Seite hängen davon ab, ob diese Seite die Über- oder die Untersteuerseite ist.
- - Die Koeffizienten der Übergangsfunktionen werden im voraus vom Fahrzeughersteller so bestimmt, daß möglichst alle Be ladungszustände erfaßt werden (Fahrzeug mit großem oder kleinem Trägheitsmoment).
- - Die Differentialgleichungen können mit einfach zu handha benden Variablen betrieben werden (ω₀, D). Bei dem Linear modell gemäß dem Stand der Technik führt eine Änderung, beispielsweise der Gewichtsverteilung, zu einer Änderung aller Koeffizienten der Differentialgleichung, wodurch ein Anpassen aller Parameter online erforderlich ist.
Claims (41)
1. Verfahren zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder
regelungsbedürftigen Fahrzustandes durch Ermitteln min
destens dreier, die Fahrdynamik beschreibender Parameter,
Bilden eines Toleranzbereiches aus mindestens zweien die
ser Parameter für mindestens einen dritten dieser Parame
ter und Vergleich des mindestens einen dritten Parameters
mit dem Toleranzbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der
Toleranzbereich von mehreren unterschiedlichen dynamischen
Fahrzeugverhalten gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
unterschiedlichen dynamischen Fahrzeugverhalten ausgewählt
sind aus der Gruppe unterschiedliche Fahrzeugbeladung
(Verteilung der Beladung und/oder Zuladung), unterschied
liche Bereifung, unterschiedlicher Reifendruck.
3. Verfahren zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder
regelungsbedürftigen Fahrzustandes durch Ermitteln min
destens dreier, die Fahrdynamik beschreibender Parameter,
Bilden eines Toleranzbereiches aus mindestens zweien die
ser Parameter für mindestens einen dritten dieser Parame
ter und Vergleich des mindestens einen dritten Parameters
mit dem Toleranzbereich, insbesondere nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich
von mindestens zwei Funktionen bestimmt wird, die unter
schiedliche dynamische Fahrzeugverhalten in Abhängigkeit
von der Zeit beschreiben, und daß mindestens eine der
Funktionen eine Differentialgleichung ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Toleranzbereich ein Toleranzband hinzugefügt wird, indem
eine oder mehrere der Funktionen um eine Zusatztoleranz
versetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusatztoleranz eine Funktion der Fahrgeschwindigkeit
und/oder des Schwimmwinkels und/oder der Quergeschwindig
keit ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens zwei Funktionen, die den To
leranzbereich bestimmen, Differentialgleichungen sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eines der unterschiedlichen
dynamischen Fahrverhalten und/oder mindestens eine der
Funktionen, die den Toleranzbereich bestimmen, einen sta
tionären Endwert hat.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
stationäre Endwert in Abhängigkeit der charakteristischen
Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn der Istwert des Fahrzustandes einem quasistationären
Fahrzustand entspricht, die dem aktuellen Istwert entspre
chende charakteristische Fahrgeschwindigkeit ermittelt
wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens zwei der dynamischen Fahr
verhalten und/oder mindestens zwei der Funktionen, die den
Toleranzbereich bestimmen, unterschiedliche stationäre
Endwerte haben.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens ein dynamisches Fahrverhalten
und/oder mindestens eine der Funktionen eine Grenzlinie
ist die ein von einem Fahrer als beherrschbar geltendes
Fahrzeugverhalten beschreibt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die dynamischen Fahrverhalten und/oder
die Funktionen, die den Toleranzbereich bestimmen, sich in
mindestens einem Faktor, ausgewählt aus der Gruppe Zeit
konstante, Eigenfrequenz, Dämpfungsmaß, unterscheiden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein dynamisches Fahrver
halten und/oder mindestens eine der Funktionen, die den
Toleranzbereich bestimmen, ein träges Fahrzeugverhalten
beschreibt, insbesondere eine niedrige Eigenfrequenz
und/oder hohe Dämpfung.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein dynamisches Fahrver
halten und/oder mindestens eine der Funktionen, die den
Toleranzbereich bestimmen, ein auf eine Lenkbewegung
schnell reagierendes Fahrzeugverhalten beschreibt, insbe
sondere eine hohe Eigenfrequenz und/oder geringe Dämpfung.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens zwei unterschiedliche dyna
mische Fahrverhalten unterschiedliche stationäre Fahr
zeugmodelle beschreiben, insbesondere hinsichtlich der Be
ladung, der Beladungsverteilung, der Reifenart, des Luft
drucks, der Elastizität in der Radaufhängung und/oder Len
kung.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß aus Lenkradwinkel und/oder Radwinkel
und Fahrgeschwindigkeit und/oder Raddrehzahl stationäre
Endwerte der Grenzgiergeschwindigkeiten, Grenzquerbe
schleunigung und/oder Grenzschwimmwinkel in Richtung Über
steuerung und Richtung Untersteuerung bestimmt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, sofern auf Anspruch 3 rück
bezogen, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der
Differentialgleichung(en) so gewählt werden, daß statio
näre Endwerte der Grenzgiergeschwindigkeit in Richtung
Übersteuerung und Richtung Untersteuerung identisch sind
oder nahe beieinanderliegen.
18. Verfahren nach Anspruch 16, sofern auf Anspruch 3 rück
bezogen, dadurch gekennzeichnet, daß der Endwert Richtung
Übersteuerung und/oder Untersteuerung der stationären
Giergeschwindigkeit auf den Wert begrenzt wird, der bei
einem vorliegenden Fahrbahnreibwert möglich ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 18, sofern auf
Anspruch 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens eine der Funktionen, die den Toleranzbereich bestim
men, eine Differentialgleichung mindestens zweiter Ordnung
ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens zwei Differentialgleichungen erster Ordnung und
mindestens eine, vorzugsweise zwei Differentialgleichungen
mindestens zweiter Ordnung, die unterschiedliche dyna
mische Fahrverhalten beschreiben, als Funktionen zur Be
stimmung des Toleranzbereiches verwendet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Differentialgleichungen mindestens zweiter Ordnung
sind und unterschiedliche Dämpfungsmaße beinhalten, und
daß bei einer Änderung des Vorzeichens der Lenkradwinkel
geschwindigkeit oder bei einer Änderung des Vorzeichens
der Lenkradwinkelgeschwindigkeit an einem Ausgang eines
Filters, insbesondere eines Filters 1. Ordnung, die Dämp
fungsmaße beider Differentialgleichungen mindestens zwei
ter Ordnung vertauscht werden.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeich
net, daß eine Differentialgleichung mindestens zweiter
Ordnung ein hohes Dämpfungsmaß und eine Differentialglei
chung mindestens zweiter Ordnung ein niedriges Dämpfungs
maß hat.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens zwei Differentialgleichungen
mindestens zweiter Ordnung sind und deren Eigenfrequenzen
gleich sind.
24. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn der Istwert des dynamischen Fahrzustandes innerhalb
des Toleranzbereiches liegt, mindestens eine Differential
gleichung derart neu berechnet wird, daß diese von einem
Punkt angenähert dem Istwert, vorzugsweise von dem Ist
wert, weiter verläuft.
25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn der Istwert des dynamischen Fahrzustandes außerhalb
des Toleranzbereiches liegt, mindestens eine Diffe
rentialgleichung derart neu berechnet wird, daß diese von
einem Punkt angenähert dem Istwert, aber innerhalb des To
leranzbereiches liegend, vorzugsweise auf einer den Tole
ranzbereich oder das Toleranzband begrenzenden Funktion
liegend, weiter verläuft.
26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn der Istwert außerhalb des Toleranzbereiches liegt,
mindestens eine Differentialgleichung derart neu berechnet
wird, daß diese von einem Punkt angenähert dem Istwert
weiter verläuft, wobei der Punkt nur soweit dem Istwert
angenähert ist, vorzugsweise auf einer den Toleranzbereich
oder das Toleranzband begrenzenden Funktion liegend, daß
eine automatische Fahrzustandsregelung in Richtung auf den
Toleranzbereich oder das Toleranzband möglich ist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch ge
kennzeichnet, daß alle Differentialgleichungen derart neu
berechnet werden, daß diese von dem Punkt angenähert dem
Istwert bzw. dem Istwert weiter verlaufen.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Differentialgleichung mindestens
zweiter Ordnung in ihrer Steigung der Steigung des Ist
wertes angenähert, vorzugsweise gleichgesetzt wird.
29. Verfahren zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder
regelungsbedürftigen Fahrzustandes durch Ermitteln min
destens dreier, die Fahrdynamik beschreibender Parameter,
Bilden eines Toleranzbereiches aus mindestens zweien die
ser Parameter für mindestens einen dritten dieser Parame
ter und Vergleich des mindestens einen dritten Parameters
mit dem Toleranzbereich, insbesondere nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der To
leranzbereich einen quasistationären Abschnitt und einen
dynamischen Abschnitt umfaßt, und daß der dynamische Ab
schnitt breiter ist als der quasistationäre Abschnitt.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbreiterung des dynamischen Abschnitts eine Funktion
des Fahrzustandes ist, insbesondere des Lenkradwinkels,
der Fahrgeschwindigkeit und/oder des Schwimmwinkels, ggf.
in Abhängigkeit von der Zeit.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß
der breitere dynamische Abschnitt sich verengt, wenn keine
Änderung des Lenkradwinkels erfolgt.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem quasistationären Abschnitt und/oder
dem dynamischen Abschnitt ein Plus- und/oder Minus-Tole
ranzband überlagert wird, das ggf. abhängig ist vom Fahr
zeugzustand, insbesondere von der Fahrgeschwindigkeit, dem
Lenkwinkel, dem Schwimmwinkel, der Querbeschleunigung
und/oder der Giergeschwindigkeit.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Toleranzbereiches
der Lenkradwinkel und die Fahrgeschwindigkeit ermittelt
werden.
34. Verfahren zum Erkennen eines querdynamisch kritischen oder
regelungsbedürftigen Fahrzustandes durch Ermitteln min
destens dreier, die Fahrdynamik beschreibender Parameter,
Bilden eines Toleranzbereiches aus mindestens zweien die
ser Parameter für mindestens einen dritten dieser Parame
ter und Vergleich des mindestens einen dritten Parameters
mit dem Toleranzbereich, insbesondere nach einem der vor
hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der To
leranzbereich einen oder mehrere stationäre Endwerte hat,
der oder die in Abhängigkeit der charakteristischen Fahr
geschwindigkeit sind, und daß, wenn der Istwert des Fahr
zustandes einem quasistationären Fahrzustand entspricht,
die dem aktuellen Istwert entsprechende charakteristische
Fahrgeschwindigkeit ermittelt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Mittelwert aus mehreren Messungen der charakteristi
schen Fahrgeschwindigkeit zur Ermittlung des oder der sta
tionären Endwerte verwendet wird.
36. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß, wenn ein Istwert außerhalb des Tole
ranzbereiches ermittelt wird, eine den Fahrzeugzustand in
Richtung auf den Toleranzbereich regelnde Einrichtung
(Fahrzustandstabilitätsregelung) und/oder eine Signalein
richtung aktiviert wird.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Betrag und/oder seine zeitliche
Ableitung, um welchen ein außerhalb des Toleranzbereiches
liegender Istwert vom Toleranzbereich abweicht, als Ein
gangsgröße für eine Fahrzustandstabilitätsregelung benutzt
wird.
38. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Aktivierung einer Fahrzustandsta
bilitätsregelung der Istwert des Fahrzeugzustandes außer
halb des Toleranzbereiches liegen und der Schwimmwinkel
des Fahrzeugs ein vorgegebenes Maß überschritten haben
muß.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Fahrzustandstabilitätsregelung auf
ein oder mehrere Leistungsstellglieder des Motors und/oder
auf ein oder mehrere Stellglieder der Bremsanlage und/oder
auf den Lenkwinkel der Vorder- und/oder Hinterräder wirkt.
40. Vorrichtung zur Fahrzustandstabilitätsregelung, mit die
Fahrdynamik ermittelnden Sensoren und mit einer Elektro
nikeinheit, welche die Ausgangssignale der Sensoren zu
Steuersignalen, die eine Vortriebsregelung des Kraftfahr
zeuges bewirken, umwandeln, wobei mittels der Sensoren
mindestens drei, die Fahrdynamik beschreibende Parameter
erfaßt werden, aus mindestens zweien dieser Parameter ein
Toleranzbereich gebildet wird für mindestens einen dritten
dieser Parameter und der mindestens eine dritte Parameter
mit dem Toleranzbereich verglichen wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Toleranzbereich von mehreren unter
schiedlichen dynamischen Fahrzeugverhalten gebildet wird,
und/oder daß der Toleranzbereich von mindestens zwei Funk
tionen bestimmt wird, die unterschiedliche dynamische
Fahrzeugverhalten in Abhängigkeit von der Zeit beschrei
ben, wobei mindestens eine der Funktionen eine Differen
tialgleichung ist, und/oder daß der Toleranzbereich einen
quasistationären Abschnitt und einen dynamischen Abschnitt
umfaßt, wobei der dynamische Abschnitt breiter ist als der
quasistationäre Abschnitt, und/oder daß der Toleranzbe
reich einen stationären Endwert hat, der in Abhängigkeit
der charakteristischen Fahrgeschwindigkeit ist, wobei,
wenn der Istwert des Fahrzustandes einem quasistationären
Fahrzustand entspricht, die dem aktuellen Istwert entspre
chende charakteristische Fahrgeschwindigkeit ermittelt
wird.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn der dritte Parameter außerhalb des Toleranzbereiches
liegt, ein Ausgangssignal zur Steuerung der Räder und/oder
des Fahrzeugmotors zur automatischen Fahrzustandsregelung
gebildet wird.
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