DE60022738T2

DE60022738T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Fahrzeugbetriebs-und Dynamikparametern

Info

Publication number: DE60022738T2
Application number: DE60022738T
Authority: DE
Inventors: Reinhard Weiberle; Matthias Schanzenbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2006-03-16
Also published as: JP2002053058A; EP1147929B1; DE60022738T8; EP1147929A1; DE60022738D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft teilweise eine Vorrichtung wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert und ein Verfahren wie in dem Oberbegriff von Anspruch 9 definiert.
Jede der eigenen Patentreferenzen DE 40 39 629 C2 (das eine entsprechende PCT-Referenz WO 92/10377 aufweist) und DE 42 28 414 A1 betrifft Einrichtungen und Verfahren auf dem Gebiet des Regelns der Dynamik oder von Bewegungen eines Fahrzeugs. Gemäß einer Zusammenfassung von DE 40 39 629 C2 betrifft es ein System zum Erzeugen von Signalen zum Einstellen oder Steuern einer Fahrzeugkarosserie. Um bestimmte Bewegungen des Fahrzeugs zu reduzieren, sind Geschwindigkeitssensorsignale und Aufhängungsauslenkungssensorsignale daran beteiligt, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeugs zu bestimmen. Fahrzeugbewegungen, zu denen "ordnungsgemäße" pendelnde, nickende oder rollende Bewegungen und "ordnungsgemäße" vertikale Verlagerungen des Vorder- und Rückteils des Fahrzeugs zählen können, sind am Kompensieren oder Steuern der Fahrzeugaufhängungssysteme beteiligt. Gemäß einer Zusammenfassung von DE 42 28 414 A1 detektiert außerdem ein Signalverarbeitungssystem eine erste Menge von Signalen, die die Bewegung des Fahrzeugs relativ zu einem festen Bezugssystem darstellen, und verwendet diese Signale, um eine entsprechende Menge korrigierter Signale für eine Wegstrecke des Fahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere können die Sensorsignale die Quergeschwindigkeit und die Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs darstellen. Wie in der Zusammenfassung erörtert, kann das System dazu verwendet werden, ein aktives Fahrzeugaufhängungssystem zu steuern oder zu regeln, und kann bestimmte Fahrzeugbewegungen relativ zu einem geneigten Weg korrigieren, der mit den Gravitationsbeschleunigungskomponenten der Meßsignale assoziiert werden kann.
Aus US 5,408,411 ist ein generisches System zum Detektieren des dynamischen Verhaltens eines Wagens bekannt. Dieses System verwendet einen Bewegungssensor für jede Freiheitsbewegung und ist deshalb recht teuer. Dieses System dient dazu, das Fahrzeugverhalten des Wagens zu steuern.
Elektrische Fahrzeugbremssysteme wie etwa beispielsweise elektromechanische Bremssysteme oder elektrohydraulische Bremssysteme, können mit einer Radbremskraftsteuerung, einer Radbremsdrehmomentsteuerung oder anderen ABS-Regelungssystemen ausgestattet und auch mit einem Verzögerungssteuersystem ausgestattet sein. Bei einem Verzögerungssteuersystem eines elektrischen Bremssystems gibt es möglicherweise keinen festen Sollwert für eine Radverzögerung, die mit einem bestimmten Niveau an Bremspedalweg oder Bremspedalkraft assoziiert oder korreliert sein kann, der der Erfahrung oder dem Erfahrungsbezugsrahmen eines Fahrers entspricht. Dementsprechend kann ein Verzögerungssteuersystem bestimmte Probleme liefern, wenn es darum geht, für einen bestimmten Punkt auf einer "Fahrer"- oder einer "Bremspedalbetriebs"-Kennlinie einen erwarteten oder Sollverzögerungswert zu bestimmen oder zu erhalten. Es wird angenommen, daß der Grund dafür darin liegt, daß bei einem derartigen Verzögerungssteuersystem oder einem "Verzögerungspedal"-Bremssystem ein nicht gedrücktes Bremspedal einer Radverzögerung von Null (0) und ein betätigtes oder niedergedrücktes Bremspedal einer Radverzögerung von unter Null (0) entsprechen kann. Insbesondere ist ein Problem, das beispielsweise auftreten kann, wenn ein Fahrer bergab fährt. In einem solchen Fall kann der Fahrer eine Radbeschleunigung selbst dann erzielen, wenn er das Bremspedal niederdrückt. Eine etwaige derartige Radbeschleunigung sollte natürlich geringer sein als die Radbeschleunigung, die sich ergeben würde, wenn der Fahrer das Bremspedal nicht betätigen oder niederdrücken würde. Das heißt, wenn das Fahrzeug bergab fährt, kann es möglicherweise mehr beschleunigen, wenn das Bremspedal nicht betätigt oder niedergedrückt wird. Wenn der Fahrer die Kraft auf das Bremspedal erhöht, sollte dies die Radbeschleunigung auf Null (0) reduzieren und sie sogar negativ machen, so daß anstelle einer Radbeschleunigung eine Radverzögerung vorliegt.
Dieses Bremsverhalten kann simuliert werden, indem eine ungebremste Radistbeschleunigung bestimmt und sie als Offset zu einer Kennlinie der "Bremspedalbetätigung" für einen Fahrer addiert wird. Wenn der ungebremste Radbeschleunigungsoffset jedoch nicht während tatsächlicher Bremsbedingungen bestimmt wird, dann kann die Kennlinie der "Bremspedalbetätigung" (auf möglicherweise gefährliche Weise) von der Erfahrung oder dem Erfahrungsbezugsrahmen des Fahrers abweichen. Wenn beispielsweise ein Fahrer eine Autotransporterrampe oder irgendeine andere schiefe Ebene herabfährt, bremst der Fahrer möglicherweise auf der Rampe oder der anderen abgeschrägten Oberfläche, um die Verzögerung auf Null (0) einzustellen. Der Offset, der bestimmt oder erhalten wird, kann jedoch für ein beschleunigendes Fahrzeug sein. Wenn die gleiche Betätigung des Bremspedals zum Einstellen der Verzögerung auf Null (0) verwendet wird, nachdem sich das Fahrzeug zu einer relativ ebenen Oberfläche bewegt, dann können sich die Bremsen möglicherweise entsprechend öffnen oder auf andere Weise ineffektiv werden. Da der Fahrer möglicherweise nicht durch Niederdrücken des Bremspedals auf einer ebenen Straße verzögert, stimmt dieses Ergebnis möglicherweise nicht mit dem Erfahrungsbezugsrahmen des Fahrers überein.
Weiter im Hinblick auf die Implementierung eines Radverzögerungssteuersystems und/oder eines ABS-Regelungssystems kann eine derartige Implementierung möglicherweise problematisch sein, da die gesteuerte Verzögerung der Räder es für die Raddrehzahlsensoren unpraktikabel machen kann, die Raddrehzahlen zu messen, wenn die Raddrehzahlen wegen relativ hoher Radverzögerungen relativ scharf abfallen. In dieser Hinsicht zeigt 1 eine graphische Darstellung einer Radverzögerungssteuerung bei niedrigen Reibungswerten (μ), wobei V_fahrzeug einer Fahrzeuggeschwindigkeit V_vehicle, V_Rad,soll einer Radsolldrehzahl V_{wheel-desired} und V_Rad,ist einer Radistdrehzahl V_wheel-actual entspricht. Insbesondere zeigt 1 eine Verzögerungssteuerung bei niedrigen Reibungswerten (μ), bei denen die Radistdrehzahl der Radsolldrehzahl entspricht und bei denen der Radschlupf zunehmend größer wird, bis das Rad blockiert, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit nicht Null (0) ist.
Bei bestimmten ABS-Regelungssystemen kann ein blockierendes Rad detektiert werden, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit mit den Raddrehzahlen verglichen wird. In der Praxis können jedoch Radschlupf und andere Faktoren den Prozeß des Detektierens oder Bestimmens der Fahrzeugistgeschwindigkeit komplizierter machen. Dementsprechend kann die Fahrzeuggeschwindigkeit bei bestimmten ABS-Regelungssystemen auf der Basis jeder der Raddrehzahlen ungefähr bestimmt werden. Somit kann beispielsweise das Ausgangssignal eines Raddrehzahlsensors an jedem Rad einem Prozessor für ein ABS-Regelungssystem geliefert werden, in dem die Raddrehzahlen verglichen werden, um eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen. Die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit kann natürlich differenziert werden, um die Fahrzeugbeschleunigung oder -verzögerung zu bestimmen. Wenn irgendein Rad (oder ein Satz Räder) eine gewisse vorbestimmte Geschwindigkeitsrate und/oder Beschleunigungsrate übersteigt oder darunter abfällt, kann ein korrigierendes Steuersignal an das Bremssystem angelegt werden, um ein etwaiges Blockieren oder einen Schlupf eines Rads zu kompensieren. Wenn eine präzisere Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Radschlupf (λ_i) abhängt, bestimmt werden könnte, so wird dementsprechend angenommen, daß ein präziseres oder effizienteres ABS-Regelungssystem bereitgestellt werden könnte.
Das Verfahren und die Vorrichtung einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß eine Längsbeschleunigung, eine Querbeschleunigung und eine Vertikalbeschleunigung bestimmt werden und dann mindestens ein Radschlupf eines Fahrzeugs und mindestens einer eines Nickwinkels, eines Straßenwinkels oder eines Rollwinkels des Fahrzeugs auf der Basis der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung bestimmt werden. Außerdem können mindestens ein Radschlupf eines Fahrzeugs und mindestens einer des Nickwinkels, des Straßenwinkels oder des Rollwinkels des Fahrzeugs bereitgestellt oder auf andere Weise mindestens einem Fahrzeugsteuersystem zur Verfügung gestellt werden.
Angesichts der obigen Erfordernisse und Probleme ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine Vorrichtung ausgerichtet zum Bestimmen mindestens eines Radschlupfs eines Fahrzeugs und mindestens eines eines Nickwinkels, eines Straßenwinkels oder eines Rollwinkels des Fahrzeugs zur Verwendung in mindestens einem Fahrzeugsteuersystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung folgendes enthält: mindestens drei Erfassungseinrichtungen, die dafür ausgelegt sind, einen ersten Parameter, der einer Längsbeschleunigung entspricht, einen zweiten Parameter, der einer Querbeschleunigung entspricht, und einen dritten Parameter, der einer Vertikalbeschleunigung entspricht, zu erfassen; und einen Prozessor, der den mindestens einen Radschlupf des Fahrzeugs und den mindestens einen des Nickwinkels, des Straßenwinkels oder des Rollwinkels auf der Basis der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung bestimmt. Der mindestens eine Radschlupf des Fahrzeugs und der mindestens eine des Rollwinkels, des Straßenwinkels oder des Rollwinkels des Fahrzeugs können an das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem geliefert werden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren ausgerichtet zum Bestimmen mindestens eines Radschlupfs eines Fahrzeugs und mindestens eines eines Nickwinkels, eines Straßenwinkels oder eines Rollwinkels zur Verwendung in mindestens einem Fahrzeugsteuersystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Bestimmen einer Längsbeschleunigung; Bestimmen einer Querbeschleunigung; Bestimmen einer Vertikalbeschleunigung und Bestimmen des mindestens einen Radschlupfs des Fahrzeugs und des mindestens einen des Nickwinkels, des Straßenwinkels oder des Rollwinkels auf der Basis der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung. Der mindestens eine Radschlupf des Fahrzeugs und der mindestens eine des Nickwinkels, des Straßenwinkels und des Rollwinkels des Fahrzeugs können an das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem geliefert werden.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf eine Vorrichtung ausgerichtet zum Bestimmen mindestens eines Radschlupfs eines Fahrzeugs und mindestens eines eines Nickwinkels, eines Straßenwinkels und eines Rollwinkels des Fahrzeugs zur Verwendung in mindestens einem Fahrzeugsteuersystem, einschließlich eines Verzögerungssteuersystems, das eine Bremskennlinie aufweist, die ein Bremssystem auf der Basis mindestens einer der Bremskennlinie und einer ungebremsten Radbeschleunigung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung folgendes enthält: Mittel zum Erfassen eines ersten Parameters, der einer Längsbeschleunigung entspricht, eines zweiten Parameters, der einer Querbeschleunigung entspricht, und eines dritten Parameters, der einer Vertikalbeschleunigung entspricht; Mittel zum Bestimmen des mindestens einen Radschlupfs auf der Basis mindestens einer der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung oder der Vertikalbeschleunigung; Mittel zum Bestimmen des Straßenwinkels und mindestens eines des Nickwinkels oder des Rollwinkels auf der Basis mindestens einer der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung oder der Vertikalbeschleunigung; und Mittel zum Bestimmen der ungebremsten Radbeschleunigung während einer Bremsbetätigung und Addieren der ungebremsten Radbeschleunigung als Offset zu der Bremskennlinie.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung(en) ergeben sich außerdem aus den Ansprüchen, einschließlich den abhängigen Ansprüchen, und der vorliegenden Beschreibung, einschließlich den Figuren, auf die Bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung(en) werden ausführlich bezüglich der Ausführungsbeispiele und den Figuren, auf die Bezug genommen wird, beschrieben und erläutert.
1 zeigt eine graphische Darstellung einer Radverzögerungssteuerung bei niedrigen Reibungswerten (μ), wobei V_fahrzeug einer Fahrzeuggeschwindigkeit V_vehicle, V_Rad,soll einer Radsolldrehzahl V_{wheel-desired} und V_Rad,ist einer Radistdrehzahl V_wheel-actual entspricht.
2 zeigt ein zweidimensionales Schemadiagramm eines Fahrzeugs 10 mit einem Schwerpunkt "SP", das Vorderräder 20, Hinterräder 30 und Hinterradfedern 31 (die Vorderradfedern sind nicht gezeigt) aufweist.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Radlastverteilung des Fahrzeugs 10 von 2.
4 zeigt ein Fahrzeuggesamtsteuersystem 1, das eine Reihe von Fahrzeugsteuerteilsystemen oder -systemen VCS_A, VCS_B, ... VCS_H, ... VCS_R, ... VCS_Z (100a, 100b, ..., 100h, ..., 100r, ... 100z) enthalten kann, die zum Implementieren der Verfahren von 5, 6, 7 und/oder 8 verwendet werden können.
5 zeigt ein Beschleunigungssensorverfahren zum Bestimmen des Fahrzeugradschlupfs (λ) und anderer Fahrzeugdynamikparameter, einschließlich dem Straßenwinkel.
7 zeigt ein Verzögerungssteuerverfahren, das das Beschleunigungssensorverfahren von 5 zum Bestimmen der ungebremsten Radbeschleunigung sowie anderer Fahrzeugdynamikparameter verwendet, einschließlich dem Fahrzeugradschlupf (λ_i) und dem Straßenwinkel.
8 zeigt ein Radschlupfbremssteuerverfahren, das das Beschleunigungssensorverfahren von 5 zum Bestimmen des Fahrzeugradschlupfs (λ_i) sowie anderer Fahrzeugdynamikparameter verwendet, einschließlich den Straßenwinkel.
Zur Erörterung der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung sind folgendes einige der Definitionen oder Parameter, die verwendet werden:

l: = Radstand;
S_spur: = Spurbreite;
h: = Höhe des Schwerpunkts;
m: = Fahrzeugmasse;
a_laengs (ã_laengs): = Längsbeschleunigung (justierte Längsbeschleunigung);
a_quer: = Querbeschleunigung;
a_vert: = Vertikalbeschleunigung;
g: = Erdbeschleunigung;
γ: = Winkel der vertikalen Achse zur Richtung, in der die Erdbeschleunigung wirkt;
α_laengs: = Straßenwinkel in Längsrichtung des Fahrzeugs (wobei "auf" einem negativen Wert und "ab" einem positiven Wert entspricht);
α_quer: = Straßenwinkel in der Querrichtung des Fahrzeugs;
χ: = Rollwinkel;
Φ: = Nickwinkel;
Ψ: = Gierwinkel;
δ_lenkung (δ_l): = Lenkwinkel und
β: = Lagewinkel.

Außerdem sind folgendes einige weitere Definitionen und Parameter:

a_zentripetal: = zentripetale Beschleunigung;
a_stoer: = Störbeschleunigung, die mit dem Luftwiderstand assoziiert ist (in Richtung von v_fzg negativ);
l_v: = Abstand von der Vorderachse zum Schwerpunkt des Fahrzeugs;
l_h: = Abstand von der Hinterachse zum Schwerpunkt des Fahrzeugs;
F_Nk: = Radnormalkraft (Normalkraft auf das k-te Rad);
v_fzg: = Relative Geschwindigkeit des Fahrzeugs;
x_f: = Auslenkungsverschiebung, die mit einer oder mehreren Radfedern des Fahrzeugs assoziiert ist;
Δx_{f_nick}: = Differenz zwischen der Auslenkungsverschiebung der Radfedern der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs und
Δx_{f_wank}: = Differenz zwischen der Auslenkungsverschiebung der Radfedern der linken und rechten Seite des Fahrzeugs.

Bei einem Ansatz oder Verfahren können mindestens drei Beschleunigungssensoren, die senkrecht zueinander angebracht sein können, dazu verwendet werden, den Bremsschlupf an jedem der Fahrzeugräder und den Straßenwinkel sowie andere dynamische Parameter wie etwa den Nickwinkel und den Straßenwinkel zu bestimmen. Bevorzugt sollten die Beschleunigungssensoren so nahe wie praktisch am Schwerpunkt des Fahrzeugs positioniert sein, um bestimmte dynamische Beschleunigungseffekte zu reduzieren oder zumindest zu begrenzen. In dieser Hinsicht zeigt 2 ein zweidimensionales Schemadiagramm eines Fahrzeugs 10, das einen Schwerpunkt "SP" und Vorderräder 20, Hinterräder 30 und Hinterradfedern 31 (die Vorderradfedern sind nicht gezeigt) aufweist.
Bei Verwendung, wie unten erörtert, mit einem elektronischen Stabilitäts-(Programm)-Steuersystem (ESP, FDR oder irgendein anderes geeignet angemessenes Fahrzeugsteuersystem), das einen Querbeschleunigungssensor aufweist, werden dann möglicherweise nur zwei zusätzliche Beschleunigungssensoren benötigt. Wenngleich die Vorrichtung und das Verfahren, die unten beschrieben sind, natürlich bestimmte elektronische Stabilitäts-(Programm)-Steuersensorsignale (ESP, FDR oder ein anderes Fahrzeugsteuersystem) (was den Vorsteuerdrucksensor ausschließen kann) verwenden können, so daß nur zwei zusätzliche Beschleunigungssensoren erforderlich sind, können die Vorrichtung und das Verfahren natürlich ohne Einsatz solcher Systeme implementiert werden, indem mindestens drei Beschleunigungssensoren oder eine bestimmte andere, geeignet angemessene Sensoranordnung bereitgestellt werden.
Für den Längsbeschleunigungssensor, der in der Fahrzeuglängsrichtung orientiert oder positioniert ist: alaengs_sensor = g·sin(φ + alaengs) + alaengs·cos(φ) + avert·sin(φ) (1).
Somit hängt das Längsbeschleunigungssensorsignal von dem Nickwinkel φ und dem Straßenwinkel α und nicht von dem Rollwinkel χ des Fahrzeugs ab, weil die rollende Bewegung in einer Ebene auftritt, die senkrecht zu der Richtung liegt, in der die Längsbeschleunigung a_laengs erfaßt wird.
Für den Querbeschleunigungssensor, der in der Querrichtung des Fahrzeugs orientiert oder positioniert ist. aquer_sensor = g·sin(χ + aquer) + aquer·cos(χ) + avert·sin(χ) (2).
Schließlich für den Vertikalbeschleunigungssensor, der in Richtung der vertikalen Achse des Fahrzeugs orientiert oder positioniert ist: avert_sensor = g·cos(γ) – aquer·sin(χ) – alaengs·sin(φ) + avert·cos(δl) (3),wobei δ_l den Winkel der vertikalen Achse des Fahrzeugs zu einer senkrechten Linie der Fahrebene und γ den Winkel der vertikalen Achse zu der Richtung darstellt, in der die Erdbeschleunigung "g" wirkt. Die Längsbeschleunigung a_laengs kann wie folgt bestimmt werden: alaengs = abrems·cos(β) + astoer·cos(β) + azentripertal·sin(β) (4).
Da a_laengs in der Richtung der Längsachse des Fahrzeugs liegt, können die justierte Längsbeschleunigung ã_laengs und die Querbeschleunigung a_quer wie folgt bestimmt werden: ãlaengs = abrems·cos(β) + azentripetal·sin(β) (4a), aquer = abrems·sin(β) + astoer·sin(β) + azentripetal·cos(β) (5)
Beispielsweise unter Verwendung der Verfahren in einem elektronischen Stabilitätsprogrammsteuersystem (wie etwa ESP, FDR oder einem beliebigen anderen, geeignet angemessenen Fahrzeugsteuersystem) kann der Lagewinkel β bestimmt werden, wie dies beispielsweise aus van A. Zanten, R. Erhardt, G. Pfaff, F. Kost, T. Ehret, U. Hartmann, Control Aspects of the Bosch-VDC, AVEC '96, International Symposium on Advanced Vehicle Control at Aachen University of Technology, 1996 ("Die AVC-Referenz") bekannt ist und deshalb nicht weiter erörtert wird.
Was das Bestimmen des Winkels γ angeht, so kann er wie folgt bestimmt werden:
Die Summe aus dem Nickwinkel φ und dem Längsstraßenwinkel a_laengs stellt die Projektion einer Sensorposition in der x-z-Ebene dar, und die Summe des Rollwinkels χ und des Querstraßenwinkels a_quer stellt die Projektion der Sensorposition auf die y-z-Ebene dar. Dementsprechend kann die resultierende Position des Sensors durch den Schnitt zweier Ebenen erhalten werden. Eine erste Ebene E1 verläuft parallel zur y-Achse und weist die Steigung der Projektion auf die x-z-Ebene auf, und eine zweite Ebene E2 verläuft parallel zur x-Achse und weist die Steigung der Projektion in der y-z-Ebene auf. Das Ergebnis ist eine Linie, die die Wirkrichtung auf den vertikalen Sensor und einen resultierenden Winkel γ der vertikalen Achse zu der Richtung, in der die Erdbeschleunigung wirkt, beschreibt.
Die erste Ebene E1 besteht aus zwei Richtungen und einem Punkt P1, und zwar wie folgt:
Die zweite Ebene E2 besteht ebenfalls aus zwei Richtungen und einem Punkt P2, und zwar die folgt:
Der Schnitt der beiden Ebenen, nämlich der Ebenen E1 und E2, führt zu folgendem: S1·ztan(αlaengs + φ) = t1; t1 = S2·z·tan(αquer + χ);und S1·z = S2·z.
Es folgt deshalb, daß: t₁ = S₁·z·tan(α_quer + χ), und eine Substitution in die Ebenengleichung liefert folgendes:
Zusätzlich kann der Winkel ("Winkel") zwischen der Richtung, in der die Erdbeschleunigung wirkt, und der Wirkrichtung auf den Sensor wie folgt bestimmt werden:
Somit kann der Winkel γ wie folgt bestimmt werden:
Der Lenkwinkel δ_l wird auf entsprechende Weise wie folgt bestimmt:
Zudem kann die zentripetale Beschleunigung auf der Basis der Istgeschwindigkeit und dem Krümmungsradius, der durchfahren wird, wie folgt bestimmt werden:
Auf der Basis der Raddrehzahlen und des Radschlupfs (λ_i) kann die Radnabengeschwindigkeit wie folgt bestimmt werden:
Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann auf der Basis der Raddrehzahlen, des Bremsschlups (λ) und der Giergeschwindigkeit bestimmt werden. Dementsprechend kann die Fahrzeuggeschwindigkeit am Schwerpunkt des Fahrzeugs wie folgt bestimmt werden:
Der Krümmungsradius kann auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg, des Lenkwinkels δ_lenkung, des Radstands l, des Lenkverhältnisses i_L und der charakteristischen Geschwindigkeit v_char bestimmt werden (siehe die folgende Referenz: Mitschke, M. Dynamik der Kraftfahrzeuge, Band C: Fahrverhalten, Springer-Verlag, 2. Auflage (1990) ("Die Mitschke-Referenz"), Gleichungen 9.5 und 9.6 auf Seite 34), und zwar wie folgt:
Was den Rollwinkel betrifft, so enthält er einen statischen Rollwinkel, der von einer unsymmetrischen Last verursacht wird oder zumindest dazu in Beziehung steht, und einen dynamischen Rollwinkel, der von einer Querbeschleunigung und dem Querstraßenwinkel verursacht wird oder zumindest dazu in Beziehung steht. Je nach der jeweiligen Anwendung wird angenommen, daß von einem statischen Rollwinkel von Null ausgegangen werden kann, ohne daß ein unannehmbarer Fehler eingeführt wird, da die Stabilisatoren dabei helfen können, das Fahrzeug in einer relativ ebenen Orientierung zu halten. Der dynamische Rollwinkel kann auf der Basis der Spurbreite und der Auslenkungsverlagerung des Fahrzeugs bestimmt werden, die unter Verwendung von Auslenkungsverlagerungssensoren an der Vorder- und Hinterachse gemessen und wie folgt bestimmt werden können:
wobei ΔX_feder die Differenz bei der Auslenkungsverlagerung zwischen den zwei (2) Rädern einer (1) Achse des Fahrzeugs darstellt. Da das Fahrzeug wegen einer erhöhten Radlast auf einer Seite "komprimiert" und wegen einer reduzierten Radlast auf der anderen Seite "verlängert" sein kann, können die "Komprimierung und Verlängerung" insgesamt wie folgt bestimmt werden:
wobei ΔF_N die Laständerung darstellt, die mit einem oder mehreren Rädern assoziiert ist. In der vorausgegangenen Gleichung beschreibt C_{f_wank} die Federkonstante oder entspricht dieser, die in Richtung der rollenden Bewegung wirkt (einschließlich der Torsionssteifigkeit eines etwaigen Stabilisators). Die zusätzliche oder differentielle Radlast, die mit einer Querkraft F_quer assoziiert ist, kann wie folgt bestimmt werden:
Außerdem kann die Querkraft F_quer auf der Basis der Querbeschleunigung und der Fahrzeugmasse wie folgt bestimmt werden: Fquer = m·aquer (11d)
Auf der Basis des Querstraßenwinkels folgt, daß:
Indem in den obigen Gleichungen 11a, 11b, 11c, 11d und 11e die entsprechenden Substitutionen durchgeführt werden, kann der Gesamtrollwinkel χ wie folgt bestimmt werden:
Der Nickwinkel φ enthält eine statische Komponente φ_stat und eine dynamische Komponente φ_d. φ = φstat + φd (12)
Insbesondere beschreibt die statische Komponente φ_stat des Nickwinkels φ den Charakter der Last oder entspricht dieser, und die dynamische Komponente φ_d des Nickwinkels φ beschreibt die Längsbeschleunigung und den Straßenwinkel oder entspricht diesen. Entsprechend der für den Rollwinkel verwendeten Prozedur sind die Komponenten des dynamischen Nickwinkels die Auslenkungsverlagerung (oder Komprimierungsverlagerung), die mit der Vorderachse assoziiert ist, der Verlängerungsweg, der mit der Hinterachse assoziiert ist, und der Radstand l. Dementsprechend kann der dynamische Nickwinkel φ_d wie folgt bestimmt werden:
Wenn kein Wind weht, kann die mit dem Luftwiderstand des Fahrzeugs assoziierte Verzögerung a_stoer wie folgt bestimmt werden
(siehe die Mitschke-Referenz, Gleichung 25.6), wobei "A" der Querschnittsfläche des Fahrzeugs C_w dem Luftwiderstandsbeiwert und ρ der Luftdichte entspricht.
Die Bremsverzögerung a_brems kann wie folgt bestimmt werden:
In dem linearen Arbeitsbereich einer Reifenkennlinie hängt der Reibungskoeffizient μ_k von dem Radschlupf λ_k und der Schlupfsteifigkeit k_Reifen des Reifens ab, der ein reifenspezifischer charakteristischer Wert ist, der von dem Schlupfwinkel α_k und der Radnormalkraft F_Nk abhängt oder damit variiert. Während einer teilweisen linearen Bremsung, bei der sich die Reifen in dem linearen Arbeitsbereich der Reifenkennlinie befinden, kann die Bremsverzögerung wie folgt bestimmt werden:
wobei der Schlupfwinkel α_k von v_fzg und r_kurve abhängt oder eine Funktion davon ist (siehe die Mitschke-Referenz, Gleichungen 9.20 und 9.21 auf Seite 37). Außerdem ist λ_k der Schlupf des k-ten Rads und F_Nk ist die assoziierte Radlast, die eine statische Radlastverteilungskomponente und eine beschleunigungsabhängige Komponente enthält. Die dynamischen Änderungen in einer Radlast für ein oder mehrere Räder können wie folgt bestimmt werden:
3 zeigt eine schematische Darstellung der Radlastverteilung des Fahrzeugs 10 von 2. In dieser Hinsicht kann, wenn das Fahrzeug 10 auf eine Ebene abgebildet wird, die eine in Richtung der Querachse des Fahrzeugs verlaufende senkrechte Linie aufweist, die statische Radlastverteilungskomponente wie folgt bestimmt werden:
Für jedes Rad kann die statische Radlast bestimmt werden, indem das Fahrzeug auf die Ebene in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs projiziert wird. Zur Vereinfachung der Gleichung von 16b kann davon ausgegangen werden, daß sich der Schwerpunkt in der Mitte des Fahrzeugs befindet, wodurch man folgendes erhält.
Es folgt deshalb, daß:
Der Bremsschlupf λ kann dann wie folgt bestimmt werden:
Nun kann die Radnabengeschwindigkeit v_nabe bestimmt werden durch Integrieren der Längsbeschleunigung der assoziierten Radnabe. Da sich bei einer Integration etwaige Fehler addieren, kann der Brems- oder Radschlupf bei einer konstanten Verzögerung (die unter Verwendung der Raddrehzahlen bestimmt werden kann) wie folgt bestimmt werden:
wobei die Beschleunigungen wie folgt bestimmt werden können:
afzg = abrems + astoer + g·sin(αlaengs)·cos(β) (17c).
Außerdem kann der Parameter ã_fzg wie folgt bestimmt werden: ãfzg = astoer + g·sin(αlaengs)·cos(β) (17d),wobei ã_fzg die Differenz zwischen a_fzg und a_brems darstellt.
Somit kann der Radschlupf λ_k für jedes Rad auf der Basis der bestimmten Verzögerungen für jedes Rad unter Verwendung von Gleichung 17 bestimmt werden, wie oben gezeigt.
Somit stehen insgesamt siebzehn (17) Gleichungen für achtzehn (18) unbekannte Parameter zur Verfügung, die folgende beinhalten: den Längsstraßenwinkel α_laengs, den Nickwinkel φ, die Längsbeschleunigung a_laengs, die Vertikalbeschleunigung a_vert, den Rollwinkel χ, den Querstraßenwinkel α_quer, die Querbeschleunigung α_quer, die Zentripetalbeschleunigung a_zentripetal, den Winkel γ der vertikalen Achse des Fahrzeugs zur Richtung, in der die Erdbeschleunigung wirkt, den Winkel δ_l der vertikalen Achse des Fahrzeugs zur senkrechten Linie der Fahrebene, den Krümmungsradius r_kurve, die Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg, den statischen Nickwinkel φ_stat, den dynamischen Nickwinkel φ_J, die Bremsverzögerung a_brems, die Radnormalkraft F_Nk, den Bremsschlupf λ_k und die Störbeschleunigung a_stoer. Damit nur siebzehn (17) Unbekannte identifiziert werden müssen, kann beim Fahren der statische Nickwinkel φ_stat als eine Konstante angesehen werden und wird bestimmt, wenn eine Längsverzögerung a_laengs Null (0) ist (d.h. bei keinem Bremsen wird die Raddrehzahl als eine Konstante angesehen, und eine Verschiebung beim Schwerpunkt (beispielsweise aufgrund einer Lastverschiebung) während eines Bremsvorgangs wird nicht erkannt).
Unter Verwendung dieses Ansatzes oder Verfahrens können der Radschlupf (λ_i), der Straßenwinkel, der Nickwinkel und der Rollwinkel über drei Beschleunigungssensoren bestimmt werden, um ein Verzögerungssteuersystem zu implementieren, das beispielsweise ESP-(FDR-)Sensortechnologie (ohne den Drucksensor) verwenden kann, insbesondere ein Radverzögerungssteuersystem für elektrische Bremssysteme oder ein Bremssteuersystem.
Hinsichtlich des oben beschriebenen "Beschleunigungssensor"-Verfahrens ist in 4 eine Ausführungsform eines Fahrzeuggesamtsteuersystems 1 gezeigt, das dieses Verfahren verwenden kann, um den Radschlupf, den Straßenwinkel und/oder andere dynamische Parameter zu bestimmen. Insbesondere zeigt 4 ein Fahrzeuggesamtsteuersystem 1, das eine Reihe von Fahrzeugsteuerteilsystemen oder -systemen VCS_A, VCS_B, ..., VCS_H, ..., VCS_R, ..., VCS_z (100a, 100b, ..., 100h, ..., 100r, ..., 100z) enthalten kann. Das Fahrzeugsteuersystem VCS_A (100a) kann beispielsweise einem aktiven Fahrzeugsteuersystem entsprechen, das ein Fahrzeugstabilitätsprogrammsteuersystem (ESP, FDP oder ein bestimmtes anderes Fahrzeugsteuersystem) und verschiedene Sensoren enthalten kann, einschließlich einem Querbeschleunigungssensor, zum Aufrechterhalten der Stabilität eines Fahrzeugs unter bestimmten Fahrbedingungen durch Steuern bestimmter Fahrzeugfahrsysteme 50, die beispielsweise Beschleunigungs-, Brems-, Aufhängungs- und Lenksysteme beinhalten können. Das Fahrzeugsteuersystem VCS_H (100h) kann beispielsweise einem Fahrzeugscheinwerfersteuersystem zum Steuern eines Fahrzeugscheinwerfersystems 60 entsprechen, und wenn es eine Vertikaleinstellungssteuerung enthält, kann es die Verlagerung der Vorderseite und Hinterseite des Fahrzeugs nach Messung beispielsweise durch zwei (2) Auslenkungsverlagerungssensoren bestimmen. Das Fahrzeugsteuersystem VCS_R (100r) kann beispielsweise einem Fahrzeugrollstabilitätssteuersystem (wie etwa EAS) zum Beibehalten der Rollstabilität eines Fahrzeugs während bestimmter Fahrbedingungen entsprechen, das auch verschiedene Steuersignale liefern kann, um bestimmte Fahrzeugoperationen 50 zu steuern, die die Rollstabilität eines Fahrzeugs beeinflussen. Bei dem Fahrzeugsteuersystem VCS_z (100z) kann es sich um ein beliebiges anderes Fahrzeugsteuersystem wie etwa ein Steuersystem zur aktiven Handhabung, ein elektronisches Kraftübertragungssteuersystem (wie etwa ACC), ein Traktionsregelungssystem oder ein beliebiges anderes Fahrzeugsteuersystem handeln, das verschiedene Steuersignale liefern kann zum Steuern von Beschleunigungs-, Brems-, Lenk-, Aufhängungs- und anderen Fahrzeugfahrsystemen 50. Schließlich kann es sich bei dem Fahrzeugsteuersystem VCS_B (100b) um ein Bremssteuersystem handeln, das beispielsweise ein Bremskraft- oder Drehmomentsteuersystem VCS_B1 (100b1) und ein Verzögerungssteuersystem VCS_B2 (100b2) enthält, mit dem ein elektrisches Bremssystem 70 gesteuert werden kann. Bei dem elektrischen Bremssystem 70 kann es sich beispielsweise um ein elektromechanisches Bremssystem oder ein elektrohydraulisches Bremssystem handeln.
Außerdem kann jedes der Fahrzeugsteuersysteme VCS_A, VCS_B, ..., VCS_H, ..., VCS_R, ..., VCS_z (100a, 100b, ..., 100h, ..., 100r, ..., 100z) seinen eigenen Prozessor aufweisen oder sich mit einem der anderen Fahrzeugsteuersysteme einen Prozessor teilen. Bei dem Prozessor kann es sich um einen beliebigen, geeignet angemessenen Prozessor und beispielsweise um einen Mikrocontroller, einen Mikroprozessor, einen ASIC-Prozessor oder einen beliebigen anderen Prozessor handeln. Die Prozessoren P_A, P_B, ..., P_H, ..., P_R, ..., P_Z (110a, 110b, ..., 110h, ..., 110r, ..., 110z) sind in jedem der Fahrzeugsteuersysteme VCS_A, VCS_B, ..., VCS_H, ..., VCS_R, ..., VCS_z (100a, 100b, ..., 100h, ..., 100r, ..., 100z) gezeigt. Insbesondere kann der Prozessor P_B ein Prozessor P_B1 (110b1) und ein Prozessor P_B2 (110b2) sein, wie in 4 gezeigt. Insbesondere kann der Prozessor P_B ein Prozessor P_B1 (110b1) und ein Prozessor P_B2 (110b2) sein, mit denen das Schlupfsteuerverfahren und/oder das Verzögerungssteuerverfahren implementiert bzw. programmiert werden, die unten für die "Beschleunigungssensor"-Ausführungsform oder die "Auslenkungsverlagerungssensor"-Ausführungsform erörtert sind, wie oben erörtert.
Zusätzlich kann jedes der Fahrzeugsteuersysteme VCS_A, VCS_B, ..., VCS_H, ..., VCS_R, ..., VCS_z (100a, 100b, ..., 100h, ..., 100r, ..., 100z) eine entsprechende Sensoranordnung enthalten. Diese Sensoranordnungen können beispielsweise eine Sensoranordnung S_A (120a) mit den Sensoren S_A1, S_A2, ..., S_An (120a1, 120a2, ..., 120an), einen Sensorsatz S_B (129b) mit Sensoren S_B1, S_B2, ..., S_Bn (120b1, 120b2, ..., 120bn), einen Sensorsatz S_H (120h) mit Sensoren S_H1, S_H2, ..., S_Hn (120h1, 120h2, ..., 120hn) und einen Sensorsatz S_Z (120n) mit Sensoren S_Z1, S_Z2, ..., S_Zn (120z1, 120z2, ..., 120zn) enthalten. Je nach der jeweiligen Anwendung und den verschiedenen Kosten- und Designüberlegungen der Fahrzeugsteuersysteme können außerdem einige der Sensoren gemeinsam verwendet werden, so daß es zu keiner unnötigen Duplizierung von Sensoren kommt, die zum Messen der gleichen Parameter für verschiedene Fahrzeugsteuersysteme verwendet werden. Somit kann Sensor S_A1 (120a1) beispielsweise dem Sensor S_B1 (120b1) entsprechen oder der gleiche sein. Außerdem kann beispielsweise das aktive Fahrzeugsteuersystem VCS_A (100a) einen Sensorsatz S_A (120a) aufweisen, der einen Querbeschleunigungssensor wie etwa S_A1 (120a1) enthält, der auch von dem Verzögerungssteuersystem VCS_B2 (100b2) (oder einem Radschlupfbremssteuersystem, wie unten erörtert) des Fahrzeugbremssteuersystems VCS_B (100b) verwendet werden kann. Wie oben erwähnt, kann außerdem das Fahrzeugscheinwerfersteuersystem VCS_H (100h) einen Sensorsatz S_H (120h) aufweisen, der zwei Auslenkungsverlagerungssensoren S_H1 (120h1) und S_H2 (120h2) wie etwa Federauslenkungsverlagerungssensoren enthält, die auch von dem Verzögerungssteuersystem VCS_B2 (100b2) des Fahrzeugbremssteuersystems VCS_B (100b) verwendet werden können.
In dem Logikflußdiagramm von 5 ist ein "Beschleunigungssensor"-Verfahren 200 zum Bestimmen des Fahrzeugradschlupfs (λ_i) und anderer Fahrzeugdynamikparameter einschließlich des Straßenwinkels gezeigt. Im Fall des Beschleunigungssensorverfahrens 200 von 5 kann es sich bei den Bremssystemsensoren S_B1 (120b1), S_B2 (120b2) und S_B3 (120b3) um einen Längsbeschleunigungssensor, einen Querbeschleunigungssensor und einen Vertikalbeschleunigungssensor oder um irgendeine andere, geeignet angemessene Beschleunigungssensoranordnung zum Implementieren des Schlupfsteuerbremsverfahrens und/oder des Verzögerungssteuerverfahrens bei dem Fahrzeugsteuerbremssystem VCS_B (100b) handeln.
Hinsichtlich 5 kann der Prozessor P_B (110b) (der der Prozessor P_B1 (110b1) und/oder den Prozessor P_B2 (110b2) sein kann) dazu verwendet werden, die Beschleunigungssensorausführungsform oder das Beschleunigungssensorverfahren 200 von 5 zu implementieren oder zu programmieren, das dann beispielsweise für das Verzögerungssteuerverfahren 400 von 7 und/oder das Schlupfsteuerverfahren 500 von 8 verwendet werden kann (wie unten erörtert). Zuerst bestimmt im Schritt 210 der Prozessor die Längsbeschleunigung. Im Schritt 220 bestimmt der Prozessor die Querbeschleunigung. Im Schritt 230 bestimmt der Prozessor die Vertikalbeschleunigung. Die Schritte 210 bis 230 können natürlich gleichzeitig ablaufen. Als nächstes bestimmt im Schritt 240 der Prozessor den Radschlupf (λ_i), den Nickwinkel, den Straßenwinkel und den Rollwinkel sowie andere Fahrzeugdynamikparameter, wie oben erörtert. Schließlich liefert im Schritt 250 der Prozessor die bestimmten Parameter an ein oder mehrere Fahrzeugsteuersysteme VCS_A, VCS_B, ...,VCS_H, ..., VCS_R, ..., VCS_z (100a, 100b, ..., 100h, ..., 100r, ..., 100z) oder stellt sie auf andere Weise zur Verfügung (beispielsweise durch Liefern der Informationen an einen Speicher).
Der Prozessor P_B (bei dem es sich um den Prozessor P_B1 (110b1) und/oder den Prozessor P_B2 (110b2) handeln kann) kann dazu verwendet werden, die Beschleunigungssensorausführungsform zu implementieren oder zu programmieren, die dann beispielsweise für das Verzögerungssteuerverfahren 400 von 7 und/oder das Schlupfsteuerverfahren 500 von 8 verwendet werden kann (wie unten erörtert). Zuerst bestimmt in Schritt 310 der Prozessor die Querbeschleunigung. Im Schritt 320 bestimmt der Prozessor mehrere Fahrzeugauslenkungsverlagerungen. Als nächstes bestimmt der Prozessor im Schritt 330 die Radnormalkräfte und die Fahrzeugmasse, wie oben beschrieben. Im Schritt 340 bestimmt der Prozessor den Radschlupf (λ_i), den Nickwinkel, den Straßenwinkel und den Rollwinkel sowie andere Fahrzeugdynamikparameter, wie oben erörtert. Schließlich liefert im Schritt 350 der Prozessor die bestimmten Parameter an ein oder mehrere Fahrzeugsteuersysteme VCS_A, VCS_B, ..., VCS_H, ..., VCS_R, ..., VCS_z (100a, 100b, ..., 100h, ..., 100r, ..., 100z) oder stellt sie auf andere Weise zur Verfügung (beispielsweise durch Liefern der Informationen an einen Speicher).
Somit können die obigen Vorrichtungen, Verfahren und Systeme dazu verwendet werden, den oder die Bremsschlupfwerte oder den oder die Bremsschlupffaktoren und den Straßenwinkel sowie den Nickwinkel, den Rollwinkel sowie andere Fahrzeugdynamikparameter zu bestimmen, indem eine geeignet angemessene Beschleunigungssensoranordnung verwendet wird, bei der es sich um drei (oder zwei) zusätzliche Beschleunigungssensoren handeln kann (die jeweils einen einer Beschleunigung entsprechenden Parameter erfassen). In jedem Fall hängt die tatsächliche Anzahl der verwendeten Sensoren oder die Anzahl der zusätzlich erforderlichen Sensoren von den jeweiligen Fahrzeugsteuersystemen ab, die zur Verfügung stehen, damit sie sich solche Sensoren teilen, wie oben erörtert.
Wie erörtert, wird angenommen, wenn mit einem Verzögerungssteuersystem für ein elektrisches Bremssystem gearbeitet wird, sei es ein elektromechanisches Bremssystem oder ein elektrohydraulisches Bremssystem, daß ein einem Radverzögerungssollwert entsprechender fester Wert möglicherweise nicht einem bestimmten Niveau des Bremspedalwegs oder der Bremspedalkraft entspricht, die der Erfahrung oder dem Erfahrungsbezugsrahmen des Fahrers entspricht. Wenn beispielsweise ein Fahrer einen Berg hinab fährt, dann kann der Fahrer eine Radbeschleunigung auch dann erreichen, wenn er das Bremspedal niederdrückt. Natürlich ist eine derartige Radbeschleunigung immer noch geringer als die Radbeschleunigung, zu der es ohne Betätigen oder Niederdrücken des Bremspedals kommen kann. Indem der Druck auf das Bremspedal erhöht wird, sollte dies die Radbeschleunigung bis hinunter auf Null (0) reduzieren und sie schließlich negativ machen, so daß anstelle einer Radbeschleunigung eine Radverzögerung vorliegt. Durch Einsatz der obigen Vorrichtungen, Verfahren und/oder Systeme kann dieses Bremsverhalten simuliert werden, indem eine ungebremste Radbeschleunigung während eines Bremsvorgangs bestimmt wird und sie als Offset zu einer Kennlinie eines Bremspedals für einen Fahrer addiert wird, auch während eines Bremsvorgangs. Insbesondere kann während des Bremsens der Prozessor P_B2 (110b2) dazu verwendet werden, die ungebremste Radbeschleunigung auf der Basis des Radschlupfs und des Straßenwinkels relativ zu einem horizontalen Niveau sowie die anderen Dynamikparameter zu bestimmen, die wie oben erörtert bestimmt werden können. Beispielsweise kann der Prozessor P_B2 (110b2) dazu verwendet werden, die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der Radgeschwindigkeit (s) und des vorbestimmten Radschlupfs (λ_i) zu bestimmen (wie oben bestimmt).
In dem Logikflußdiagramm von 7 wird ein Bremsverzögerungsverfahren 400 zum Bestimmen der ungebremsten Radverzögerung gezeigt, das auf dem Verfahren oder den Systemen von 5 basieren kann. Insbesondere kann der Prozessor P_B2 (110b2) beispielsweise dazu verwendet werden, das Verzögerungssteuerverfahren 400 von 7 zu implementieren oder zu programmieren. Zuerst bestimmt in Schritt 410 der Prozessor die Bremsverzögerung. In Schritt 420 bestimmt der Prozessor die Störverzögerung. Im Schritt 440 bestimmt der Prozessor die ungebremste Radbeschleunigung auf der Basis der Schritte 410 bis 430. Im Schritt 450 addiert entweder der Prozessor die ungebremste Radbeschleunigung als ein Offset zu einer "Verzögerungspedal"- oder Bremspedal-Kennlinie oder liefert die bestimmten Parameter, einschließlich des ungebremsten Radverzögerungsoffsets, an das Fahrzeugsteuersystem VCS_B2 (100b2) (oder stellt sie auf andere Weise zur Verfügung (beispielsweise durch Liefern der Informationen an einen Speicher)), um die Radverzögerung und das Fahrzeugbremssystem 70 auf der Basis der justierten "Verzögerungspedal"-Kennlinie und/oder der ungebremsten Radverzögerung im Schritt 460 zu steuern.
Außerdem kann der Prozessor P_B1 (110b1) dazu verwendet werden, eine ABS-Regelungsvorrichtung oder ein ABS-Regelungssystem zu implementieren, das den Brems- oder Radschlupf (λ_i) bestimmt, damit die Radblockierung oder der Radschlupf entsprechend gesteuert werden können, und er kann dies tun durch Vergleichen der bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit und der bestimmten Raddrehzahlen, die der Prozessor auf der Basis der oben erörterten Verfahren bestimmt. Wie erörtert kann die bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit auch differenziert werden, um Fahrzeugbeschleunigung oder -verzögerung zu erhalten, und falls irgendwelche Räder eine bestimmte vorbestimmte Geschwindigkeitsrate und/oder Beschleunigungsrate übersteigen oder darunter abfallen, kann der Prozessor P_B1 (110b1) ein korrigierendes Steuersignal an das Bremssystem 70 anlegen, um ein etwaiges Blockieren oder einen etwaigen Schlupf eines Rads zu kompensieren. Durch Einsatz der vorliegenden Vorrichtungen, Verfahren oder Systeme kann dementsprechend eine genauere Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Radschlupfs (λ_i) bestimmt werden, und es wird angenommen, daß dies ein präziseres oder effizienteres ABS-Regelungssystem liefern sollte. Die Beschleunigungssensoren sollten natürlich so gewählt werden, daß sie ausreichend genau sind, um das obige Schlupfsteuerverfahren wie erörtert in dem teilweise linearen Bremsbereich zu implementieren.
In dem Logikflußdiagramm von 8 ist ein Radschlupfbremssteuerverfahren 500 gezeigt zum Steuern des Fahrzeugbremssystems 70 durch Bestimmen des Radschlupfs (λ_i) und der Radgeschwindigkeit (s), die, wie oben erörtert, auf dem Verfahren oder den Systemen von 5 basieren können. Insbesondere kann der Prozessor P_B1 (110b1) beispielsweise dazu verwendet werden, das Schlupfsteuerverfahren 500 von 8 zu implementieren oder zu programmieren. Zuerst bestimmt der Prozessor im Schritt 520 den Radschlupf (λ_i) aus einem der Verfahren oder Systeme von 5 oder erhält ihn auf andere Weise. Im Schritt 540 bestimmt der Prozessor die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Radschlupfs (λ_i) und der Raddrehzahl (s). Im Schritt 560 liefert der Prozessor die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder den Radschlupf (λ_i) an einen "ABS"-Prozessor oder an ein "ABS"-System wie etwa VCS_B1 (100b1), das dann dazu verwendet werden kann, eine etwaige Radbremsblockierung und/oder einen etwaigen Radschlupf (λ_i) auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Radschlupfs (λ_i) im Schritt 580 zu steuern.
Natürlich können auch die zusätzlichen Informationen wie etwa der Nickwinkel, der Rollwinkel, die Längsbeschleunigung, die Querbeschleunigung und der Straßenwinkel zur Horizontalen geliefert oder auf andere Weise anderen Fahrzeugsteuersystemen zur Verfügung gestellt werden, wie beispielsweise einem Steuersystem zur aktiven Handhabung, einem elektronischen Kraftübertragungssteuersystem (wie etwa ACC), einem Rollstabilisierungssteuersystem (wie etwa EAS), einem Traktionsregelungssystem oder irgendeinem anderen Fahrzeugdynamiksteuersystem (wie etwa ESP oder FDR).
Zusammengefaßt kann eine Querbeschleunigung (Gierbeschleunigung) beziehungsweise eine Quergeschwindigkeit (oder Giergeschwindigkeit) und entweder die Längs- und Vertikalbeschleunigungen oder die bestimmten Auslenkungsverlagerungen des oder der Fahrzeugräder dazu verwendet werden, um die folgenden zu bestimmen: die ungebremste Radbeschleunigung/-verzögerung a_fzg kann bestimmt und als Offset zu einer Bremspedal-Kennlinie addiert werden, um das "normale" Bremssystemverhalten für einen bestimmten Fahrer zu erhalten. Insbesondere kann die Fahrzeugverzögerung a_fzg auf der Basis einer Bremsverzögerung a_brems, einer Störverzögerung a_stoer (entsprechend einem aerodynamischen Luftwiderstand und einem Reifenrollwiderstand) und einer Gefällekraft bestimmt werden, und zwar wie folgt: afzg = abrems + astoer + g·sin(αlaengs)·cos(β).
Außerdem kann die ungebremste Radbeschleunigung a_nabe (auf der Basis der ungebremsten Fahrzeugbeschleunigung a_fzg und der Gierbeschleunigung) wie folgt bestimmt werden:
wobei ungebremste Fahrzeugbeschleunigung a_fzgeinem Wert ã_fzg entsprechen kann, der die Differenz zwischen a_fzg und a_brems darstellt, die wie folgt bestimmt werden kann:
Schließlich kann der Brems- oder Radschlupf (λ_i), der auf der Radverzögerung und der Fahrzeugverzögerung basieren kann, dazu verwendet werden, eine Schlupfsteuerung für ein ABS-Regelungssystem bereitzustellen.

Claims

Vorrichtung zum Bestimmen mindestens eines Radschlupfs (λ_i) eines Fahrzeugs (10) und mindestens eines eines Nickwinkels (φ) eines Straßenwinkels und eines Rollwinkels (χ) des Fahrzeugs zur Verwendung in mindestens einem Fahrzeugsteuersystem (1), mindestens drei Erfassungseinrichtungen, die dafür ausgelegt sind, einen ersten Parameter, der einer Längsbeschleunigung entspricht, einen zweiten Parameter, der einer Querbeschleunigung entspricht, und einen dritten Parameter, der einer Vertikalbeschleunigung entspricht, zu erfassen, und einem Prozessor (P_B), der den mindestens einen Radschlupf (λ_i) des Fahrzeugs und den mindestens einen des Nickwinkels (φ) des Straßenwinkels und des Rollwinkels (χ) auf der Basis der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (1) ein Verzögerungssteuersystem mit einer Bremskennlinie enthält, die ein Bremssystem auf der Basis mindestens einer der Bremskennlinie und einer ungebremsten Radbeschleunigung steuert, und daß der Prozessor eine ungebremste Radbeschleunigung während eines Bremsvorgangs bestimmt und die ungebremste Radbeschleunigung als Offset zu der Bremskennlinie addiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (1) mindestens eines eines Steuersystems zur aktiven Handhabung, eines ABS-Regelungssystems, eines Beschleunigungssteuersystems, eines Verzögerungssteuersystems, eines Kraftübertragungssteuersystems, eines Rollstabilitätssteuersystems, eines Traktionsregelungssystems, eines Fahrzeugstabilitätssteuersystems und eines Fahrzeugdynamiksteuersystems ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mindestens drei erfassenden Einrichtungen senkrecht zu jeder anderen orientiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der mindestens drei erfassenden Einrichtungen relativ in der Nähe eines Schwerpunkts des Fahrzeugs (10) positioniert ist, um dynamische Beschleunigungseffekte zumindest zu begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (1) ein ABS-Regelungssystem enthält, das ein Bremssystem auf der Basis mindestens eines einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V_fzg) und den mindestens einen Radschlupf (λ_i) steuert und weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß der Prozessor (P_B) den mindesten einen Radschlupf (λ_i) bestimmt und eine Fahrzeuggeschwindigkeit (v_fzg) auf der Basis des mindestens einen Radschlupfs (λ_i) bestimmt.
Vorrichtung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (P_B) den Straßenwinkel bestimmt und die ungebremste Radbeschleunigung auf der Basis mindestens einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v_fzg) und dem Straßenwinkel bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (P_B) die Fahrzeuggeschwindigkeit (v_fzg) auf der Basis des mindestens einen Radschlupfs (λ_i) bestimmt.
Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (P_B) den mindestens einen Radschlupf (λ_i) des Fahrzeugs (10) und den mindestens einen des Nickwinkels (φ), des Straßenwinkels und des Rollwinkels (χ) des Fahrzeugs (10) an das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (1) liefert.
Verfahren zum Bestimmen mindestens eines Radschlupfs (λ_i) eines Fahrzeugs (10) und mindestens eines eines Nickwinkels (φ), eines Straßenwinkels und eines Rollwinkels (χ) zur Verwendung in mindestens einem Fahrzeugsteuersystem (1), insbesondere ein Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der obigen Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Bestimmen einer Längsbeschleunigung; Bestimmen einer Querbeschleunigung; Bestimmen einer Vertikalbeschleunigung und Bestimmen des mindestens einen Radschlupfs (λ_i) des Fahrzeugs und des mindestens einen des Nickwinkels (φ), des Straßenwinkels und des Rollwinkels (χ) auf der Basis der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Vertikalbeschleunigung, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (1) ein Verzögerungssteuersystem mit einer Bremskennlinie enthält, das ein Bremssystem auf der Basis mindestens eines der Bremskennlinie und einer ungebremsten Radbeschleunigung steuert, und weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß das verfahren die Schritte des Bestimmens einer ungebremsten Radbeschleunigung während eines Bremsvorgangs und Addieren der ungebremsten Radbeschleunigung als Offset zur Bremskennlinie beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (1) mindestens eines eines Steuersystems zur aktiven Handhabung, eines ABS-Regelungssystems, eines Beschleunigungssteuersystems, eines Verzögerungssteuersystems, eines Kraftübertragungssteuersystems, eines Rollstabilitätssteuersystems, eines Traktionsregelungssystems, eines Fahrzeugstabilitätssteuersystems und eines Fahrzeugdynamiksteuersystems ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (1) ein ABS-Regelungssystem enthält, das ein Bremssystem auf der Basis mindestens eines einer Fahrzeuggeschwindigkeit und den mindestens einen Radschlupf (λ_i) steuert und weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Bestimmen des mindestens einen Radschlupfs (λ_i) und Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des mindestens einen Radschlupfs (λ_i).
Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Bestimmen des Straßenwinkels und Bestimmen der ungebremsten Radbeschleunigung auf der Basis mindestens einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v_fzg) und des Straßenwinkels.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Schritt des Bestimmens der Radgeschwindigkeit (v_fzg) auf der Basis des mindestens einen Radschlupfs (λ_i) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den Schritt beinhaltet, den mindestens einen Radschlupf eines Fahrzeugs (10) und den mindestens einen des Nickwinkels (φ), des Straßenwinkels und des Rollwinkels (χ) des Fahrzeugs (10) dem mindestens einen Fahrzeugsteuersystem (1) zur Verfügung zu stellen.