EP1185446A1 - Verfahren zur bestimmung der querbeschleunigung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der querbeschleunigung eines kraftfahrzeugs

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Publication number
EP1185446A1
EP1185446A1 EP01913551A EP01913551A EP1185446A1 EP 1185446 A1 EP1185446 A1 EP 1185446A1 EP 01913551 A EP01913551 A EP 01913551A EP 01913551 A EP01913551 A EP 01913551A EP 1185446 A1 EP1185446 A1 EP 1185446A1
Authority
EP
European Patent Office
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sensor
lateral acceleration
motor vehicle
load
wheel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01913551A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gabriel Wetzel
Ian Faye
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1185446A1 publication Critical patent/EP1185446A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/019—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by the type of sensor or the arrangement thereof
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    • B60T2240/00—Monitoring, detecting wheel/tire behaviour; counteracting thereof
    • B60T2240/06—Wheel load; Wheel lift

Definitions

  • the invention is based on a method for determining the lateral acceleration of a motor vehicle according to the preamble of the main claim.
  • the transverse acceleration is essentially based on signals from corresponding sensors, for example from a yaw rate sensor or acceleration sensor
  • the steering angle and vehicle speed are determined.
  • the center of gravity of the motor vehicle is estimated from the measured data.
  • the determination of the lateral acceleration and the center of gravity serves in particular to regulate the driving dynamics and prevent tipping (for example driving dynamics control FDR, electronic stability program ESP).
  • the corresponding devices require additional sensors to determine the lateral acceleration, which cause additional costs and in the tough use of a motor vehicle
  • a device is known from DE 40 03 746 C2 which determines the travel of a wheel or an axle with air suspension for level control.
  • the sensor delivers a weight-dependent signal that regulates the air pressure is used in the bellows of the air suspension.
  • axle load-dependent braking force control ALB is possible.
  • the inventive method for determining the lateral acceleration of a motor vehicle with the characterizing features of the main claim has the advantage that the lateral acceleration and the height of the center of gravity is only calculated from the signals of a wheel sensor and a load sensor. In principle, no further sensors are required.
  • these sensors are already available for other functions in many motor vehicles, for example for regulating the chassis, braking functions, etc. Further sensors are therefore not necessary since the signals from the existing sensors can be used to calculate the lateral acceleration. This not only saves costs, but the control units also become more reliable in their function, since possible sources of error due to additional sensors are eliminated.
  • Lateral acceleration can be calculated according to a simple formula that can be derived from known parameters such as the axle load, the vehicle mass, the height of the center of gravity and the longitudinal acceleration of the motor vehicle. Since, in contrast to cornering, there is no lateral acceleration when driving straight ahead, the center of gravity height can advantageously be determined for this driving state. Its value is required for the determination of the lateral acceleration.
  • the signal of the load sensor on a wheel is used for determining the lateral acceleration.
  • a simple distinction can be made as to whether the motor vehicle is driving straight ahead or in a curve, since the lateral acceleration only has an effect when cornering.
  • the lateral acceleration can be determined from the yaw rate. This can be measured with a simple sensor or calculated from the wheel speed.
  • the longitudinal acceleration is determined by simply differentiating the speed signal that the wheel sensor supplies.
  • a resulting moment for the axle load shift can advantageously be calculated from the longitudinal acceleration.
  • a favorable solution also consists in that the center of gravity height, in particular when driving straight ahead, is determined by means of long-term filtering.
  • the long-term filtering eliminates short-term level fluctuations can be caused by changes in acceleration or road impacts, advantageously hidden.
  • FIG. 1 shows a block diagram
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a commercial vehicle in side and rear view
  • FIG. 3 shows a flow chart
  • FIG. 4 shows a diagram with a measurement curve for the dynamic axle load
  • FIG. 5 shows a comparison diagram with calculated lateral acceleration values.
  • FIG. 1 shows a controller 2 to which a load sensor 3, a wheel sensor 4 and, alternatively, others Sensors such as a pressure sensor 9, a spring travel sensor and / or a steering angle sensor 10 are connected on the input side.
  • the controller 2 is connected on the output side to a valve 5, which is connected to a pressure vessel 6 on the input side via corresponding pressure lines.
  • the valve 5 is connected on the input side to pressure lines of an air bellows 8 of an air suspension.
  • An outlet 7 is provided on the outlet side of the valve 5.
  • the valve 5 is known per se and is designed such that, depending on the control by the controller 2, it either lets the compressed air from the pressure vessel 6 into the air bellows 8 or conversely reduces the air pressure in the air bellows 8 via the outlet 7.
  • the air pressure in the air bellows 8 can be measured with the pressure sensor 9, for example.
  • the air pressure can advantageously be influenced as a function of the lateral acceleration or a level control.
  • Figure 2 shows the side and rear view of a motor vehicle 1, which is shown as a truck. It shows the theoretical focus S, which in one
  • Front axle raised. (Formula left part of Figure 2).
  • the axle load is distributed according to the center of gravity according to the ratio 1 ⁇ to l v to the rear or front axle, taking into account the center distance l z .
  • the indices mean h rear, v stands for front, x, y and z are the axis directions in the direction of travel, lengthways and crossways to the direction of travel or to the vertical axis.
  • the index 0 denotes the mean.
  • the right part of FIG. 2 shows the forces acting with a corresponding lateral acceleration.
  • the wheels of an axle have the average distance e z .
  • the flowchart in FIG. 3 shows the algorithm with which the controller 2 determines the lateral acceleration under the conditions and assumptions described below.
  • Position 11 first measures the wheel speed or the vehicle speed. This is preferably done with the wheel sensor 4.
  • the wheel sensor 4 is already present on the motor vehicle 1, which is used, for example, for speed measurement or a vehicle system
  • Anti-lock braking system, vehicle dynamics controller or the like is required.
  • the controller now calculates the acceleration in the longitudinal direction a xz from the wheel speed. Furthermore, the lateral acceleration ay Z is calculated in position 13. The calculation is done for such
  • Position 14 determines the variable k x and k y . Finally, these are required to calculate the lateral acceleration in all driving situations (position 17). This basic process is explained in more detail below.
  • the longitudinal acceleration a ⁇ Z generates a centrifugal force F ⁇ Z # F , the resulting moment of which causes an axle load distribution.
  • the setup is based on the swirl set:
  • the normal force acting on the rear left wheel is calculated from equations (3) and (4).
  • the measured signal of the bellows pressure sensor is an image of the normal force acting on the wheel NJ- _ After the offset adjustment, which eliminates the static component of the measurement signal, the sensor measures the normal force difference ⁇ N ⁇ _.
  • Equation (8) knows the longitudinal acceleration a X calculated from the vehicle speed and the bellows pressure signal albhl.
  • the parameters k x and k y are still unknown. These can be determined as follows:
  • the lateral acceleration can be determined from the yaw rate using the equation
  • the parameters k x , ky can be identified in certain maneuvers in terms of stationarity and linearity.
  • the yaw rate can either be measured or calculated from the wheel speed (possibly also with a reference model with the help of a steering angle sensor).
  • the lateral acceleration a yZ can be determined in accordance with equation 10 from the axle load alb ⁇ i, the longitudinal acceleration a z and the parameters k and k y .
  • the wheel speeds or the yaw rate can also be used.
  • the steering angle sensor 10 is additionally used in an alternative embodiment of the invention.
  • the center of gravity height h can be calculated on the assumption that the lateral acceleration a yZ is zero, which is the case when driving straight ahead. This results in the center of gravity:
  • h z (2-l z -alb hl ) / (l z -a xZ )
  • This value is filtered long-term as long as the vehicle is driving straight ahead. When cornering, this value is frozen and used to calculate the lateral acceleration a yZ according to equation (9).
  • Another alternative to determining the center of gravity height h z can be done by estimation, taking into account both local road conditions and the vehicle speed. The lateral acceleration can then be calculated for a center of gravity height h z , it being assumed that strong steering maneuvers with good grip on the road at high speeds are dangerous for the vehicle to tip over. On the other hand, it is assumed at lower speeds that steering maneuvers do not lead to high lateral acceleration. In this case the center of gravity can be estimated accordingly.
  • the middle range between low and high speeds is critical. From a preset speed, only the lateral acceleration is calculated. Below this threshold, the currently determined center of gravity is constantly compared with the long-term filtered value. If the deviation exceeds the predetermined threshold, the lateral acceleration is calculated instead of the estimate using the above-mentioned methods.
  • this method When using this method in a device for preventing tipping, this has the advantage that additional sensors can be dispensed with.
  • Figures 4 and 5 show diagrams in which the relationships are shown.
  • 4 shows a diagram with the time course of the load sensor 3. In a special embodiment, this is the signal of the pressure sensor 9, which reproduces the pressure conditions in the air bellows of an air suspension.
  • the load sensor 3 can be a suspension travel sensor which measures the wheel or axle load from the suspension travel on the wheel or a Axis determined. 4 shows the axle load alb hi , as can also be measured on the rear left wheel of an axle.
  • the lateral acceleration is preferably calculated in a program that is already in the program
  • Control unit 2 can be integrated. The functions are then taken over by the existing control unit 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
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Abstract

Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Bestimmung der Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, die aus Signalen von einem Radsensor und einem Lastsensor berechnet wird. Da diese Sensoren in vielen Fällen schon am Fahrzeug vorhanden sind, beispielsweise zur Fahrwerksregelung, sind zusätzliche Sensoren nicht erforderlich. Die so ermittelten Werte für die Querbeschleunigung können dann in weitere Geräte, wie für einen Fahrdynamikregler oder einer Vorrichtung zur Kippverhinderung verwendet werden. Als Lastsensor ist beispielsweise bei einer Luftfederung auch ein Drucksensor verwendbar, der den Druck innerhalb des Druckbalges der Luftfederung misst und ein der Masse bzw. der Achslast entsprechendes Signal an die Steuerung liefert. Mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors kann in alternativer Ausgestaltung der Erfindung die Querbeschleunigung ebenfalls bestimmt werden.

Description

Verfahren zur Bestimmung der Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung der Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei den bekannten Verfahren wird im wesentlichen die Querbeschleunigung aus Signalen von entsprechenden Sensoren, beispielsweise von einem Gierratensensor oder Beschleunigungssensor unter
Zuhilfenahme des Lenkwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Gleichzeitig wird aus den gemessenen Daten die Schwerpunktlage des Kraftfahrzeuges geschätzt. Die Bestimmung der Querbeschleunigung und der Schwerpunktlage dient dabei insbesondere zur Regelung der Fahrdynamik und zur Kippverhinderung (beispielsweise Fahrdynamikregelung FDR, elektronisches Stabilitatsprogramm ESP) . Die entsprechenden Gerate benotigen jedoch zur Bestimmung der Querbeschleunigung zusatzliche Sensoren, die Mehrkosten verursachen und im harten Einsatz eines Kraftfahrzeugs
Störungen verursachen können. In diesem Zusammenhang ist aus der DE 40 03 746 C2 auch eine Einrichtung bekannt, die zur Niveauregelung den Federweg eines Rades oder einer Achse mit einer Luftfederung ermittelt. Der Sensor liefert ein gewichtsabhangiges Signal, das zur Regelung des Luftdruckes im Federbalg der Luftfederung verwendet wird. Mit diesem Verfahren ist eine achslastabhangige Bremskraftregelung (ALB) möglich.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemaße Verfahren zur Bestimmung der Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, daß die Querbeschleunigung und die Schwerpunkthohe lediglich aus den Signalen eines Radsensors und eines Lastsensors berechnet wird. Weitere Sensoren sind im Prinzip nicht erforderlich.
Besonders vorteilhaft ist, daß diese Sensoren bei vielen Kraftfahrzeugen bereits für andere Funktionen vorhanden sind, beispielsweise zur Regelung des Fahrwerks, Bremsfunktionen usw. Weitere Sensoren sind somit nicht erforderlich, da die Signale der vorhandenen Sensoren zur Berechnung der Querbeschleunigung mitbenutzt werden können. Dadurch werden nicht nur Kosten eingespart, sondern die Steuergerate werden auch in ihrer Funktion zuverlässiger, da mögliche Fehlerquellen durch zusatzliche Sensoren entfallen.
Durch die in den abhangigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die
Querbeschleunigung nach einer einfacher Formel berechnet werden kann, die aus bekannten Parametern wie der Achslast, der Fahrzeugmasse, der Schwerpunkthohe und der Langsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs ableitbar ist. Da im Gegensatz zu einer Kurvenfahrt bei einer Geradeausfahrt keine Querbeschleunigung auftritt, kann für diesen Fahrzustand vorteilhaft die Schwerpunkthohe bestimmt werden. Dessen Wert wird für die Bestimmung der Querbeschleunigung benotigt.
Besonders gunstig ist weiterhin, daß für die Bestimmung der Querbeschleunigung das Signal des Lastsensors an einem Rad, insbesondere an einem hinteren Rad verwendet wird. So kann auf Grund der an dem Rad auftretenden Krafteanderungen auf einfache Weise unterschieden werden, ob das Kraftfahrzeug geradeaus oder in einer Kurve fahrt, da sich die Querbeschleunigung nur bei einer Kurvenfahrt auswirkt.
Im stationären Fall laßt sich die Querbeschleunigung aus der Giergeschwindigkeit ermitteln. Diese kann mit einem einfachen Sensor gemessen oder aus der Radgeschwindigkeit berechnet werden.
Vorteilhaft ist weiter, daß durch einfaches zeitliches Differenzieren des Geschwindigkeitssignals, das der Radsensor liefert, die Langsbeschleunigung ermittelt wird. Aus der Langsbeschleunigung laßt sich vorteilhaft ein resultierendes Moment für die Achslastverlagerung berechnen.
Die Verwendung eines Drucksensors für eine Luftfederung oder eines Federwegsensors für die Federwegmessung hat den Vorteil, daß diese Sensoren bereits in heutigen Fahrzeugen eingebaut sind und somit deren Signale mehrfach nutzbar sind.
Eine gunstige Losung besteht auch darin, daß die Schwerpunkthohe, insbesondere bei einer Geradeausfahrt mittels einer Langzeitfilterung bestimmt wird. Durch die Langzeitfilterung werden kurzzeitige Pegelschwankungen, die durch Beschleunigungsanderungen oder Straßenstoße hervorgerufen werden können, vorteilhaft ausgeblendet.
Besonders vorteilhaft ist, daß für die Realisierung des Verfahrens ein Softwareprogramm verwendet wird, das von der Steuerung entsprechend abgearbeitet wird.
Sollten weitere Sensoren für die Erfassung der Querbeschleunigung vorhanden sein, beispielsweise ein Drehraten- oder Gieratensensor vorhanden sein, dann können diese mit dem erfindungsgemaßen Verfahren vorteilhaft für Diagnosezwecke kontrolliert und überwacht werden. Dadurch ergibt sich eine einfache Möglichkeit, ohne zusatzlichen Hardwareaufwand die vorhandenen Sensoren zu überprüfen. Dies ergibt eine noch größere Zuverlässigkeit für die im Steuergerat implementierten Funktionen.
Zeichnung
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert .
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild,
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeuges in Seiten- und Ruckansicht,
Figur 3 zeigt ein Flußdiagramm,
Figur 4 zeigt ein Diagramm mit einer Meßkurve für die dynamische Achslast und
Figur 5 zeigt ein Vergleichsdiagramm mit errechneten Querbeschleunigungswerten.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
Das Blockschaltbild der Figur 1 zeigt eine Steuerung 2, an die ein Lastsensor 3, ein Radsensor 4 und alternativ weitere Sensoren wie ein Drucksensor 9, ein Federwegsensor und/oder ein Lenkwinkelsensor 10 eingangsseitig angeschlossen sind. Die Steuerung 2 ist ausgangsseitig mit einem Ventil 5 verbunden, das über entsprechende Druckleitungen mit einem Druckbehalter 6 eingangsseitig verbunden ist. Desweiteren ist das Ventil 5 eingangsseitig mit Druckleitungen eines Luftbalgs 8 einer Luftfederung verbunden. An dem Ventil 5 ist ausgangsseitig ein Auslaß 7 vorgesehen. Das Ventil 5 ist per se bekannt und so ausgebildet, daß es je nach Ansteuerung durch die Steuerung 2 entweder die Druckluft aus dem Druckbehalter 6 in den Luftbalg 8 laßt oder umgekehrt den Luftdruck im Luftbalg 8 über den Auslaß 7 abbaut. Der Luftdruck im Luftbalg 8 kann dabei beispielsweise mit dem Drucksensor 9 gemessen werden. In vorteilhafter Weise kann der Luftdruck in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung oder einer Niveauregelung beeinflußt werden.
Figur 2 zeigt die Seiten- und Ruckansicht eines Kraftfahrzeugs 1, das als Lastkraftwagen dargestellt ist. Es zeigt den theoretischen Schwerpunkt S, der in einer
Schwerpunkthohe h^ über der Fahrbahn liegt. Auf die Forder- und Hinterräder bzw. Vorder- und Hinterachse wirkt entsprechend der Masse des Kraftfahrzeugs die Normalkraft N, die sich bei Beschleunigung in Fahrtrichtung (axz) um die Kraft Δ]sjx an der Hinterachse verringert und an der
Vorderachse erhöht. (Formel linker Teil der Figur 2) . Die Achslast verteilt sich entsprechend der Schwerpunktläge nach den Verhältnissen 1^ zu lv auf die Hinter- bzw. Vorderachse unter Berücksichtigung des Achsabstandes lz. Die Indizes bedeuten dabei h = hinten, v steht für vorne, x, y und z sind die Achsrichtungen in Fahrtrichtung, längs und quer zur Fahrtrichtung bzw. zur Vertikalacb.se . Der Index 0 bezeichnet den Mittelwert. Der rechte Teil der Figur 2 zeigt die wirkenden Kräfte bei entsprechender Querbeschleunigung. Die Räder einer Achse haben den mittleren Abstand ez. Bei einer Linkskurve mit einer Beschleunigung ayZ wirken die Normalkräfte auf das linke Rad N_ - ΔNy und auf das rechte Rad Nr + ΔNy_ Dabei ist die Höhe des Schwerpunktes S wieder mit hz angenommen.
Das Flußdiagramm der Figur 3 zeigt den Algorithmus, mit dem die Steuerung 2 die Querbeschleunigung unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen und Annahmen ermittelt. In
Position 11 wird zunächst die Radgeschwindigkeit bzw. die Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen. Das erfolgt vorzugsweise mit dem Radsensor 4. Der Radsensor 4 ist bereits schon am Kraftfahrzeug 1 vorhanden, der beispielsweise für die Geschwindigkeitsmessung oder ein Fahrzeugsystem wie
Antiblockiersystem, Fahrdynamikregler oder dergleichen benötigt wird. Die Steuerung berechnet nun aus der Radgeschwindigkeit die Beschleunigung in Längsrichtung axz . Desweiteren wird in Position 13 die Querbeschleunigung ayZ berechnet. Die Berechnung erfolgt für solche
Fahrsituationen, die nicht kritisch sind. Parallel dazu wird das Signal des Lastsensors 3 zur Identifikation der Schwerpunkthöhe bei der Geradeausfahrt (Position 16) und die Querbeschleunigung in allen Fahrsituationen berechnet (Position 17) . Aus den ermittelten Werten werden dann in
Position 14 die variablen kx und ky ermittelt. Diese werden schließlich zur Berechnung der Querbeschleunigung in allen Fahrsituationen benötigt (Position 17) . Dieser prinzipielle Ablauf wird nachfolgend noch genauer erläutert .
In der Theorie besteht ein Zusammenhang zwischen der Achslast und der Querbeschleunigung. Daraus ergibt sich eine Kräfteverteilung, wie sie in der Figur 2 dargestellt wurde. Da die Achslastverteilung sich in Abhängigkeit von der Beschleunigung und Verzögerung sowohl bei der Geradeausfahrt als auch in Kurvenfahrten standig ändert, müssen die berechneten Werte mit einem entsprechenden Algorithmus verarbeitet werden. Zur Vereinfachung wurden nur die wesentlichen Kräfte, die auf das Fahrzeug wirken, berücksichtigt. Entsprechend der Figur 2 ergibt sich somit für die hintere Achse die Normalkraft N J. Q = ITlχ - g z und für die vordere Achse die Normalkraft:
Die Langsbeschleunigung aχZ erzeugt eine Fliehkraft FΛZ#F, deren resultierendes Moment eine Achslastverteilung verursacht. Ausgehend von der Achslastverteilung gemäß der Figur 2 erfolgt die Aufstellung nach dem Drallsatz:
Die dynamischen hinteren (N^) und die vorderen (Nv) Normalkräfte berechnen sich mit den Gleichungen (1) und ( 2 ) wie folgt:
Analog dazu wird der Einfluß der in der Querrichtung wirkenden Fliehkraft für das linke und rechte Rad berechnet.
•m.'- lyz i =--mz-g-
1 hz-mz-az
Nr ="- z-g+
2 e7
Mit dem vom Fahrwerk abhangigen Faktor kz/ι können die Achslasten an der rechten und linken Seite der Achssysteme beispielsweise für eine Zugmaschine bestimmt werden (v = vorne, h = hinten, 1 = links, r = rechts) . Die am hinteren linken Rad wirkende Normalkraft wird aus den Gleichungen (3] und (4) berechnet.
was man explizit wie folgt schreiben kann:
Das gemessene Signal des Balgdrucksensors ist ein Bild der am Rad wirkende Normalkraft NJ- _ Nach dem Offsetabgleich, der den statischen Anteil des Meßsignals eliminiert, mißt der Sensor die Normalkraftdifferenz ΔN^_ .
Mit dem Einsetzen der Parameter kx, ky schreibt sich das Balgdrucksensorsignal alb^i unter der folgenden Darstellung:
albhl :ky "a yz +kx -axZ
Aus den vorherigen Überlagerungen folgt nun die Berechnung der Querbeschleunigung. In Gleichung (8) sind die aus der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnete Längsbeschleunigung aX und das Balgdrucksignal albhl bekannt. Unbekannt sind noch die Parameter kx und ky. Diese können wie folgt bestimmt werden :
1.) Im stabilen stationären Fall läßt sich die Querbeschleunigung aus der Giergeschwindigkeit anhand der Gleichung
ay = vz - dΨz /dt O)
berechnen. Unter den obengenannten Voraussetzungen von
Stationarität und Linearität lassen sich die Parameter kx, ky in bestimmten Manövern identifizieren.
Die Giergeschwindigkeit kann dabei entweder gemessen oder aus der Radgeschwindigkeit berechnet werden (Eventuell auch mit einem Refernzmodell mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors) .
2. ) Da die Parameter kx, ky aus geometrischen Parametern und aus Fahrwerk-abhängigen Größen berechnet sind, könnten die Konstanten kx und ky anhand dieser bekannten Fahrzeuggrößen bestimmt werden. Diese Lösung braucht keine Information über die Giergeschwindigkeit . Die gewonnenen Parameterwerte können nun in Gleichung (8) eingesetzt und die Gleichung nach der Querbeschleunigung aufgelöst werden:
albh, -kx-axZ lyz : ιo :
Zusammenfassend ergibt sich, daß die Querbeschleunigung ayZ entsprechend der Gleichung 10 aus der Achslast alb^i, der Langsbeschleunigung a z sowie den Parametern k und ky bestimmbar ist. Die Parameter k und k^ variieren mit der Fahrzeugmasse und der Schwerpunkthohe. Wenn die Schwerpunkthohe hz unbekannt ist, kann im ungunstigsten Fall als Schwerpunkthohe h = 2/3 der Laderaumhohe angenommen werden, wenn in erster Näherung stationäre Werte mit einer nicht verschiebbaren Ladung angenommen werden.
Zur naherungsweisen Berechnung der Parameter k. und ky können auch die Raddrehzahlen oder die Giergeschwindigkeit herangezogen werden.
Für eine kontinuierliche Ermittlung der Schwerpunkthohe wird in alternativer Ausbildung der Erfindung zusatzlich der Lenkwinkelsensor 10 verwendet. Die Schwerpunkthohe h, laßt sich unter der Annahme berechnen, wenn die Querbeschleunigung ayZ Null ist, was bei der Geradeausfahrt gegeben ist. Somit ergibt sich für die Schwerpunkthohe:
hz = (2-lz-albhl)/(lz-axZ)
Dieser Wert wird langzeitgefiltert, so lange das Fahrzeug geradeaus fahrt. Bei einer Kurvenfahrt wird dieser Wert eingefroren und für die Berechnung der Querbeschleunigung ayZ gemäß der Gleichung (9) verwendet. Eine weitere Alternative zur Bestimmung der Schwerpunkthohe hz kann durch Schätzung erfolgen, wobei sowohl lokale Straßenbedingungen als auch die Fahrzeuggeschwindigkeit berücksichtigt werden. So kann Die Berechnung der Querbeschleunigung erfolgt dann für eine Schwerpunkthohe hz, wobei davon ausgegangen wird, daß starke Lenkmanover mit guter Haftung auf der Straße bei hohen Geschwindigkeiten bedrohlich für das Umkippen des Fahrzeugs sind. Andererseits wird bei niedrigerer Geschwindigkeit angenommen, daß Lenkmanover zu keiner hohen Querbeschleunigung fuhren. Für diesen Fall kann die Schwerpunkthohe entsprechend geschätzt werden .
In der Praxis hat sich herausgestellt, daß der mittlere Bereich zwischen niedrigen und hohen Geschwindigkeiten kritisch ist. Ab einer voreingestellten Geschwindigkeit wird immer nur die Querbeschleunigung berechnet. Unter dieser Schwelle wird die momentan ermittelte Schwerpunkthohe standig mit dem langzeitgefilterten Wert verglichen. Überschreitet die Abweichung die vorgegeben Schwelle, dann wird anstelle der Schätzung die Querbeschleunigung nach den obengenannten Verfahren berechnet.
Bei Verwendung dieses Verfahrens in einer Vorrichtung zur Kippverhinderung hat dies den Vorteil, daß auf zusatzliche Sensoren verzichtet werden kann.
Die Figuren 4 und 5 zeigen Diagramme, in denen die Verhaltnisse dargestellt sind. Dabei zeigt Figur 4 ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf des Lastsensors 3. In einer speziellen Ausfuhrungsform ist dieses das Signal des Drucksensors 9, der die Druckverhaltnisse im Luftbalg einer Luftfederung wiedergibt. In alterenativer Ausgestaltung der Erfindung kann der Lastsensor 3 ein Federwegsensor sein, der die Rad- oder Achslast aus dem Federweg am Rad oder einer Achse bestimmt. Der Diagrammverlauf gemäß den Figuren 4 zeigt die Achslast albhi, wie sie auch am hinteren linken Rad einer Achse gemessen werden kann.
Figur 5 zeigt zwei Diagrammkurven für die
Querbeschleunigung, wobei die Querbeschleunigung ay r gemessen wurde und die Querbeschleunigungskurve ay r ldent nach Gleichung (10) berechnet wurde. Aus dem Kurvenverlauf erkennt man, daß über den zeitlichen Verlauf die errechnete Beschleunigungskurve, der die Daten des Lastsensors 3 und des Radsensors 4 zugrunde gelegt wurden, recht gut mit der gemessenen Kurve ay r ldent übereinstimmt.
Die Berechnung der Querbeschleunigung erfolgt vorzugsweise in einem Programm, das in dem bereits vorhandenen
Steuergerat 2 integriert sein kann. Die Funktionen übernimmt dann das vorhandene Steuergerat 2.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs (1), wobei wenigstens ein Sensor, vorzugsweise ein Rad- oder Geschwindigkeitssensor (4) entsprechende Signale zur Bestimmung der Querbeschleunigung an eine Steuerung (2) liefert, dadurch gekennzeichnet, dass des weiteren ein Lastsensor (3) vorgesehen ist, der die Last an einem Rad oder Achse des Kraftfahrzeugs (1) erfaßt und ein entsprechendes Lastsignal an die Steuerung (2) liefert, und daß die Steuerung (2) wenigstens aus den Signalen des Lastsensors (3) und des Radsensors (4) in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs nach einem vorgegebenen Algorithmus die Querbeschleunigung (ay-) und/oder die Schwerpunkthohe (hz) des Kraftfahrzeugs (1) berechnet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) die Querbeschleunigung (ay-) nach der Formel berechnet:
wobei alb^i die Achslast ist, die für ein Rad z. B. hinten links (hl) berechnet ist, k und k^ sind Parameter, die von der Fahrzeugmasse und der Schwerpunkthohe h_ des Kraftfahrzeugs (1) abhangen und av ist die Langsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) die Querbeschleunigung (ayz) am
Kraftfahrzeug (1) bei einer Kurvenfahrt bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) die Schwerpunkthohe (hz) bei einer Geradeausfahrt bestimmt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) die Achslast
(alb) aus den Signalen des Lastsensors (3) an einem hinteren Rad des Lastkraftwagens bestimmt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) die Querbeschleunigung (ayz) mittels der Giergeschwindigkeit bestimmt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) die Langsbeschleunigung (a,z) aus den Signalen des Radsensors (4) bestimmt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastsensor (3) ein Drucksensor ist, der den Luftdruck in einem Federbalg einer Luftfederung mißt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastsensor (3) ein Federwegsensor ist, der die Last aus dem Federweg eines Rades oder einer Achse des Kraftfahrzeuges bestimmt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Sensor ein Lenkwinkelsensor (10) vorgesehen ist, der den Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs (1) erfaßt und an die Steuerung (2) sendet.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastsensor (3) und/oder der Radsensor (4) Bestandteil einer vorhandenen Vorrichtung zur Kippverhinderung oder Niveauregelung ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Algorithmus zur Bestimmung der Querbeschleunigung (ayz) und/oder der Schwerpunkthohe (hz) in Form eines Softwareprogra ms ausgebildet ist.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2314251T3 (es) * 2002-07-31 2009-03-16 Daimler Ag Procedimiento para la determinacion del par de fuerza de un volante de direccion.
DE10358335B3 (de) * 2003-12-12 2005-05-25 Siemens Ag Bestimmung von dynamischen Achslasten und/oder Radlasten eines Radfahrzeuges
DE102004056108A1 (de) * 2004-02-20 2005-09-08 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur näherungsweisen Ermittlung der Schwerpunktlage eines Fahrzeuges
DE102004064307B3 (de) 2004-04-06 2019-10-02 Man Truck & Bus Ag Aufhängung für eine Fahrerkabine eines Nutzfahrzeuges und Verfahren zu deren Ansteuerung
US7873459B2 (en) * 2005-07-29 2011-01-18 Ford Global Technologies, Llc Load transfer adaptive traction control system
ATE474750T1 (de) * 2007-11-26 2010-08-15 Gm Global Tech Operations Inc Verfahren zur beurteilung der spurhaltungsfähigkeit eines fahrzeugs
GB2462305B (en) * 2008-08-01 2013-05-15 Haldex Brake Products Ltd Method of monitoring a vehicle and apparatus therefor
JP5141778B2 (ja) * 2009-01-13 2013-02-13 トヨタ自動車株式会社 車両状態推定装置
DE102010048260B4 (de) 2010-10-12 2016-03-10 Volkswagen Ag Automatische Bestimmung eines Einfederwegs eines Rads eines Fahrzeugs
JP6292742B2 (ja) * 2011-12-21 2018-03-14 大和製衡株式会社 車両運転支援装置
DE102013012993A1 (de) 2013-08-02 2015-02-05 Wabco Gmbh Verfahren zur Ermittlung der Achslast eines Fahrzeugs
DE102013018967A1 (de) * 2013-11-12 2015-05-13 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zur Prognose des Fahrweges eines Kraftfahrzeuges und Prognoseeinrichtung
JP6502084B2 (ja) 2014-01-15 2019-04-17 Ntn株式会社 四輪独立駆動車の一輪失陥時車両制御装置
DE102014008562A1 (de) * 2014-06-11 2015-12-17 Wabco Gmbh Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Bremssystems
US9573591B2 (en) * 2015-03-18 2017-02-21 Continental Automotive Systems, Inc. System and method utilizing detected load for vehicle handling

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4761022A (en) * 1986-03-08 1988-08-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Suspension controller for improved turning
DE3872798T2 (de) * 1987-09-04 1993-03-04 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Elektronisch geregeltes fluidumaufhaengungssystem.
DE3932569A1 (de) 1989-09-29 1991-04-11 Bosch Gmbh Robert Bremsdruckregelsystem
DE4003746C2 (de) 1990-02-08 1998-07-09 Wabco Gmbh Einrichtung zur Erzeugung eines gewichtsabhängigen Signals bei einem Fahrzeug mit Luftfedern
US5270930A (en) * 1990-11-30 1993-12-14 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Four wheel driving vehicle of a front/rear wheel differential operation limiting type
DE4128087A1 (de) 1991-08-24 1993-02-25 Bosch Gmbh Robert Bremsdruckregelanlage fuer ein fahrzeug
DE4314830A1 (de) * 1993-05-05 1994-11-10 Porsche Ag Verfahren zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeuges
JPH111111A (ja) * 1997-06-11 1999-01-06 Toyota Autom Loom Works Ltd 産業車両の揺動制御装置
DE19751891A1 (de) * 1997-11-22 1999-05-27 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeuges bei Kipptendenz
JP3331939B2 (ja) * 1997-12-26 2002-10-07 株式会社豊田中央研究所 車両状態量推定装置
DE19812237C1 (de) * 1998-03-20 1999-09-23 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Fahrdynamik-Regelung an einem Straßenfahrzeug
JP3619388B2 (ja) * 1999-04-12 2005-02-09 日野自動車株式会社 車両の重心高さの推定演算装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0170549A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10014220A1 (de) 2001-09-27
JP2003527998A (ja) 2003-09-24
WO2001070549A1 (de) 2001-09-27
US20020183914A1 (en) 2002-12-05
US6584396B2 (en) 2003-06-24

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