DE60318674T2

DE60318674T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Fahrzeugstabilisierung

Info

Publication number: DE60318674T2
Application number: DE60318674T
Authority: DE
Inventors: William C. Troy Lin; Shih-Ken Troy Chen; Yuen-Kwok Troy Chin; Weiwen Rochester Hills Deng; David S. Waterford Rule; David P. West Bloomfield Lynch
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: US6865468B2; JP4166676B2; DE60318674D1; EP1426269B1; EP1426269A2; JP2004175354A; EP1426269A3; US20040102886A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Fahrzeug und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stabilisieren des Fahrzeugs unter Verwendung eines Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystems (VSE-System).
HINTERGRUND
Herkömmliche Fahrzeugchassisteilsysteme, etwa Lenk-, Brems- und Aufhängungsteilsysteme, sind passiv, d. h. ihr Ansprechen unter Betriebsbedingungen wird festgelegt, bevor das Fahrzeug die Fertigungsstätte verlässt. Fortschritte auf dem Gebiet der Technologie der Bremssysteme haben zu einer Differentialbremse unter Verwendung einer Fahrzeuggierratenrückkopplung geführt. Derartige Fortschritte wurden in Fahrzeugstabilitätsverbesserungssysteme integriert, wobei ein fahrzeuginterner Controller die Fahrzeuggierrate überwacht, einen geeigneten Steuerbefehl bestimmt, um die Fahrzeugrichtungsstabilität zu verbessern, und die Betätigung von geeigneten Bremsmechanismen bewirkt, um ein korrigierendes Giermoment zu erzeugen. Derartige Fahrzeugstabilitätsverbesserungssysteme haben infolge der Einwirkung der Bremsmechanismen typischerweise eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Folge.
US 2002/0042671 A1 offenbart ein Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
US 6292094 B1 offenbart ein Hinterradlenksystem mit einem Anhängermodus-Auswahlschalter.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem und ein verbessertes Verfahren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung von Anspruch 1 und das Verfahren von Anspruch 15.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Im Folgenden erfolgt eine Bezugnahme auf die Figuren, die beispielhafte Ausführungsformen darstellen und in denen ähnliche Elemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind; es zeigen:
1 eine verallgemeinerte schematische Ansicht eines Fahrzeug, das zum Realisieren der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 einen verallgemeinerten Ablaufplan eines Prozesses zum Realisieren der vorliegenden Erfindung;
3 einen Blockschaltplan einer Steuersystems zum Realisieren der vorliegenden Erfindung;
4 eine graphische Darstellung von Verstärkungsfaktoren zum Realisieren der vorliegenden Erfindung;
5 einen Blockschaltplan eines Prozesses eines Gierratenbefehlsinterpreters (YRCI) zur Verwendung im Steuersystem von 3;
6 einen Blockschaltplan eines Prozesses einer Gierratenrückkopplung (YRFB) zur Verwendung im Steuersystem von 3;
7 einen Ablaufplan eines Proportionalsteuerberechnungsprozesses zur Verwendung im Prozess von 6;
8 einen Ablaufplan eines Prozesses eines Gierratenrückkopplungs-Beginn-/Endekriteriums zur Verwendung im Prozess von 6;
9 einen Blockschaltplan eines Prozesses einer Seitenschlupfratenrückkopplung (SRFB) zur Verwendung im Steuersystem von 3;
10 einen Ablaufplan eines Prozesses der Proportionalsteuerberechnung zur Verwendung im Prozess von 9;
11 einen Ablaufplan eines Prozesses eines Seitenschlupfratenrückkopplung-Beginn-/Endekriteriums zur Verwendung im Prozess von 9;
12 eine graphische Darstellung einer Fahrzeugleistung, die auf eine Vorwärtskopplungs-Hinterradlenksteuerung anspricht; und
13 eine graphische Darstellung einer Fahrzeugleistung, die auf eine Hinterradlenksteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung anspricht.
GENAUE BESCHREIBUNG
Im Folgenden erfolgt eine genaue Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Veranschaulichung und ohne Einschränkung unter Bezugnahme auf die 1 bis 13.
Fahrzeug
1 zeigt eine verallgemeinerte schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10, das Folgendes enthält: ein Chassis 20, eine Karosserie 30, die auf dem Chassis 30 angeordnet ist, ein Satz Räder 40, die drehbar mit dem Chassis 20 verbunden sind, einen Vorderradlenkmechanismus 50, der angeordnet ist, um Vorderräder 42 zu lenken, ein Lenkrad 60 zum Übertragen eines vom Fahrer befohlenen Lenkmoments an den Lenkmechanismus 50, einen Hinterradlenkmechanismus 90, der angeordnet ist, um Hinterräder 44 zu lenken, und ein Steuersystem 100. Die Vorderseite des Fahrzeugs 10 ist durch einen Pfeil 80 dargestellt. Der Hinterradlenkmechanismus 90 kann von der Art sein, die in dem Hinterradlenksystem des offenen Kleintransporters "Sierra Denali" von General Motors (GM), Modell des Jahres 2002, vorkommt. Die Lenkmechanismen 50, 90 werden alternativ als Fahrzeugteilsysteme bezeichnet. Das Steuersystem 100 enthält die folgenden Sensoren: einen Gierratensensor (YR) 110 zum Erfassen der Ist-Fahrzeuggierrate; einen Geschwindigkeitssensor (VS) 120 zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10; einen Querbeschleunigungssensor (Ay) 130, wie z. B. ein Beschleunigungsmesser, zum Erfassen des Wertes der Querbeschleunigung des Fahrzeugs; und einen Vorderradlenkwinkelsensor (FWSS) 140 zum Erfassen des Lenkwinkels des vorderen Lenkmechanismus 50. Die erfassten Parameter werden alternativ als Fahrzeugparameter bezeichnet. Das Steuersystem 100 enthält außerdem ein Hinterradlenkmechanismus-Steuersystem 150, das alternativ als ein Fahrzeugsteuersystem bezeichnet wird, das z. B. elektronisch gesteuerte Betätigungseinrichtungen und Dämpfungseinrichtungen zum Einstellen des Hinterradlenkmechanismus 90 enthalten kann. Das Steuersystem 100 enthält ferner: einen Zweiradantrieb-/Vierradantriebmodus-Auswahlschalter (2WD/4WD-Modus-Auswahlschalter) 160 zum Auswählen eines Zweiradantriebs, bei dem das Fahrzeug lediglich durch Räder an einer Achse angetrieben wird, unabhängig von dem Vorhandensein einer physikalischen Verbindung zwischen den Antriebsrädern, oder eines Vierradantriebmodus, bei dem das Fahrzeug durch Räder an mehr als einer Achse angetrieben wird, einen Anhängermodus-Auswahlschalter 170 zum Auswählen eines Antriebsmodus, der das Vorhandensein oder das Fehlen eines gezogenen Anhängers berücksichtigt; und einen zentralen Controller 200, der mit Sensoren 110, 120, 130, 140 und dem Fahrzeugsteuersystem 150 betriebsfähig verbunden ist. Leitungen 112, 122, 132, 142, 152, 162, 172 sind zur Einfachheit als einzelne Leitungen dargestellt, sie repräsentieren jedoch sowohl Datenübertragungsleitungen als auch Betriebsverbindungen für eine Datenübertragung mit dem Controller 200 und/oder zum Betätigen des Fahrzeugsteuersystems 150.
Der 2WD/4WD-Modus-Auswahlschalter 160 und der Anhängermodus-Auswahlschalter 170 können ein Schalter des Druckknopftyps oder ein Schalter des Kippschaltertyps oder ein beliebiger anderer Schaltertyp sein, der geeignet ist, um ein geeignetes Modusauswahlsignal zu erzeugen. Die Schalter 160, 170 können außerdem eine (nicht gezeigte) Anzeige enthalten, um eine Rückkopplung an den Fahrer in Bezug auf die Auswahl des Antriebsmodus bereitzustellen. Der Controller 200 enthält einen Speicher 210 zum Speichern von Sensorinformationen, Registerinformationen, Flageinstellungen, Nachschlagetabellen von Verstärkungsfaktoren und anderen relevanten Informationen, wie später erläutert wird. Das elektrische System 70 des Fahrzeugs liefert elektrische Leistung an alle elekt risch betriebenen Systeme des Fahrzeugs einschließlich des Controllers 200 und des Fahrzeugsteuersystems 150.
Obwohl die offenbarte Erfindung sich auf ein Fahrzeug, wie etwa ein Kraftfahrzeug, mit vier Rädern bezieht, wird anerkannt, dass die hier beschriebene Erfindung auf jedes Fahrzeug mit einer beliebigen Anzahl von Rädern, die so beschaffen sind, dass eine Hinterradlenkung verwendet werden kann, angewendet werden kann.
Bezeichnungen
Die hier verwendeten Bezeichnungen zum Realisieren der vorliegenden Erfindung enthalten die folgenden Variablen: Parameter:

C_f: = vordere Seitenführungssteifigkeit;
C_r: = hintere Seitenführungssteifigkeit;
a: = Abstand von der Vorderachse zum Schwerpunkt;
b: = Abstand von der Hinterachse zum Schwerpunkt;
L: = Fahrzeugradbasis;
I_Z: = Fahrzeuggiermoment;
K_u: = Fahrzeuguntersteuerungskoeffizient (typischerweise 6 Grad/g Querbeschleunigung);
V_x: = Fahrzeuggeschwindigkeit (Kilometer pro Stunde, kmh^–1);
V_th: = Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert (Kilometer pro Stunde, kmh^–1), z. B. 10 kmh^–1;
ω_n: = gewünschte Fahrzeugeigenfrequenz;
ζ: = gewünschtes Fahrzeugdämpfungsverhältnis (typischerweise etwa 0,7);
δ_f: = Vorderradlenkwinkel;
δ_r: = Steuerkreis-Hinterradlenkwinkel;
ORWSC: = Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelbefehl;
R/F: = Verhältnis von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel;
G_R/F: = Verstärkung aus dem Verhältnis von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel;
YR: = Ist-Gierrate des Fahrzeugs (Grad pro Sekunde, Grad/s);
A_y: = Fahrzeugquerbeschleunigung (g-Kraft);
G_d: = Gierratenfehlerverstärkung (eine Konstante, z. B. 0,01 oder eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit);
G_pYR: = Gierratensteuerungs-Proportionalverstärkung;
G_2WDYR: = Gierratenverstärkungsfaktor für 2WD-Zustand, z. B. 0,55;
G_4WDYR: = Gierratenverstärkungsfaktor für 4WD-Zustand, z. B. 1,00;
G_mYR: = Gierratenverstärkungsfaktor in Abhängigkeit vom 2WD/4WD-Zustand;
G_pSR: = Seitenschlupfratensteuerungs-Proportionalverstärkung;
G_2WDSR: = Seitenschlupfraten-Verstärkungsfaktor für 2WD-Zustand, z. B. 0,78;
G_4WDSR: = Seitenschlupfraten-Verstärkungsfaktor für 4WD-Zustand, z. B. 1,00;
G_mSR: = Seitenschlupfraten-Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit vom 2WD/4WD-Zustand;
T: = Steuerabtastzeitintervall, z. B. 10 Millisekunden (ms)
Cntr: = logischer Zähler (ein Zählerstand von Eins entspricht einer Zeitperiode T);
C₀: = vordefinierter Wert für logischen Zähler, z. B. 500 (500·T = 5 Sekunden);
DB1_YR: = erster Totzonenschwellenwert für Gierrate;
DB2_YR: = zweiter Totzonenschwellenwert für Gierrate;
DB1_SR: = erster Totzonenschwellenwert für Seitenschlupfrate;
DB2_YR: = zweiter Totzonenschwellenwert für Seitenschlupfrate.

Prozesse

YRFB

= Gierratenrückkopplung;

SRFB

= Seitenschlupfratenrückkopplung;

μe

= Oberflächenidentifikationsschätzung;

CLQS4_YR

= Gierratensteuerflag;

YRdes

= gewünschte Gierrate;

YRcmd

= Gierratenbefehl;

SID

= Oberflächenidentifikation;

YRE

= Gierratenfehler;

r·(s)

= YRdes, ausgedrückt im Frequenzbereich;

RW_YRd

= Hinterradgierraten-Differentialkomponente;

RW_YRp

= Hinterradgierraten-Proportionalkomponente;

RW_YR

= Hinterradgierraten-Rückkopplungssteuerung;

Δr

= gefilterter Gierratenfehler;

RW_YRFB

= Hinterradgierraten-Rückkopplung;

V_{y_dot}

= Seitenschlupfrate des Fahrzeugs;

RW_SR

= Hinterradseitenschlupfratenkomponente;

RW_SRFB

= Hinterradseitenschlupfratenrückkopplung;

CLQS4_SR

= Seitenschlupfraten-Steuerflag (gibt den Zustand der Fahrzeugquerbeschleunigung relativ zu einem Schwellenwert an);

RWSC

= Hinterradlenkbefehl.

Anführungszeichen (" "), die einen Variablennamen umgeben, repräsentieren ein Register im Speicher 210, das einen Wert der entsprechenden Variable enthält, "| |" bezeichnet einen "Absolutwert" eines Operators und ein einzelnes Anführungszeichen ('), das einem Variablennamen nachgestellt ist, bezeichnet einen "abgeleiteten" Operator. Ein Variablenname, der in einer Gleichung dargestellt ist, repräsentiert einen Wert, der der entsprechenden Variable zugewiesen ist, und ein Variablenname, der in einem Prozess dargestellt ist, repräsentiert einen Befehl, der ein Befehlssignal besitzt, das einem betreffenden Wert zugeordnet ist, der im Speicher 210 in einem Register gespeichert ist. Demzufolge hat eine Prozessausgabe einen Befehl zur Folge, der ein Befehlssignal aufweist.
Controller allgemein
Der Controller 200 ist ein Steuersystem auf der Grundlage eines Mikroprozessors, das beschaffen ist, um Fahrzeugteilsysteme zu steuern, und insbesondere um den Hinterradlenkmechanismus 90 in Übereinstimmung mit einer Steuerlogik, die im Folgenden beschrieben wird, zu steuern. Der Controller 200 enthält typischerweise einen Mikroprozessor, einen Speicher 210 wie z. B. ROM und RAM, und geeignete Eingabe- und Ausgabeschaltungen eines bekannten Typs zum Empfangen der verschiedenen Eingangssignale und zum Ausgeben der verschiedenen Steuerbefehle an die verschiedenen Betätigungselemente und Steuersysteme. Die Steuerlogik, die durch den Controller 200 realisiert ist, wird bei einer Steuerabtastrate von T taktgesteuert und wird am besten durch Bezugnahme auf die 2 bis 11 erkannt.
Die 2 bis 11 stellen allgemein eine Reihe von Ablaufplänen und Blockschaltplänen dar, die die Logik repräsentieren, die durch den Controller 200 realisiert ist. 2 zeigt einen verallgemeinerten Ablaufplan des Prozesses 300 zum Realisieren der vorliegenden Erfindung, während 3 den Blockschaltplan 400 eines Steuersystems zum Realisieren der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Blockschaltplan von 3 ist in Teilprozesse unterteilt, die durch die 5, 6 und 9 dargestellt sind. 5 zeigt einen Blockschaltplan eines Prozesses eines Gierratenbefehlsinterpreters (YRCI), 6 zeigt einen Blockschaltplan eines Prozesses einer Gierratenrückkopplung (YRFB) und 9 zeigt einen Blockschaltplan eines Prozesses einer Seitenschlupfratenrückkopplung (SRFB). Die Steuerlogik führt gegebenenfalls zu jedem der Teilprozesse und kehrt anschließend zum Hauptprozess von 3 zurück. Die durch die 6 und 9 dargestellten Teilprozesse weisen Unter-Teilprozesses auf, die durch die 7, 8 bzw. 10, 11 dargestellt sind. 7 zeigt einen Ablaufplan eines Proportionalsteuerberechnungsprozesses, der in dem Prozess von 6 verwendet wird, 8 zeigt einen Prozess eines Gierratenrückkopplung-Beginn-/Endekriteriums, der in dem Prozess von 6 verwendet wird, 10 zeigt einen Ablaufplan eines Proportionalsteuerberechnungsprozesses, der in dem Prozess von 9 verwendet wird, und 11 zeigt einen Ablaufplan eines Prozesses eines Seitenschlupfratenrückkopplung-Beginn-/Endekriteriums, der in dem Prozess von 9 verwendet wird. Die graphische Darstellung von Verstärkungsfaktoren, die in 4 gezeigt ist, wird in dem Steuerkreis-Steuerungsprozess von 3 verwendet.
Steueralgorithmus
In 2 beginnt ein verallgemeinerter Ablaufplan 300 zum Realisieren der vorliegenden Erfindung am Startblock 310, der eine Initialisierungsprozedur enthält, die alle Systemflags, Register und Zeitgeber zurücksetzt. Die Steuerlogik tritt dann in den Steuerkreis 320 ein, der die folgenden Schritte umfasst: Erfassen 330 von Fahrzeugparametern von den verschiedenen Sensoren, die oben erläutert wurden und insbesondere zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Vorderradlenkwinkels, der Fahrzeuggierrate und der Fahrzeugquerbeschleunigung dienen, Bestimmen 340 von Steuerverstärkungsfaktoren z. B. aus Nachschlagetabellen, Bestimmen 345 einer gewünschten Fahrzeugdynamikantwort in Reaktion auf einen Fahrzeugparameter wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, Bestimmen 350 des Zustands des Steuerflags, z. B. des Gierraten- und des Seitenschlupfraten-Steuerflags, Berechnen 360 eines Steuerbefehls für das Hinterradlenkmechanismus-Steuersystem 150 und in Reaktion darauf Betätigen 370 des Hinterradsteuermechanismus 90. Ein Durchlauf durch den Steuerkreis 320 wird in jedem Abtastintervall T beendet. Der Prozess 300 endet 370, wenn der Controller 200 den Prozess unterbricht oder das elektrische System 70 ausgeschaltet wird.
In 3 ist in einer Blockschaltplandarstellung ein Prozess 400 dargestellt, der den Prozess des Steuerkreises 320 von 2 repräsentiert. Der Prozess 400 enthält einen Steuerkreis-Steuerprozess, Block 410, einen Prozess des Gierratenbefehlsinterpreters, Block 420, einen Gierratenrückkopplungsprozess, Block 430 und einen Seitenschlupfratenrückkopplungsprozess, Block 440. Der Prozess 400 zeigt außerdem das Fahrzeug 10 mit Sensorausgaben des Gierratensensors 110, des Geschwindigkeitssensors 120, des Querbeschleunigungssensors 130 und des Vorderradlenkwinkelsensors 140. Ein Hinterradlenkbefehl (RWSC) 450 liefert eine Prozesseingabe an das Fahrzeug 10, wodurch das Hinterradlenkmechanismus-Steuersystem 150 in Reaktion darauf den Hinterradlenkmechanismus 90 betätigt.
Steuerung durch Steuerkreis
Der Steuerkreis-Steuerprozess des Blocks 410, der in 3 gezeigt ist, empfängt Eingaben vom Geschwindigkeitssensor 120 und vom Vorderradlenkwinkelsensor 140 und liefert den ausgegebenen Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelbefehl (ORWSC) 460, der aus der Gleichung 1 durch δ_r bestimmt wird. δr = R/F·δf. Gleichung 1
Der Wert für δ_f in Gleichung 1 wird durch den Vorderradlenkwinkelsensor 140 bereitgestellt. Der Wert für R/F in Gleichung 1 wird aus Informationen erhalten, die in der graphischen Darstellung, die in 4 gezeigt ist, enthalten sind, die durch eine Kurvenanpassungsgleichung oder eine Nachschlagetabelle (nicht gezeigt) bereitgestellt werden können. In 4 ist eine graphische Darstellung 412, die R/F 414 als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit 416 darstellt, wobei die Darstellung für die beiden Bedingungen ohne angehängten Anhänger 417 und mit angehängtem Anhänger 418 gezeigt ist. Der Anhängermodus-Auswahlschalter 170, der so angeordnet ist, dass er vom Fahrer bequem erreicht werden kann, beliefert den Controller 200 mit Informationen bezüglich der Anhängerbedingung. Der Controller 200, der mit einem Anhängermodus 417, 418 vom Schalter 170, der Fahrzeuggeschwindigkeit 416 vom Sensor 120 und dem Vorderradlenkwinkel δ_f vom Sensor 140 versorgt wird, ermittelt gemäß 4 einen geeigneten Wert R/F und wendet die Gleichung 1 an, um einen Wert δ_r für die Ausgabe des Steuerkreis-Hinterradlenkbefehls 460 zu bestimmen.
Wie in 4 gezeigt ist, ist der Wert von R/F sowohl für den Modus mit Anhänger als auch für den Modus ohne Anhänger negativ für Fahrzeuggeschwindigkeiten kleiner als etwa 35 kmh^–1 und positiv für Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als etwa 65 kmh^–1. Wenn das Verhältnis R/F positiv ist, wird die Steuerkreis-Hinterradlenkung als phasengleich mit den Vorderrädern bezeichnet oder in die gleiche Richtung wie die Vorderräder gelenkt. Wenn das Verhältnis R/F negativ ist, wird die Steuerkreis-Hinterradlenkung als gegenphasig zu den Vorderrädern bezeichnet oder in die entgegengesetzte Richtung zu den Vorderrädern gelenkt. Bei einer derartigen Steuerkreis-Hinterradlenkung kann die Fahrzeugstabilität sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten verbessert werden. Eine zusätzlich Fahrzeugstabilitätsverbesserung kann jedoch erreicht werden, indem die Steuerkreis-Hinterradlenkungssteuerung mit der Gierratenrückkopplungssteuerung und der Seitenschlupfrückkopplungssteuerung kombiniert wird, wie im Folgenden erläutert wird.
Gierratenbefehlsinterpreter
Der Prozess des Gierratenbefehlsinterpreters (YRCI) vom Block 420, der in den 3 und 5 gezeigt ist, enthält einen Prozess einer gewünschten Gierrate (YRdes), Block 470 und einen Prozess einer Oberflächenidentifikation (SID), Block 480.
In 5 empfängt der YRdes-Prozess von 5 Eingaben vom Geschwindigkeitssensor 120, vom Vorderradlenkwinkelsensor 140, den Steuerkreis-Hinterradlenkbefehl 460 und liefert die Ausgabe, die gewünschte Gierrate (YRdes) 472 gemäß Gleichung 2 und Gleichung 5.
Wie oben erläutert wurde und in 5 dargestellt ist, berechnet die Gleichung 2 einen Wert für r·(s), der YRdes ist und im Frequenzbereich ausgedrückt ist. Gleichung 2 wird alternativ als eine Form eines Gierratenreferenzmodells mit hohem Koeffizienten im Frequenzbereich bezeichnet, das die gewünschte Gierrate unter den Bedingungen einer trockenen Fahrbahnoberfläche repräsentiert, die alternativ als Fahrbahnbedingun gen mit hohem Koeffizient (hoher Reibungskoeffizient) bezeichnet werden. Der Controller 200 wendet die entsprechenden Sensoreingaben und bekannte Fahrzeugparameter auf Gleichung 2 an und liefert eine Prozessausgabe YRdes 472. Um Fahrbahnoberflächenbedingungen mit niedrigem Koeffizient zu berücksichtigen, wie etwa dann, wenn die Fahrbahn nass oder vereist ist, muss die gewünschte Gierrate unter Verwendung eines Oberflächenidentifikationsprozesses (SID-Prozesses) modifiziert werden.
Der SID-Prozess des Blocks 480 in 3 empfängt Eingaben vom Querbeschleunigungssensor 130, den Wert YRdes 472, und das Gierratensteuerflag (CLQS4_YR) 439, das später unter Bezugnahme auf 8 beschrieben wird, und liefert als Prozessausgabe den Gierratenbefehl (YRcmd) 484 gemäß den Gleichungen 3 und 4 und 8. YRcmd = YRdes·μe, wenn CLQS4_YR = 1 Gleichung 3 YRcmd = YRdes, wenn CLQS4_YR = 0. Gleichung 4
Wenn das Gierratensteuerflag (0) ist, dann ist YRcmd gemäß der Gleichung 4 gleich YRdes. Wenn das Gierratensteuerflag (1) ist, dann ist YRcmd gemäß der Gleichung 4 gleich YRdes, multipliziert mit einer Oberflächenidentifikationsschätzung μe. Wenn die Oberflächenidentifikationsschätzung μe wie in Gleichung 3 verwendet wird, wirkt sie wie ein Steuerverstärkungsfaktor. Die Oberflächenidentifikationsschätzung μe wird gemäß dem Prozess ermittelt, der im US-Patent Nr. 6.125.319 mit dem Titel "Brake System Control Method Responsive to Measured Vehicle Acceleration" beschrieben ist und insbesondere in 4 dargestellt und in den Spalten 8 bis 10 beschrieben ist und der im Allgemeinen als ein Prozess zum Schätzen der Haftcharakteristiken der Fahrbahnoberfläche beschrieben ist. Der Controller 200 wendet den Sensoreingang 130, die Zwischen steuerberechnung 472 und den Steuerflagzustand 439 auf die Gleichungen 3 und 4 an und liefert die Prozessausgabe YRcmd 484.
Gierratenrückkopplung
Der Gierratenrückkopplungsprozess vom Block 430, der in den 3 und 6 gezeigt ist, empfängt Eingaben vom Geschwindigkeitssensor 120, dem 2WD/4WD-Modus-Auswahlschalter 160 und vom Gierratenintegrator 486 und liefert die Prozessausgaben der Hinterradgierratenrückkopplung (RW_YRFB) 438 und des Gierratensteuerflags (CLQS4_YR) 439 gemäß den Gleichungen 9 und 10 und 6 bis 8, wie im Folgenden erläutert wird.
Der Gierintegrator 486, der in den 3 und 6 gezeigt ist, empfängt Eingaben vom Gierratensensor 110 und vom Prozess des Blocks 420, der YRcmd 484 lautet, und liefert als Ausgabe den Gierratenfehler (YRE) 487 gemäß Gleichung 5. YRE = YR – Yrcmd. Gleichung 5
6 zeigt eine erweiterte Version des Gierratenrückkopplungsprozesses des Blocks 430 von 3. In 6 werden die Integratoreingangssignale YRcmd 484 und YR 110 zuerst durch Filterprozesse 500, 510 gefiltert, die vorgesehen sind, um übermäßiges Rauschen zu entfernen. Das gefilterte Signal YRE 487 wird dann verwendet, um eine Differentialsteuerkomponente für die Hinterradlenkung (RW_YRd) 520 und eine Proportionalsteuerkomponente für die Hinterradlenkung (RW_YRp) 530 zu bilden. Bei der Differentialsteuerkomponente wird der gefilterte Gierratenfehler YRE 487 zunächst verarbeitet, indem die erste zeitliche Ableitung 512 gebildet wird, woraufhin ein Prozess 514 folgt, um die Differentialsteuerkomponente zu berechnen, indem die gefilterte zeitliche Ableitung von YRE mit einem konstanten Verstärkungsfaktor G_d mit einem Wert von z. B. 0,01 gemäß Gleichung 6 multipliziert wird, um die Differentialsteuerkomponente RW_YRd 520 bereitzustellen. RWYRd = YRE'·Gd. Gleichung 6
Bei der Proportionalsteuerkomponente wird der gefilterte Gierratenfehler zunächst zusätzlich gefiltert 516, um restliches unerwünschtes Rauschen zu entfernen, wodurch ein gefilterter Gierratenfehler Δr 518 bereitgestellt wird. Die Proportionalsteuerkomponente wird dann gemäß dem Prozess vom Block 600 und dem Ablaufplan von 7 berechnet.
In 7 beginnt der Prozess vom Block 600 bei 610, empfängt anschließend Eingaben 620 des gefilterten Gierratenfehler 518, des 2WD/4WD-Modus-Wahlschalters 160 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 120.
Der Controller 200 verwendet dann die unten gezeigte Nachschlagetabelle 1 und greift auf diese zu, um eine Proportional-Gierratensteuerverstärkung G_pYR anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x zu bestimmen. Tabelle 1: f_YR(V_x)

Fahrzeuggeschwindigkeit V_x (kmh^–1) 0 24 29 34 40 60 80 100 120

Verstärkung G_pYR 0 0,326 0,618 0,101 0,07 0,055 0,055 0,03 0
Der Controller 200 führt gegebenenfalls Interpolations- oder Extrapolationsberechnungen an den Werten der Tabelle 1 aus, um Zwischenwerte oder außerhalb des Bereichs liegende Werte zu erhalten. Es wird bei späteren Bezugnahmen auf Nachschlagetabellen erkannt, dass die Interpola tions-/Extrapolationsoperation, die vom Controller 200 an der Tabelle 1 ausgeführt wird, ebenfalls bei der Analyse angewendet werden kann, die andere Nachschlagetabellenwerte enthält. Die Steuerlogik geht dann zum Block 640, in dem eine Bestimmung in Bezug auf die Position des 2WD/4WD-Modus-Auswahlschalters 160 erfolgt. Wenn der Schalter 160 in der 2WD-Position ist, wird der Gierratenverstärkungsfaktor G_mYR auf den 2WD-Faktor in Übereinstimmung mit dem Wert für G_2WDYR eingestellt 650. Wenn der Schalter 160 in der 4WD-Position ist, wird der Gierratenverstärkungsfaktor G_mYR auf den 4WD-Faktor in Übereinstimmung mit dem Wert für G_4WDYR eingestellt 660. Nach dem Auswählen der 2WD- oder der 4WD-Verstärkung geht die Steuerlogik zum Block 670, in dem die Proportionalsteuerkomponente RWYRp gemäß Gleichung 7 berechnet wird. RWYRp = Δr·GpYR·GmYR. Gleichung 7
Der Prozess vom Block 600 endet dann im Block 680 und die Steuerlogik geht zurück zu dem Prozess des Blocks 430 von 6, woher sie gekommen war.
In 6 werden die Ausgaben der Differentialsteuerberechnung Block 514 und der Proportionalsteuerberechnung Block 600 zu RW_YRd 520 bzw. RW_YRp 530, die durch den Integrator 535 addiert werden, um gemäß Gleichung 8 den Wert RW_YR 540 bereitzustellen. RWYR = RWYRd + RWYrp. Gleichung 8
Der Wert RW_YR 540 wird mit dem Wert YRE 487 und der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x vom Geschwindigkeitssensor 120 verknüpft, um die Eingaben für den Block Gierratenrückkopplung-Beginn-/Endekriterium 550 bereitzustellen. Der Prozess des Blocks 550 folgt dem logischen Prozess, der im Ablaufplan im Block 550 von 8 dargestellt ist, und erzeugt die Ausgaben RW_YRFB (Hinterradgierratenrückkopplung) 438 und CLQS4_YR (Gierratensteuerflag) 439. Der Prozess, der im Block 550 von 8 dargestellt ist, ist eine erweiterte Version des Prozesses, der durch den Block 550 von 6 dargestellt ist.
In 8 beginnt der Prozess des Blocks 550 bei 700, gefolgt vom Empfangen der Eingabedaten 710, die die Fahrzeuggeschwindigkeit V_x vom Geschwindigkeitssensor 120, die Hinterradgierratenrückkopplung RW_YR 540 und den gefilterten Gierratenfehler YRE 487 enthalten. Im Block 720 ermittelt die Steuerlogik, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V_x kleiner als ein im Voraus definierter Schwellenwert V_th ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 720 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 730, der das Gierratensteuerflag CLQS4_YR auf (0) und den logischen Zähler Cntr auf (0) setzt. Nach dem Block 730 verlässt die Steuerlogik den Prozess des Blocks 550 im Block 740 und kehrt zu dem Prozess der Blockdarstellung 430 von 6 zurück, woher sie gekommen war. Wenn der Prozess des Blocks 550 im Block 740 verlassen wird, wird das Gierratensteuerflag CLQS4_YR eingeschaltet und die Hinterradgierratenrückkopplung RW_YRFB 538 bleibt unverändert. Wenn im Block 720 die Bedingungen nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 750, in dem festgestellt wird, ob CLQS4_YR auf (0) gesetzt ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 750 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 760, in dem festgestellt wird, ob der Absolutwert des Gierratenfehlers |YRE| größer ist als ein erster Gierratentotbandschwellenwert DB1_YR. Der erste Gierratentotbandschwellenwert DB1_YR wird erhalten, indem der Controller 200 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x auf die unten gezeigte Nachschlagetabelle 2 zugreift und den Verstärkungswert DB1_YR erhält. Tabelle 2: DB1_YR

Fahrzeuggeschwindigkeit V_x (kmh^–1) 0 10 25 30 60 80 100

Verstärkung DB1_YR 15 12 9 8 7 8 9
Wenn die Bedingungen des Blocks 760 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 770, der das Gierratensteuerflag CLQS4_YR auf (1) setzt und den logischen Zähler Cntr auf den im Voraus definierten Wert Co setzt.
Nach dem Block 770 geht die Steuerlogik zum Block 780, in dem festgestellt wird, ob CLQS4_YR auf (1) gesetzt ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 780 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 790, in dem RW_YRFB gemäß Gleichung 9 gleich RW_YR gesetzt wird. RWYRFB = RWYR, wenn CLQS4_YR = 1. Gleichung 9
Wenn die Bedingungen des Blocks 780 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 800, in dem RW_YRFB gemäß Gleichung 10 gleich (0) gesetzt wird. RWYRFB = 0, wenn CLQS4_YR = 0. Gleichung 10
Nach den Blöcken 790 und 800 verlässt die Steuerlogik den Prozess des Blocks 550 im Block 810 und kehrt zu dem Prozess der Blockdarstellung 430 von 6 zurück, woher sie gekommen war. Wenn die Bedingungen im Block 760 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 780 und wird in der oben erläuterten Weise fortgesetzt. Wenn die Bedingungen des Blocks 750 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 820, in dem festgestellt wird, ob der Absolutwert des Gierratenfehlers |YRE| kleiner ist als ein zweiter Gierratentotbandschwellenwert DB2_YR ist. Der zweite Gierratentotbandschwellenwert DB2_YR wird erhalten, indem der Controller 200 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x auf die unten gezeigte Nachschlagetabelle 3 zugreift und den Verstärkungswert DB2_YR erhält. Tabelle 3: DB2_YR

Fahrzeuggeschwindigkeit V_x (kmh^–1) 0 30 60 80 100

Verstärkung DB2_YR 11 5 3 4 5
Wenn die Bedingungen des Blocks 820 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 830, in dem der logische Zähler Cntr verringert wird, und anschließend zum Block 840, in dem festgestellt wird, ob der logische Zähler Cntr kleiner als (0) ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 840 erfüllt sind, setzt der Block 850 das Gierratensteuerflag CLQS4_YR auf (0). Nach dem Block 850 geht die Steuerlogik zum Block 780 und wird in der oben erläuterten Weise fortgesetzt. Wenn der Prozess des Blocks 550 im Block 810 verlassen wird, werden sowohl das Gierratensteuerflag CLQS4_YR 439 als auch die Hinterradgierratenrückkopplung RW_YRFB 438 eingeschaltet. Die Ausgaben des Blocks 550 in den 6 und 8 und des Blocks 430 in 6 sind die Hinterradgierratenrückkopplung RW_YRFB 438 und das Gierratensteuerflag CLQS4_YR 439. Der logische Ablauf wird an diesem Punkt am besten verstanden, wenn erneut auf den Block 430 von 3 Bezug genommen wird, der die Ausgaben 438, 438 zeigt. Die Ausgabe 439 (Gierratensteuerflag CLQS4_YR) ist eine der Eingaben in den Block 440 Seitenschlupfratenrückkopplung SRFB. Weitere Eingaben in den Block 440 enthalten die Fahrzeuggierrate vom Sensor 110, die Fahrzeuggeschwindigkeit vom Sensor 120, die Fahrzeugquerbeschleunigung vom Sensor 130 und den 2WD/4WD-Modus vom Schalter 160. Der Prozess der Seitenschlupfratenrückkopplung (SRFB) des Blocks 440 wird am besten bei Bezugnahme auf 9 erkannt.
Der Block 440 in 9 zeigt Eingaben von den Sensoren 110, 120, 130, des Modus-Schalters 160 und des Steuerflags 439. Die Seitenschlupfrate V_{y_dot} 910 wird im Block 900 gemäß Gleichung 11 berechnet und wird als eine Eingabe in den Proportionalsteueralgorithmus des Blocks 920 verwendet. Vy_dot = Ay – YR·Vx. Gleichung 11
Weitere Eingaben in den Block 920 enthalten V_x vom Sensor 120 und die 2WD/4WD-Modusauswahl vom Schalter 160. Der Proportionalsteueralgorithmus des Blocks 920 wird am besten durch Bezugnahme auf 10 erkannt, in der der Controller 200 im Block 925 ausgelöst wird, im Block 930 Eingaben von 120, 160 und 910 empfängt und zum Block 935 geht, in dem die Proportional-Seitenschlupfratensteuerverstärkung G_pSR durch den Controller 200 ermittelt wird, indem er mit Informationen bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x auf die unten gezeigte Tabelle 4 zugreift. Tabelle 4: f_SR(V_x)

Fahrzeuggeschwindigkeit V_x (kmh^–1) 0 19 43 62 82 96 120

Verstärkung G_pSR 0 0,28 0,46 0,87 1,05 1,07 1,1
Der Controller 200 führt gegebenenfalls Interpolations- oder Extrapolationsberechnungen an den Werten von Tabelle 4 aus. Der Prozess des Blocks 920 geht zum Block 940, in dem festgestellt wird, ob der 2WD/4WD-Modus-Auswahlschalter 160 auf 2WD-Modus eingestellt ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 940 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 945, in dem ein Seitenschlupfratenverstärkungsfaktor G_msR für den Zustand des 2WD-Antriebsmodus dem Seitenschlupfratenverstärkungsfaktor G_2WDSR gleichgesetzt wird. Wenn die Bedingungen des Blocks 940 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 950, in dem ein Seitenschlupfratenverstärkungsfaktor G_msR für den Zustand des 4WD-Antriebsmodus dem Seitenschlupfratenverstärkungsfaktor G_4WDSR gleichgesetzt wird. Nach den Blöcken 945 und 950 geht die Steuerlogik zum Block 955, in dem die Hinterradseitenschlupfratenkomponente RW_SR gemäß Gleichung 12 berechnet wird. RWSR = Vy_dot·GpSR·GmSR. Gleichung 12
Nach dem Block 955 verlässt die Steuerlogik im Block 960 den Prozess des Blocks 920 und kehrt zum Prozess des Blocks 44 in 9 zurück, woher sie gekommen war. Die Ausgabe des Blocks 920 ist die Hinterradseitenschlupfratenkomponente RW_SR 965, wie in den 9 und 10 gezeigt ist.
In den 9 und 11 besitzt der Prozess des Seitenschlupfratenrückkopplung-Beginn-/Endekriteriums, der durch den Block 970 dargestellt ist, die Eingaben Hinterradseitenschlupfratenkomponente RW_SR 965, Fahrzeuggeschwindigkeit vom Sensor 120, Seitenschlupfrate V_{y_dot} 910 und Gierratensteuerflag CLQS4_YR 439. In 11 wird der Controller 200 im Block 980 ausgelöst, empfängt die angegebenen Eingaben im Block 985 und geht anschließend zum Block 990, in dem die Steuerlogik feststellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V_x kleiner ist als ein im Voraus definierter Geschwindigkeitsschwellenwert V_th. Wenn die Bedingungen des Blocks 990 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 995, in dem das Seitenschlupfratensteuerflag CLQS4_SR auf (0) und der logische Zähler Cntr auf (0) gesetzt werden. Nach dem Block 995 verlässt die Steuerlogik im Block 1000 den Prozess des Blocks 970 und kehrt zu dem Prozess des Blocks 44 in 9 zurück, woher sie gekommen war. Wenn der Prozess des Blocks 970 im Block 1000 verlassen wird, bleibt der Wert der Hinterradseitenschlupfratenrückkopplung RW_SRFB 1700 unverändert. Wenn die Bedingungen des Blocks 990 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1050, in dem festgestellt wird, ob das Seitenschlupfratensteuerflag CLQS4_SR auf (0) gesetzt ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 1050 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1100, in dem festgestellt wird, ob der Absolutwert von V_{y_dot} größer ist als ein erster Seitenschlupfratentotbandschwellenwert DB1_SR. Der erste Seitenschlupfratentotbandschwellenwert DB1_SR wird erhalten, indem der Controller 200 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x auf die unten gezeigte Nachschlagetabelle 5 zugreift und den Verstärkungswert DB1_SR erhält. Tabelle 5: DB1_SR

Fahrzeuggeschwindigkeit V_X (kmh^–1) 0 10 25 30 48 56 80 100

Verstärkung DB1_SR 0 1 2 3 5 4 2,9 4
Wenn die Bedingungen des Blocks 1100 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1150, in dem CLQS4_SR auf (1) gesetzt und der Steuerzähler Cntr auf den im Voraus definierten Wert Co gesetzt werden. Nach dem Block 1150 geht die Steuerlogik zum Block 1200. Wenn die Bedingungen des Blocks 1100 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1200.
Im Block 1200 stellt der Controller 200 fest, ob CLQS4_SR auf (1) gesetzt ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 1200 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1250, in dem festgestellt wird, ob CLQS4_YR auf (1) gesetzt ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 1250 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1300, in dem RW_SRFB gemäß Gleichung 13 mit RW_SR gleichgesetzt wird. RWSRFB = RWSR, wenn CLQS4_SR = 1. Gleichung 13
Wenn die Bedingungen des Blocks 1250 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1350, in dem CLQS4_SR auf (0) gesetzt und der Steuerzähler Cntr auf (0) gesetzt werden. Nach dem Block 1350 geht die Steuerlogik zum Block 1400, in dem RW_SRFB gemäß Gleichung 14 auf (0) gesetzt wird. RWSRFB = 0, wenn CLQS4_SR = 0. Gleichung 14
Wenn die Bedingungen des Blocks 1200 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1400 und wird in der oben erläuterten Weise fortgesetzt. Nach den Blöcken 1300 und 1400 verlässt die Steuerlogik im Block 1450 den Prozess des Blocks 970. Wenn die Bedingungen des Blocks 1050 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1500, in dem festgestellt wird, ob der Absolutwert von V_{y_dot} kleiner ist als ein zweiter Seitenschlupfratentotbandschwellenwert DB2_SR. Der zweite Seitenschlupfratentotbandschwellenwert DB2_SR wird erhalten, indem der Controller 200 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x auf die unten gezeigte Nachschlagetabelle 6 zugreift und den Verstärkungswert DB2_SR erhält. Tabelle 6: DB2_SR

Fahrzeuggeschwindigkeit V_x (kmh^–1) 0 10 25 30 48 60 80 100

Verstärkung DB2_SR 0 0,7 1,2 1,7 3 2,2 1,5 2,2
Wenn die Bedingungen des Blocks 1500 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1550, in dem der Steuerzähler Cntr verringert wird, und anschließend zum Block 1600, in dem festgestellt wird, ob der Steuerzähler Cntr kleiner als (0) ist. Wenn die Bedingungen des Blocks 1600 erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1650, in dem CLQS4_SR auf (0) und der Steuerzähler Cntr auf (0) gesetzt werden. Nach dem Block 1650 geht die Steuerlogik zum Block 1200 und wird in der oben erläuterten Weise fortgesetzt. Wenn die Bedingungen des Blocks 1600 nicht erfüllt sind, geht die Steuerlogik zum Block 1200 und wird in der oben erläuterten Weise fortgesetzt. Wenn der Prozess des Blocks 970 im Block 1450 verlassen wird, wird der Wert der Hinterradseitenschlupfratenrückkopplung RW_SRFB 1700 entweder auf (0) oder auf RW_SR gesetzt und die Steuerlogik geht zurück zu dem Prozess des Blocks 440 in 4, woher sie gekommen war. In 9 endet der Prozess des Blocks 440 mit der Ausgabe von RW_SRFB 1700, wie in den 9 und 3 gezeigt ist.
In 3 empfängt der Integrator 1750 die Eingaben Hinterradgierratenrückkopplung (RW_YRFB) 438, den Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelbefehl (ORWSC) 460 und die Hinterradseitenschlupfratenrückkopplung (RW_SRFB) 1700 und stellt gemäß Gleichung 15 den Ausgabe-Hinterradlenkbefehl (RWSC) 450 bereit. RWSC = ORWSC + RWYRFB + RWSRFB (siehe Fig. 3). Gleichung 15
Der Hinterradlenkbefehl (RWSC) 450 wird durch den Controller 200 zum Steuern des Hinterradsteuermechanismus-Steuersystems 150 verwendet, wenn er den Hinterradsteuermechanismus 90 gemäß der hier beschriebenen Steuerlogik einstellt.
Fahrzeugantwort, allgemein
Durch das Verwenden des Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelbefehls (ORWSC) in Kombination mit der Hinterradgierratenrückkopplung (RW_YRFB) und der Hinterradseitenschlupfratenrückkopplung (RW_SRFB) gemäß dieser Erfindung können eine Verminderung der Lenkradbetätigung (SWD) und eine Verminderung des Fahrzeugseitenschlupfwinkels (SSA) während Fahrzeugmanövern wie z. B. bei einem Spurwechsel über zwei Fahrspuren auf Schnee bei 40 Meilen pro Stunde erreicht werden, wie durch die 12 und 13 veranschaulicht ist, die graphische Darstellungen einer Lenkradbetätigung (SWD), ausgedrückt in Grad, und einen Seitenschlupfwinkel (SSA), ausgedrückt in Grad, als eine Funktion der Zeit darstellen.
12 zeigt die Antwort eines ersten Fahrzeugs, das dem oben erwähnten Manöver unterzogen wird, wobei die Hinterradlenkung des ersten Fahrzeugs lediglich durch einen Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelbefehl gesteuert wird. Wie aus 12 erkannt werden kann, betragen der Spitzenwert der SWD 1800 etwa 420 Grad und der Spitzenwert des SSA 1850 etwa 20 Grad.
Im Vergleich hierzu zeigt 13 die Antwort eines zweiten Fahrzeugs, das dem gleichen Manöver unterzogen wird, wobei die Hinterradlenkung des zweiten Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, wie in den 2 bis 11 dargestellt ist. Wie aus 13 erkannt werden kann, betragen der Spitzenwert des SWD 2000 etwa 315 Grad und der Spitzenwert des SSA 2050 etwa 13 Grad, was eine Verringerung von 25% bzw. 35% gegenüber der Antwort des ersten Fahrzeugs darstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Fahrzeugrichtungsstabilität während Fahrmanövern ohne Differentialbremse erreicht werden, wodurch ermöglicht wird, dass ein Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem (VSE-System) ein korrigierendes Giermoment, das sich aus einer gesteuerten Bedingung der Differentialbremse ergibt, an ein Fahrzeug bereitstellen kann, ohne dass die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird.

Claims

Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem für ein Fahrzeug mit mindestens einem Fahrzeugteilsystem (50, 90), umfassend: mindestens einen Sensor (110, 120, 130, 140) zum Erfassen mindestens eines Fahrzeugparameters; mindestens ein Fahrzeugsteuersystem (150) zum Einstellen des mindestens einen Fahrzeugteilsystems (50, 90), wobei das mindestens eine Fahrzeugsteuersystem (150) ein Hinterradlenkungs-Steuersystem (150) umfasst; mindestens einen Speicher (210), der mindestens einen Satz von Verstärkungsfaktoren umfasst; und einen Controller (200), der auf den mindestens einen Sensor (110, 120, 130, 140) und den mindestens einen Satz von Verstärkungsfaktoren anspricht, um das Hinterradlenkungs-Steuersystem (150) zu steuern; gekennzeichnet durch einen Anhängermodus-Auswahlschalter (170) zum Auswählen eines Modus mit angehängtem Anhänger oder eines Modus ohne angehängten Anhänger; und dadurch, dass der Controller (200) auf der Grundlage eines Verhältnisses (R/F) von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel, das auf der Grundlage von entweder dem Modus mit angehängtem Anhänger oder dem Modus ohne angehängten Anhänger ermittelt wird, einen Hinterradlenkbefehl (RWSC) ermittelt, wobei das Hinterradlenkungs-Steuersystem (150) auf der Grundlage des Hinterradlenk befehls (RWSC) von dem Controller (200) einen Lenkwinkel der Hinterräder (44) regelt.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis (R/F) von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit nichtlinear variiert.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 1, wobei der Hinterradlenkwinkelbefehl (RWSC) auf mindestens zwei von einem Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelsteuerbefehl (460), einem Gierraten-Rückkopplungsbefehl (438) und einem Seitenschlupfraten-Rückkopplungsbefehl (440) anspricht.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 3, wobei der Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelsteuerbefehl eine Funktion des Verhältnisses (R/F) von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel ist.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sensor umfasst: einen Giersensor (110) zum Erfassen der Fahrzeuggierrate; mindestens einen Geschwindigkeitssensor (120) zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs; einen Lenkwinkelsensor (140) zum Erfassen des Fahrzeuglenkwinkels; und einen Querbeschleunigungssensor (130) zum Erfassen der Fahrzeugquerbeschleunigung; wobei die Signale von den Sensoren an dem Controller (200) empfangen werden.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Speicher ferner umfasst: ein Gierratensteuerflag (439) zum Angeben des Zustands der Fahrzeuggierrate relativ zu einem Schwellenwert; und ein Seitenschlupfratensteuerflag (CLQS4_SR) zum Angeben des Zustands der Fahrzeugseitenschlupfrate relativ zu einem Schwellenwert.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Satz von Verstärkungsfaktoren umfasst: einen Proportionalverstärkungsfaktor und einen Differentialverstärkungsfaktor.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Speicher (210) ferner umfasst: eine Nachschlagetabelle, die das Verhältnis (R/F) von Hinterradlenkwinkelbefehl zu Vorderradlenkwinkel als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine Speicher (210) ferner umfasst: eine Nachschlagetabelle, die den Proportionalverstärkungsfaktor umfasst.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 9, wobei der Proportionalverstärkungsfaktor einen Gierratensteuerungs-Proportionalverstärkungsfaktor umfasst.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 9, wobei der Proportionalverstärkungsfaktor einen Seitenschlupfratensteuerungs-Proportionalverstärkungsfaktor umfasst.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 6, wobei der Zustand des Gierratensteuerflags (439) in Ansprechen darauf, dass ein Absolutwert des Fahrzeuggierratenfehlers größer als ein erster Gierratenschwellenwert ist, auf einen Wert von Eins gesetzt wird.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 6, wobei der Zustand des Seitenschlupfratensteuerflags (CLQS4_SR) in Ansprechen darauf, dass ein Absolutwert der Fahrzeugseitenschlupfrate größer als ein erster Seitenschlupfratenschwellenwert ist, auf einen Wert von Eins gesetzt wird.
Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem nach Anspruch 6, wobei das Seitenschlupfratensteuerflag (CLQS4_SR) auf das Gierratensteuerflag (439) anspricht.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystems in einem Fahrzeug mit mindestens einem Fahrzeugteilsystem (50, 90), das umfasst, dass mindestens ein Fahrzeugparameter erfasst wird; in Ansprechen auf den mindestens einen Fahrzeugparameter mindestens ein Steuerverstärkungsfaktor ermittelt wird; in Ansprechen auf den mindestens einen Fahrzeugparameter mindestens eine gewünschte Fahrzeugdynamikantwort ermittelt wird; in Ansprechen auf den mindestens einen Fahrzeugparameter der Zustand mindestens eines Steuerflags ermittelt wird; in Ansprechen auf den mindestens einen Steuerverstärkungsfaktor und das mindestens eine Steuerflag ein Hinterradlenkbefehl (RWSC) berechnet wird; und in Ansprechen auf den Hinterradlenkbefehl (150) zum Einstellen des mindestens einen Fahrzeugteilsystems (50, 90) ein Hinterradlenkungs-Steuersystem (150) betätigt wird; dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung eines Anhängermodus-Auswahlschalters (170) ein Modus mit angehängtem Anhänger oder ein Modus ohne angehängten Anhänger ausgewählt wird; und dass der Hinterradlenkbefehl (RWSC) auf der Grundlage eines Verhältnisses (R/F) von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel ermittelt wird, das auf der Grundlage von entweder dem Modus mit angehängtem Anhänger oder dem Modus ohne angehängten Anhänger ermittelt wird.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 15, wobei das Verhältnis (R/F) von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit nichtlinear variiert.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 15, wobei das Erfassen mindestens eines Fahrzeugparameters ferner umfasst, dass die Fahrzeuggierrate erfasst wird; die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst wird; der Fahrzeuglenkwinkel erfasst wird; und die Fahrzeugquerbeschleunigung erfasst wird.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 15, wobei das Ermitteln mindestens eines Steuerverstärkungsfaktors ferner umfasst, dass in Ansprechen auf den mindestens einen Fahrzeugparameter ein Proportionalverstärkungsfaktor und ein Differentialverstärkungsfaktor ermittelt werden.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 15, wobei das Ermitteln des Zustands mindestens eines Steuerflags ferner umfasst, dass ein Gierratensteuerflag (439) zum Angeben des Zustands der Fahrzeuggierrate relativ zu einem Schwellenwert ermittelt wird; und ein Seitenschlupfratensteuerflag (CLQS4_SR) zum Angeben des Zustands der Fahrzeugquerbeschleunigung relativ zu einem Schwellenwert ermittelt wird.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 18, wobei das Ermitteln eines Proportionalverstärkungsfaktors ferner umfasst, dass auf eine Nachschlagetabelle zum Ermitteln des Proportionalverstärkungsfaktors zugegriffen wird, der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 15, wobei der Hinterradlenkwinkelbefehl (RWSC) auf der Grundlage von mindestens zwei von einem Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelbefehl, einem Gierraten-Rückkopplungsbefehl und einem Seitenschlupfraten-Rückkopplungsbefehl ermittelt wird.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 21, wobei der Steuerkreis-Hinterradlenkwinkelsteuerbefehl eine Funktion des Verhältnisses (R/F) von hinterem Lenkwinkel zu vorderem Lenkwinkel ist.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 15, wobei der Hinterradlenkwinkelbefehl (RWSC) ferner auf einer 2WD/4WD-Modusauswahl basiert.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 19, wobei das Ermitteln eines Gierratensteuerflags (439) ferner umfasst, dass in Ansprechen darauf, dass ein Absolutwert des Fahrzeuggierratenfehlers größer als ein erster Gierratenschwellenwert ist, festgelegt wird, dass ein Gierratensteuerflag (439) einen Wert von Eins hat.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 19, wobei das Ermitteln eines Seitenschlupfratensteuerflags (CLQS4_SR) ferner umfasst, dass in Ansprechen darauf, dass ein Absolutwert der Fahrzeugseitenschlupfrate größer als ein erster Seitenschlupfratenschwellenwert ist, festgelegt wird, dass ein Seitenschlupfratensteuerflag (CLQS4_SR) einen Wert von Eins hat.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 19, wobei das Ermitteln eines Seitenschlupfratensteuerflags (CLQS4_SR) ferner umfasst, dass in Ansprechen auf das Gierratensteuerflag (439) ein Seitenschlupfratensteuerflag (CLQS4_SR) ermittelt wird.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 15, wobei das Ermitteln mindestens eines Steuerverstärkungsfaktors ferner umfasst, dass eine Oberflächenidentifikationsschätzung ermittelt wird.
Verfahren zum Steuern nach Anspruch 27, wobei das Ermitteln mindestens einer gewünschten Fahrzeugdynamikantwort ferner umfasst, dass in Ansprechen auf die Oberflächenidentifikationsschätzung mindestens eine gewünschte Fahrzeugdynamikantwort ermittelt wird.