DE60010421T2 - Überroll-Erkennung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

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    • B60T2260/02Active Steering, Steer-by-Wire

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zur dynamischen Verhaltenssteuerung für ein Kraftfahrzeug und genauer ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen des Überrollens eines Fahrzeugs.
  • In jüngster Zeit wurde damit begonnen, dynamische Steuersysteme für Kraftfahrzeuge bei verschiedensten Erzeugnissen anzubieten. Dynamische Steuersysteme steuern das Gieren des Fahrzeugs typischerweise durch Steuern der Bremsanstrengung an den verschiedenen Rädern des Fahrzeugs. Giersteuersysteme vergleichen typischerweise die gewünschte Richtung des Fahrzeugs auf Basis des Lenkradwinkels und der Fortbewegungsrichtung. Durch Regulieren des Bremsausmaßes an jeder Ecke des Fahrzeugs kann die gewünschte Fortbewegungsrichtung beibehalten werden. Typischerweise behandeln die dynamischen Steuersysteme das Rollen des Fahrzeugs nicht. Es wäre besonders bei Fahrzeugen mit hohem Profil wünschenswert, die Überrollcharakteristik des Fahrzeugs zu steuern, um die Fahrzeugstellung in Bezug auf die Straße beizubehalten. Das heißt, es ist wünschenswert, den Kontakt eines jeden der vier Räder des Fahrzeugs auf der Straße beizubehalten.
  • Die Fahrzeugüberroll- und die Kippsteuerung (oder das Karosserierollen) sind unterscheidbare dynamische Eigenschaften. Die Kippsteuerung behält die Fahrzeugkarosserie in einer Ebene oder beinahe in einer Ebene, die parallel zur Straßenoberfläche verläuft. Die Überrollsteuerung behält die Fahrzeugräder auf der Straßenoberfläche. Ein System eines Kippsteuersystems ist in der US-Patentschrift Nr. 5,869,943 beschrieben. Das '943er-Patent verwendet die Kombination aus der Giersteuerung und der Kippsteuerung, um die Fahrzeugkarosserie während des Abbiegens waagerecht zu halten. Das System wird nur in Verbindung mit den vorderen äußeren Rädern verwendet. Um das Kippen zu steuern, wird eine Bremskraft auf die vorderen äußeren Räder einer Kurve ausgeübt. Ein Problem bei der Ausübung einer Bremskraft nur auf die vorderen Räder ist, daß die Kurvenfähigkeit des Fahrzeugs verringert werden kann. Ein anderer Nachteil des Systems ist, daß das Giersteuersystem verwendet wird, um das Kippsteuersystem auszulösen. Während bestimmter Fahrzeugbewegungen kann sich das Fahrzeug nicht in einem abbiegenden oder gierenden Zustand, aber in einem Überrollzustand befinden. Ein derartiges System behandelt das Verhindern des Überrollens in einem Fahrzeug nicht.
  • Es wäre daher wünschenswert, ein Rollstabilitätssystem bereitzustellen, das einen möglichen Überrollzustand feststellt, wie auch, ein System bereitzustellen, das nicht von einem Gierzustand abhängig ist.
  • Die US-Patentschrift Nr. 5,408,411 beschreibt ein Fahrzeugsystem, das einen Sechs-Freibewegungs-Sensor beinhaltet. Der Sensor ist fähig, eine Anzahl von Größen einschließlich der Veränderungsrate der Fahrzeuglängsbeschleunigung, der Fahrzeuglängsbeschleunigung, der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, der Veränderungsrate der Querbeschleunigung, der Querbeschleunigung, der Quergeschwindigkeit, der Veränderungsrate der senkrechten Beschleunigung, der senkrechten Beschleunigung, der senkrechten Geschwindigkeit, der Rollrate und der Gierrate festzustellen. Eine Steuerung ist mit dem Sensor gekoppelt, um die Rollwinkel um die x- und die y-Achse festzustellen, und stellt somit die Fahrzeugstellung fest, um die Belastung auf die jeweiligen Räder festzustellen.
  • Die US-Patentschrift Nr. 5,548,536 beschreibt ein Fahrzeugsystem, wobei Signale, die den Lenkwinkel, die Längsgeschwindigkeit und zwei in der Längsrichtung des Fahrzeugs hintereinander gelegene Querbeschleunigungen anzeigen, in einen Rechner eingegeben werden. Die gemessenen Größen werden verwendet, um weitere Größen einschließlich des Rollwinkels des Fahrzeugs abzuleiten.
  • Das Dokument DE 199 18 525 A beschreibt ein Fahrzeugsystem, das eine Anzahl von Sensoren einschließlich eines Giersensors, eines Querbeschleunigungssensors, eines Rollratensensors und von Vorwärts- und Rückwärtsbeschleunigungssensoren beinhaltet. Ein Rollwinkel wird mit einer vom Lenkwinkel des Fahrzeugs abhängigen Übertragungsfunktion geschätzt.
  • Das Dokument EP-A-0 943 513 beschreibt ein Fahrzeugsystem, das die Rollrate, die Querbeschleunigung und den Winkel der Drehung der Lenkwelle feststellt. Eine kombinierte Airbag- und Bremssteuerung wird auf Basis der gemessenen Werte und einer Bestimmung, daß ein gemessener Wert über einem Schwellenwert anzeigt, daß sich ein inneres Rad von der Straßenoberfläche gehoben hat, betrieben.
  • Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird nun ein Überrollfeststellsystem für ein Fahrzeugüberrollen, umfassend einen Geschwindigkeitssensor; einen Querbeschleunigungssensor; einen Rollgeschwindigkeits- oder Rollratensensor; einen Giergeschwindigkeits- oder Gierratensensor; und eine mit dem Geschwindigkeitssensor, dem Querbeschleunigungssensor, dem Rollratensensor und dem Gierratensensor gekoppelte Steuerung, wobei die Steuerung als Reaktion auf die Querbeschleunigung, die Rollrate, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Gierrate eine Rollwinkelschätzung bestimmt, bereitgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuerung eine iterative Rollratenversetzungslogik umfaßt, um eine Rollratenversetzung abzuleiten, wobei die Steuerung die Rollrate als Reaktion auf ein Rohrollratensignal vom Rollratensensor und die Rollratenversetzung von der Rollratenversetzungslogik bestimmt, wobei die Rollratenversetzungslogik ein Rollratenversetzungsinitialisierungsmittel und eine Rollratenversetzungsausgleichslogik zum Bestimmen einer anfänglichen Rollratenversetzung von Null, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet, beinhaltet. Die Steuerung kann auch die Längsbeschleunigung und die Nickrate verwenden, um die Rollwinkelschätzung zu bestimmen.
  • Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Steuern der Rollstabilität des Fahrzeugs die folgenden Schritte:
    Bestimmen einer Gierrate oder -geschwindigkeit für das Fahrzeug;
    Bestimmen einer Rollrate oder -geschwindigkeit für das Fahrzeug;
    Bestimmen einer Querbeschleunigung für das Fahrzeug;
    Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit; und
    Bestimmen einer Fahrzeugrollrate als Reaktion auf die Gierrate, die Rollrate, die Querbeschleunigung und die Fahrzeuggeschwindigkeit, und ist es dadurch gekennzeichnet, daß eine iterative Rollratenversetzungslogik eingesetzt wird, um eine Rollratenversetzung abzuleiten, wobei die Rollrate als Reaktion auf ein Rohrollratensignal von einem Rollratensensor und der Rollratenversetzung von der Rollratenversetzungslogik bestimmt wird, wobei die Rollratenversetzungslogik ein Rollratenversetzungsinitialisierungsmittel und eine Rollratenversetzungsausgleichslogik zum Bestimmen einer anfänglichen Rollratenversetzung von Null, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet, beinhaltet.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, daß der Abbiegeradius des Fahrzeugs durch die Rollstabilitätssteuerung nicht beeinträchtigt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben werden, wobei
  • 1 eine diagrammatische Hinteransicht eines Fahrzeugs mit Kraftvektoren ist, das kein Rollstabilitätssystem nach der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 2 eine diagrammatische Hinteransicht eines Fahrzeugs mit Kraftvektoren ist, das ein Rollstabilitätssystem nach der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 3 ein Blockdiagramm eines Rollstabilitätssystems nach der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 ein Ablaufdiagramm einer Gierratenbestimmung nach der vorliegenden Erfindung ist;
  • 5 ein Ablaufdiagramm einer Rollratenbestimmung nach der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6 ein Ablaufdiagramm einer Bestimmung der Querbeschleunigung nach der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7 ein Ablaufdiagramm der Schätzung und des Ausgleichs des Fahrgestellrollwinkels ist;
  • 8 ein Ablaufdiagramm einer Berechnung des relativen Rollens ist;
  • 9 ein Ablaufdiagramm der Systemrückkopplung für die rechte Seite des Fahrzeugs ist, die zu einer Bremsverteilungskraft führt;
  • 10 ein Ablaufdiagramm der Systemrückkopplung für die linke Seite des Fahrzeugs ist; und
  • 11 ein Ablaufdiagramm einer anderen Ausführungsform ist, die jener von 9 und 10 ähnlich ist und zu einer Veränderung in der Lenkstellung führt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 ohne ein Überrollstabilitätssystems der vorliegenden Erfindung mit den während eines Überrollzustands darauf wirkenden verschiedenen Kräften und Momenten veranschaulicht. Das Fahrzeug 10 weist rechte und linke Räder 12 bzw. 13 auf. Im Allgemeinen weist das Fahrzeug am Schwerpunkt des Fahrzeugs ein durch M×g dargestelltes Gewicht auf. Ein Schwerkraftmoment 14 wirkt in einer gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung um den Schwerpunkt (SP). Ein Reifenmoment 16 wirkt in einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung um den Schwerpunkt. Somit verläuft das auf das Fahrzeug wirkende Nettomoment 18 im Uhrzeigersinn und erhöht somit den Rollwinkel 20 des Fahrzeugs. Die Querkraft 22 am Reifen 12 auf dem Boden (Reifenvektor), eine bedeutende Kraft zur linken Seite des Diagramms hin, die fähig ist, das Fahrzeug umzukippen, wird nicht korrigiert.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist 4 im Fahrzeug 10, das sich in einem Rollzustand befindet, ein Rollstabilitätssteuersystem 24 beinhaltet. Den in 2 veranschaulichten Kräften wurden die gleichen Bezugszeichen wie den Kräften und Momenten in 1 verliehen. In 2 verringert die Rollstabilitätssteuerung 24 jedoch das Reifenmoment 16, um ein Nettomoment 18 in einer gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung bereitzustellen. Somit wird auch der Reifenvektor oder die Querkraft 22 am Reifen 12 verringert. Diese Tendenz gestattet dem Fahrzeug, sich zur Waagerechten hin zu neigen und somit den Winkel 20 zu verringern.
  • Unter Bezugnahme auf 3 weist das Rollstabilitätssteuersystem 24 eine Steuerung 26 auf, die zum Erhalt von Informationen von einem Gierratensensor 28, einem Geschwindigkeitssensor 30, einem Querbeschleunigungssensor 32, einem Rollratensensor 34, einem Lenkwinkelsensor 35, einem Längsbeschleunigungssensor 36 und einem Nickratensensor 37 verwendet wird. Die Querbeschleunigung und die Geschwindigkeit können durch Verwendung eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) erhalten werden. Auf Basis der Eingaben von den Sensoren steuert die Steuerung 36 einen Reifenkraftvektor durch eine Bremssteuerung 38, wie nachstehend näher beschrieben werden wird, oder durch Verändern des Lenkwinkels. Je nach der gewünschten Empfindlichkeit des Systems und verschiedenen anderen Faktoren kann es sein, daß in einer für den Handel bestimmten Ausführungsform nicht alle der Sensoren 28 bis 37 verwendet werden. Die Bremssteuerung 38 steuert die vordere rechte Bremse 40, die vordere linke Bremse 42, die hintere linke Bremse 44 und die hintere rechte Bremse 46. Auf Basis der Eingaben von den Sensoren 28 bis 34 bestimmt die Steuerung 26 einen Rollzustand und steuert sie den Bremsdruck der Bremsen an der entsprechenden Seite des Fahrzeugs. Der Bremsdruck wird an der zu steuernden Seite des Fahrzeugs zwischen der vorderen und der hinteren Bremse ausgeglichen, um das verursachte Gierdrehmoment und die verursachte Wegabweichung auf ein Mindestmaß zu verringern. Der Gierratensensor 28 erzeugt ein Rohgierratensignal (GR_Roh).
  • Der Geschwindigkeitssensor 30 kann einer aus einer Vielfalt von Geschwindigkeitssensoren sein, die Fachleuten bekannt sind. Beispielsweise kann ein geeigneter Geschwindigkeitssensor einen Sensor an jedem Rad beinhalten, der durch die Steuerung 26 verdurchschnittlicht wird. Vorzugsweise übersetzt die Steuerung die Radgeschwindigkeiten in die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Gierrate, der Lenkwinkel, die Radgeschwindigkeit und möglichst eine Schlupfwinkelschätzung an jedem Rad kann zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs am Schwerpunkt (V_SP) rückübersetzt werden. Fachleuten sind verschiedene andere Algorithmen bekannt. Beispielsweise kann die niedrigste oder die höchste Radgeschwindigkeit aufgrund ihres Fehlers nicht verwendet werden, wenn die Geschwindigkeit während einer Geschwindigkeitserhöhung oder einem Bremsen um eine Kurve herum bestimmt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird ein gierratenausgeglichenes und gefiltertes Signal (GR_AusglFlt) bestimmt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs am Schwerpunkt (V_SP), die Gierratenversetzung (GR_Versetz) und das Rohgierratensignal vom Gierratensensor (GR_Roh) werden in einem Gierratenversetzungsinitialisierungsblock 40 verwendet, um eine anfängliche Gierratenversetzung zu bestimmen. Da dies ein iterativer Vorgang ist, wird durch den Gierratenversetzungsinitialisierungsblock 40 die Gierratenversetzung aus der vorhergehenden Berechnung verwendet. Wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, wie etwa während der Inbetriebnahme, ist das Gierratenversetzungssignal jener Wert, der zu einer ausgeglichenen Gierrate von Null führt. Dieses Gierratenversetzungssignals hilft dabei, eine genaue Ablesung bereitzustellen. Wenn sich das Fahrzeug beispielsweise in Ruhe befindet, sollte das Gierratensignal Null betragen. Wenn das Fahrzeug jedoch einen Gierratenwert abliest, wird dieser Gierratenwert als die Gierratenversetzung verwendet. Das Gierratenversetzungssignal wird zusammen mit dem Rohgierratensignal im Anti-Windup-Logikblock 42 verwendet. Der Anti-Windup-Logikblock 42 wird verwendet, um ein Abweichen im Gierratensignal aufzuheben. Das Gierratensignal kann im Verlauf der Zeit aufgrund der Temperatur oder anderer Umweltfaktoren abgewichen sein. Der Anti-Windup-Logikblock hilft auch beim Ausgleich für eine konstante Fortbewegung des Fahrzeugs in einer Kurve für einen verhältnismäßig langen Zeitraum. Der Anti-Windup-Logikblock 42 erzeugt entweder ein positives Ausgleich-OK-Signal (Pos Ausgl OK) oder ein negatives Ausgleich-OK-Signal (Neg Ausgl OK). Positiv und negativ wurde in dieser Weise willkürlich gewählt, um die rechte bzw. die linke Richtung in Bezug auf die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs darzustellen. Das positive Ausgleich-OK-Signal, das negative Ausgleich-OK-Signal und das Gierratenversetzungssignal sind Eingaben in den Gierratenversetzungsausgleichslogikblock 44.
  • Der Gierratenversetzungsausgleichslogikblock 44 wird verwendet, um Daten über einen langen Zeitraum hinweg zu nehmen. Die Daten im Verlauf der Zeit sollten eine Durchschnittsgier von Null aufweisen. Diese Berechnung kann über eine Anzahl von Minuten hinweg vorgenommen werden. Durch die Gierratenversetzungsausgleichslogik 44 wird ein Gierratenversetzungssignal erzeugt. Ein Summierblock 46 summiert das Rohgierratensignal und das Gierratenversetzungssignal, um ein gierratenausgeglichenes Signal (GR_Ausgl) zu erhalten.
  • Ein Tiefpaßfilter 48 wird verwendet, um das gierratenausgeglichene Signal hinsichtlich eines Rauschens zu filtern. Eine geeignete Grenzfrequenz für den Tiefpaßfilter 48 ist 20 Hz.
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird ein rollratenausgeglichenes und gefiltertes Signal (RR_AusglFlt) bestimmt. Das rollratenausgeglichene und gefilterte Signal wird in einer ähnlichen Weise wie oben in Bezug auf die Gierrate beschrieben erzeugt. Ein Rollratenversetzungsinitialisierungsblock 50 erhält das Signal für die Geschwindigkeit am Schwerpunkt und ein Rollratenversetzungssignal. Das Rollratenversetzungssignal wird aus einer vorhergehenden Iteration erzeugt. Wie bei der Gierrate ist das Rollratenversetzungssignal Null, wenn sich das Fahrzeug wie etwa während der Inbetriebnahme in Ruhe befindet.
  • Ein Rollratenversetzungsausgleichslogikblock 52 erhält das initialisierte Rollratenversetzungssignal. Die Rollratenversetzungsausgleichslogik erzeugt ein Rollratenversetzungssignal, das in einem Summierblock 54 mit dem vom Rollratensensor erhaltenen Rollratenrohsignal kombiniert wird. Es wird ein rollratenausgeglichenes Signal (RR_Ausgl) erzeugt. Das rollratenausgeglichene Signal wird in einem Tiefpaßfilter gefiltert, um das rollratenausgeglichene und gefilterte Signal zu erhalten, das in späteren Berechnungen verwendet werden wird.
  • Unter Bezugnahme auf 6 wird das Rohquerbeschleunigungssignal (Qr Beschl Roh) vom Querbeschleunigungssensor 32 erhalten. Das Rohquerbeschleunigungssignal wird durch einen Tiefpaßfilter gefiltert, um das gefilterte Querbeschleunigungssignal (Qr Beschl Flt) zu erhalten. Der Filter kann beispielsweise ein 20-Hz-Tiefpaßfilter sein. Unter Bezugnahme auf 7 wird durch einen Fahrwerksrollschätzungs- und Ausgleichsvorgang 62 ein Rollwinkelschätzungssignal (RollWinkelSchätz) bestimmt. Der Block 64 wird verwendet, um eine Längsfahrzeuggeschwindigkeitsschätzung am Schwerpunkt des Fahrzeugs zu erhalten. Verschiedene Signale einschließlich der in einer vorhergehenden Schleife bestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs am Schwerpunkt, des in 4 bestimmten ausgeglichenen und gefilterten Gierratensignals, des Lenkwinkels, des Karosserieschlupfwinkels, der Geschwindigkeit des vorderen linken Rads, der Geschwindigkeit des vorderen rechten Rads, der Geschwindigkeit des hinteren linken Rads und der Geschwindigkeit des hinteren rechten Rads werden verwendet, um die Längsfahrzeuggeschwindigkeit am Schwerpunkt zu bestimmen.
  • Die neue Geschwindigkeit am Schwerpunkt des Fahrzeugs ist eine Eingabe in den Karosserierollwinkelinitialisierungsblock 66. Andere Eingaben in den Karosserierollwinkelinitialisierungsblock 66 beinhalten die Rollwinkelschätzung aus der vorhergehenden Schleife und ein in 6 abgeleitetes gefiltertes Querbeschleunigungssignal. Eine aktualisierte Rollwinkelschätzung wird aus der Karosserierollwinkelinitialisierung erhalten. Die aktualisierte Rollwinkelschätzung, die ausgeglichene und gefilterte Rollratenbestimmung von 5 und die Zeit der Schleife wird im Karosserierollwinkelintegrationsblock 68 verwendet. Die aktualisierte Rollwinkelschätzung ist gleich der mit der ausgeglichenen und gefilterten Rollrate, welche zur in Block 66 erhaltenen vorhergehenden Rollwinkelschätzung addiert wird, multiplizierten Schleifenzeit. Die aktualisierte Rollwinkelschätzung ist eine Eingabe in den Rollwinkelschätzungsversetzungsausgleichblock 70.
  • Die Geschwindigkeit am Schwerpunkt des Fahrzeugs ist ebenfalls eine Eingabe in den Block 72 für den augenblicklichen Rollwinkelbezug. Andere Eingaben in den Block 72 für den augenblicklichen Rollwinkelbezug beinhalten die ausgeglichene und gefilterte Gierrate von 4 und das gefilterte Querbeschleunigungssignal von 6. Die folgende Formel wird verwendet, um einen Bezugsrollwinkel zu bestimmen: Bezugsrollwinkel = ARCSin[1/g(VSP×GRAusglFlt – QrBeschlFlt)],wobei g die Gravitationskonstante 9,81 m/s2 ist.
  • Der Bezugsrollwinkel von Block 72 ist ebenfalls eine Eingabe in den Rollwinkelschätzungsversetzungsausgleich. Die aktualisierte Rollwinkelschätzung ist durch die Formel

    RollWinkelSchätz = RollWinkelSchätz (von Block 68) + (Bezugsrollwinkel – RollWinkelSchätz (Block 68))) Schleifenzeit/Tau

    gegeben, wobei Tau eine Zeitkonstante ist und eine Funktion der Lenkgeschwindigkeit, QrBeschl und V_SP sein kann. Eine geeignete Zeitkonstante kann beispielsweise 30 Sekunden betragen.
  • Unter Bezugnahme auf 8 werden eine relative Rollwinkelschätzung (RelativRollWinkelSchätz) und ein Straßenquerneigungswinkelschätzungssignal bestimmt. Der erste Schritt der Berechnung des relativen Rollwinkels umfaßt die Bestimmung des Blocks 72 für die Straßenquerneigungswinkelausgleichszeitkonstante (Tau). Die Geschwindigkeit am Schwerpunkt, die Lenkgeschwindigkeit und das gefilterte Querbeschleunigungssignal von 6 werden als Eingaben verwendet. Eine ausgeglichene und gefilterte Rollrate (RR_AusglFlt) wird als eine Eingabe in eine Differenziereinrichtung 74 verwendet, um die Rollbeschleunigung (RollBeschl) zu bestimmen. Die Differenziereinrichtung 74 nimmt den Unterschied zwischen dem ausgeglichenen und gefilterten Rollratensignal von der vorhergehenden Schleife und dem ausgeglichenen und gefilterten Rollratensignal von der gegenwärtigen Schleife geteilt durch die Schleifenzeit, um die Rollbeschleunigung zu erhalten. Das Rollbeschleunigungssignal wird mit einem Tiefpaßfilter 76 verbunden. Das gefilterte Rollbeschleunigungssignal (RollBeschlFlt), die Rollwinkelschätzung, das gefilterte Querbeschleunigungssignal und die Schleifenzeit werden mit dem Block 78 zur Beobachtung des relativen Rollens des Fahrgestells verbunden. Der Beobachter 78 des Fahrgestellrollens bestimmt die Modellrollwinkelschätzung (Modell Roll Winkel Schätz). Der Modellrollwinkel ist eine stabile Schätzung der Rolldynamik des Fahrzeugs, die der Schätzung gestattet, im Zeitverlauf zu einem stabilen Zustand zu konvergieren.
  • Aus der Modellrollwinkelschätzung von Block 78, der anfänglichen relativen Rollwinkelschätzung von Block 72, einer Straßenquerneigungswinkelinitialisierung von einem Block 79, der Schleifenzeit und einer Rollwinkelschätzung bestimmt der Straßenquerneigungswinkelausgleichsblock 80 eine neue Straßenquerneigungswinkelschätzung. Die Formel für den Straßenquerneigungswinkel lautet StraßenQuerneigungsWinkelSchätz = Schleifenzeit/Taustraßen_Querneigung × (RollWinkelSchätz – (ModellRollWinkel + StraßenQuerneigungsWinkelSchätz)).
  • Die Rollwinkelschätzung kann in einer Summiereinrichtung 82 mit der Straßenquerneigungswinkelschätzung von Block 80 summiert werden, um eine relative Rollwinkelschätzung zu erhalten. Die Straßenquerneigungswinkelschätzung kann durch andere dynamische Steuersysteme verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 9 werden die relative Rollwinkelschätzung von 8 und eine relative Rolltotzone in einer Summiereinrichtung 84 summiert, um einen oberen Rollfehler zu erhalten. Der obere Rollfehler wird in einem KP_Roll-Verstärker 86 verstärkt und mit einer Summiereinrichtung 88 verbunden. Das rollratenausgeglichene und gefilterte Signal von 5 wird mit einem KD_Roll-Verstärker 90 verbunden. Das verstärkte Rollratensignal wird mit der Summiereinrichtung 88 verbunden. Das gefilterte Rollbeschleunigungssignal von Block 8 wird mit einem KDD_Roll-Verstärker 82 verbunden. Das verstärkte Signal wird auch mit der Summiereinrichtung 88 verbunden. Die verhältnismäßig verteilte Summe der verstärkten Signale ist die rechtsseitige Bremskraftanstrengung. Von hier an wird der Block 94 zur Berechnung der Verteilung der rechtsseitigen Bremskraft verwendet, um die Verteilung des Bremsdrucks zwischen den vorderen und den hinteren Rädern zu bestimmen. Die vordere rechte Normallastschätzung und die hintere rechte Normallastschätzung stellen Eingaben in den Block 94 dar. Der vordere rechte Rollsteuerungswunschdruck und der rechte hintere Rollsteuerungswunschdruck stellen Ausgaben von Block 94 dar. Der Block 94 verteilt den Druck zwischen dem vorderen rechten und dem hinteren rechten Signal verhältnismäßig, um ein Rollen zu verhindern. Zum Beispiel ist das vordere rechte Signal nach der folgenden Formel proportional: VR Wunschdruck = rechtsseitige Bremsanstrengung (VRNormal/(VR + HR)).
  • Der Ausgang von Block 94 wird durch die Bremssteuerung von 3 verwendet, um einen Bremsdruck auf das vordere rechte und das hintere rechte Rad auszuüben. Die Bremssteuerung faktoriert in Eingaben wie etwa dem Bremsdruck, der durch die Ausübung von Druck durch den Fahrer auf das Bremspedal gegenwärtig auf das Fahrzeug ausgeübt wird. Andere Eingaben beinhalten Eingaben von anderen dynamischen Steuersystemen wie etwa einem Giersteuersystem.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wird eine Berechnung, die jener von 9 ähnlich ist, für die linke Seite des Fahrzeugs durchgeführt. Die relative Rollwinkelschätzung und die relative Rolltotzone stellen Eingaben in einen Summierblock 96 dar. Die Vorzeichen werden jedoch verändert, um widerzuspiegeln, daß die linke Seite des Fahrzeugs eine negative Seite des Fahrzeugs ist. Daher werden die relative Rollwinkelschätzung und die relative Rolltotzone im Summierblock 96 bloß summiert, um den unteren Rollfehler zu erhalten. Der untere Rollfehler wird durch einen KP_Roll-Verstärker 98 geführt. Die ausgeglichene und gefilterte Rollrate wird durch einen KD_Roll-Verstärker 100 geführt, und das gefilterte Rollbeschleunigungssignal wird durch einen KDD_Roll-Verstärker 102 geführt. Die Umkehrungen der Signale von den Verstärkern 98, 100 und 102 sind Eingaben und werden in einer Summiereinrichtung 104 summiert, um die linksseitige Bremsanstrengung zu erhalten.
  • Ein Block 106 zur Berechnung der Verteilung der linksseitigen Bremskraft erhält die linksseitige Bremsanstrengung von der Summiereinrichtung 104. Die vordere linke Normallastschätzung und die hintere linke Normallastschätzung stellen Eingaben in den Block 106 dar. In einer zur obigen Weise ähnlichen Weise werden der vordere linke und der hintere linke Rollsteuerungsbremsdruck bestimmt. Durch richtiges Anwenden der Bremsen auf das Fahrzeug wird das Reifenmoment verringert und das Nettomoment des Fahrzeugs entgegengesetzt zu einer Rollrichtung, um den Rollwinkel zu verringern und das Fahrzeug in einer waagerechten Ebene zu behalten.
  • Unter Bezugnahme auf 11 kann eine Veränderung im Lenkwinkel anstelle oder in Kombination mit einer Veränderung in der Bremskraftverteilung bewirkt werden. In beiden Fällen wird jedoch der Reifenkraftvektor verändert. In 11 werden die gleichen Bezugszeichen wie in 9 und 10 verwendet, aber mit einem Strichindex versehen. Alles vor den Blöcken 88' und 104' ist identisch. Die Blöcke 88' und 104' bestimmen die rechtsseitige Lenkanstrengung bzw. die linksseitige Lenkanstrengung. Die rechtsseitige Lenkanstrengung wird durch eine Klemmschaltung 108 gestellt, um sicherzustellen, daß ein positiver Wert erhalten wird. Die linksseitige Lenkanstrengung wird ebenso durch eine Klemmschaltung 110 gestellt, um sicherzustellen, daß ein positiver Wert erhalten wird.
  • Ein Summierblock 112 erhält den Ausgang von den Schaltungen 108 und 110, wobei die rechte Seite negativ und die linke Seite positiv ist. Aus Block 112 wird ein Delta-Lenkwinkel erhalten. Das Verfahren von 11 ist insbesondere für E-Gas-Systeme oder andere Systeme, die eine direkte Steuerung des Lenkwinkels gestatten, geeignet. Der Delta-Lenkwinkel ist ein Ausmaß, das den Reifenkraftvektor verändert, um einem Rollen entgegenzuwirken. Der Delta-Lenkwinkel kann verwendet werden, um die Räder des Fahrzeugs direkt zu bewegen, um die Lenkrichtung physisch zu verändern.
  • Wenn sowohl die Lenk- als auch die Bremsverteilung verwendet werden, wird die Steuerung 26 verwendet werden, um das Korrekturausmaß, das durch die Lenk- und die Bremsverteilung bereitgestellt wird, zu verteilen. Das Ausmaß der Verteilung wird von der Rollrate und anderen Veränderlichen für das einzelne Fahrzeug abhängen. Das Ausmaß der Verteilung wird somit für jedes Fahrzeug bestimmt werden. Beispielsweise wird bei Fahrzeugen mit höherem Profil anders verteilt werden, als dies bei einem Fahrzeug mit niedrigem Profil der Fall ist.
  • Wie oben beschrieben können der Längsbeschleunigungssensor und ein Nickratensensor in die obigen Reifenkraftvektorbestimmung aufgenommen werden. Diese Sensoren können als. eine Nachprüfung wie auch als ein integraler Bestandteil der Berechnungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Nickrate oder die Längsbeschleunigung oder auch beides verwendet werden, um die Berechnung des Fahrzeugrollwinkels zu verbessern. Ein Beispiel dafür, wie die Rate der Veränderung des Fahrzeugrollwinkels unter Verwendung dieser Veränderlichen aufgebaut sein kann, ist: GesamtRR ≈ RRAusgl_Flt + NickRateAusglFlt (–GierRate + Sin/GesamtRollWinkelSchätz) × Tan(FahrzeugNickWinkelSchätz)) + (GierRateAusglFlt × Cos(GesamtRR) × Tan(NickWinkelSchätz))
  • Während NickRateAusglFlt ein ausgeglichenes und gefiltertes Nickratensignal darstellt, stellt GesamtRollWinkelSchätz einen geschätzten Gesamtrollwinkel, FahrzeugNickWinkelSchätz eine Schätzung des geschätzten Fahrzeugnickwinkels und GesamtRR ein Gesamtrollratensignal dar. Selbstverständlich können Fachleute das Obige auf Basis verschiedener anderer Faktoren, die von den einzelnen Systembedürfnissen abhängen, abändern.

Claims (8)

  1. Überrollfeststellsystem zum Feststellen des Überrollens eines Fahrzeugs, umfassend einen Geschwindigkeitssensor (30); einen Querbeschleunigungssensor (32); einen Rollraten- oder Rollgeschwindigkeitssensor (34); einen Gierraten- oder Giergeschwindigkeitssensor (28); und eine Steuerung (26), die mit dem Geschwindigkeitssensor (30), dem Querbeschleunigungssensor (32), dem Rollratensensor (34) und dem Gierratensensor (28) gekoppelt ist, wobei die Steuerung (26) als Reaktion auf die Querbeschleunigung, die Rollrate, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Gierrate eine Rollwinkelschätzung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (26) eine iterative Rollratenversetzungslogik (50, 52) umfaßt, um eine Rollratenversetzung abzuleiten, wobei die Steuerung (26) die Rollrate als Reaktion auf ein Rohrollratensignal vom Rollratensensor (34) und die Rollratenversetzung von der Rollratenversetzungslogik (50, 52) bestimmt, die Rollratenversetzungslogik (50, 52) ein Rollratenversetzungsinitialisierungsmittel (50) und eine Rollratenversetzungsausgleichslogik (52) beinhaltet, um eine anfängliche Rollratenversetzung von Null zu bestimmen, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet.
  2. Überrollfeststellsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Sensor, der aus einer Gruppe gewählt wird, die aus einem Lenkwinkelsensor (35), einem Längsbeschleunigungssensor (36) und einem Nickratensensor (37) besteht.
  3. Überrollfeststellsystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung (26) als Reaktion auf den Lenksensor (35) die Fahrzeuggeschwindigkeit an einem Schwerpunkt des Fahrzeugs bestimmt.
  4. Verfahren zum Bestimmen des Überrollens eines Fahrzeugs, umfassend folgende Schritte: Bestimmen einer Gierrate oder -geschwindigkeit für das Fahrzeug; Bestimmen einer Rollrate oder -geschwindigkeit für das Fahrzeug; Bestimmen einer Querbeschleunigung für das Fahrzeug; Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit; und Bestimmen eines Fahrzeugrollwinkels als Reaktion auf die Gierrate, die Rollrate, die Querbeschleunigung und die Fahrzeuggeschwindigkeit, gekennzeichnet durch Einsetzen einer iterativen Rollratenversetzungslogik (50, 52), um eine Rollratenversetzung abzuleiten, wobei die Rollrate als Reaktion auf ein Rohrollratensignal von einem Rollratensensor (34) und die Rollratenversetzung von der Rollratenversetzungslogik (50, 52) bestimmt wird, die Rollratenversetzungslogik (50, 52) ein Rollratenversetzungsinitialisierungsmittel (50) und eine Rollratenversetzungsausgleichslogik (52) beinhaltet, um eine anfängliche Rollratenversetzung von Null zu bestimmen, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend den Schritt des Bestimmens der Rollrate als Reaktion auf ein Gierratensignal und eine Gierratenversetzung.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend den Schritt des Bestimmens der Fahrzeuggeschwindigkeit am Schwerpunkt des Fahrzeugs als eine Funktion einer vorderen rechten Radgeschwindigkeit, einer hinteren rechten Radgeschwindigkeit, einer vorderen linken Radgeschwindigkeit, einer hinteren linken Radgeschwindigkeit und eines Lenkradwinkels.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend den Schritt des Bestimmens der Fahrzeuggeschwindigkeit am Schwerpunkt des Fahrzeugs als eine Funktion des Karosserieschlupfwinkels.
  8. Überrollfeststellsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Lenkwinkelsensor (35); einen Längsbeschleunigungssensor (36); und einen Nickgeschwindigkeits- oder Nickratensensor (37); wobei die Steuerung (26) als Reaktion auf die Querbeschleunigung, die Rollrate, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Gierrate, den Lenkwinkel, die Längsbeschleunigung und die Nickrate eine Rollwinkelschätzung bestimmt.
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