EP1444483A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer geometrischen fahrzeugneigung eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer geometrischen fahrzeugneigung eines kraftfahrzeuges

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EP1444483A1
EP1444483A1 EP02782952A EP02782952A EP1444483A1 EP 1444483 A1 EP1444483 A1 EP 1444483A1 EP 02782952 A EP02782952 A EP 02782952A EP 02782952 A EP02782952 A EP 02782952A EP 1444483 A1 EP1444483 A1 EP 1444483A1
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EP
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vehicle
acceleration
inclination
speed
acceleration sensor
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EP02782952A
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Manfred Altenkirch
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Volkswagen AG
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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability
    • B60W30/04—Control of vehicle driving stability related to roll-over prevention

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a geometric vehicle inclination ⁇ of a motor vehicle, in which an acceleration signal of at least one acceleration sensor is used and in which a speed gradient dv / dt is determined from a measured vehicle speed v.
  • the invention further relates to a device for carrying out a method for determining a geometric vehicle inclination ⁇ of a motor vehicle with a speed measuring device and at least one acceleration sensor.
  • the handling and driving behavior of a motor vehicle depends to a large extent on its current geometric inclination, i.e. whether it is on a flat or an inclined road.
  • the control of the control systems usually present in modern motor vehicles such as ABS (anti-lock braking system), ASR (traction control system) and ESP (electronic stability program) should be tailored to the respective vehicle inclination.
  • ABS anti-lock braking system
  • ASR traction control system
  • ESP electronic stability program
  • Knowing the inclination of the vehicle is important for optimal control of braking and traction behavior.
  • Knowledge of the vehicle's inclination can also be incorporated into the transmission control to improve the gear shifting processes and safeguard against unintentional shifting processes on uphill and downhill runs.
  • the inclination of a stationary vehicle is also of interest for protection against unintentional rolling backwards and for optimizing the starting behavior.
  • knowledge of a cross slope also comes about in difficult road conditions in rough terrain. transverse to the direction of travel, to prevent a possible risk of tipping.
  • DE 100 26 102 A 1 discloses a method for detecting an uphill or downhill descent of a motor vehicle.
  • the aim of the method is to introduce a reference speed determined from wheel speed sensor signals, which can deviate significantly from the actual vehicle speed in certain situations, for example when the wheels are spinning, as quickly as possible to the actual speed, in order thereby to control electronic systems that relate to the Relate reference speed to improve.
  • a reference acceleration is determined from the reference speed of the vehicle by differentiation. This is compared with a sensor-determined vehicle longitudinal acceleration. If the difference between the vehicle's longitudinal acceleration and reference acceleration exceeds a predefined threshold value over a certain minimum period, an uphill or downhill descent is recognized.
  • a disadvantage of the known method is that it only works when the vehicle is moving and that a certain route or travel time is required to detect a vehicle inclination. In addition, it is only for the detection of longitudinal slopes, i.e. of inclines or descents, but not suitable for the detection of bank slopes.
  • Another disadvantage is that in all-wheel drive vehicles, the drive on one axle is briefly interrupted for the implementation of the method. In addition, a relatively complex digital counting logic is required.
  • a method for determining the longitudinal inclination of the road during the unbraked drive of a motor vehicle is known.
  • a slip difference is determined by comparing the wheel speeds of the wheels on a driven and a freely rotating axle.
  • the sign of the slip difference and the sign of a change in the speed of the vehicle which is determined by the wheel speeds, it is concluded that the road is level, on an upward or downward slope.
  • a disadvantage of the known method is that it can only be used during an unbraked journey. It is also not designed for all-wheel drive vehicles and is only suitable for determining a longitudinal inclination.
  • An existing acceleration signal for example a longitudinal acceleration in the ESP, is evaluated together with a speed signal, which is also present anyway, as is the case, for example, in all vehicles equipped with ABS, in such a way that the actual inclination ⁇ of the vehicle is immediate, i.e. without the vehicle having to travel a certain distance or a certain period of time during which various measurements have to be carried out.
  • the acceleration sensor also outputs an acceleration value in a stationary vehicle in accordance with the force or mass acting on it, for example caused by a change in the axle load distribution on an incline compared to a flat route.
  • the corrected acceleration value a corr a s -dv / dt becomes a predetermined one
  • Acceleration threshold value a S ⁇ of the acceleration sensor (1) compared and differentiated depending on a direction of deviation between a slope and a slope.
  • the acceleration sensor is assigned a threshold value, for example on the basis of a calibration, which corresponds to a flat roadway. Due to the deviation of the corrected acceleration value a corr upwards or downwards from the threshold value a S ⁇ , a distinction is made between incline and descent. Depending on the arrangement and construction of the read acceleration sensor, a certain direction of deviation can correspond to an upward or downward gradient in the direction of travel.
  • a longitudinal inclination ⁇ L of the vehicle is determined from the acceleration signal of a longitudinal acceleration sensor. From the acceleration signal one
  • a transverse acceleration sensor OCQ of the vehicle can also be determined.
  • the method is used to determine longitudinal slopes, i.e. of inclines or descents as well as for the determination of bank inclinations, i.e. suitable for sideways inclinations across the direction of travel.
  • This information can flow into the electronic control systems of the vehicle, thereby improving the reliability of these systems and, particularly in borderline situations, increasing the safety of driving behavior.
  • the known devices for carrying out methods for determining an inclination of a motor vehicle have the disadvantage that they are not designed for stationary vehicles. Furthermore, they cannot be used to determine bank angles.
  • Another object of the present invention is therefore to develop a device with which longitudinal and transverse inclinations can be determined in stationary and moving vehicles.
  • a programmable and readable microcontroller is provided, by means of which the instantaneous vehicle inclination ⁇ can be calculated from the values of the speed measuring device and the acceleration sensor at a vehicle speed v of the vehicle greater than or equal to zero and can be passed on directly to at least one control unit.
  • the microcontroller can be programmed with one or more computing algorithms, which processes the speed and acceleration values and outputs the geometric vehicle inclination as a result. According to the sensor data, the microcontroller differentiates between longitudinal and transverse inclinations, as well as between slopes and inclines. The output signals are processed in such a way that they can be passed on to a control unit for further processing.
  • the signals output by the microcontroller can be further processed by a transmission control unit.
  • the microcontroller signals can also be from an engine control unit and / or an all-wheel drive unit and / or a brake control unit; and / or a distance control control device and / or a driving dynamics control device and / or a drive train control device.
  • the control units are operatively connected to each other and to the existing control systems such as ABS, ASR and ESP.
  • the signals from the microcontroller are processed in such a way that they can be read by the control units. This data can then be used to optimize the gear shift control, in particular in automated transmissions and to regulate the power and torque output of the drive motor on up and down gradients.
  • the inclination data when the vehicle is stationary can be used, for example, to activate devices to prevent unintentional rolling backwards.
  • the ABS can be used to perform more targeted and better-dosed brake interventions with the aid of the inclination data; the ASR has a corresponding effect, particularly with regard to the starting behavior, and the ESP, in particular with regard to cornering behavior in borderline situations.
  • an instrument display is provided on which the vehicle inclination ⁇ can be displayed.
  • the display preferably shows the current vehicle inclination converted into percentage of uphill or downhill. This provides the driver with additional useful information so that he can adapt his driving behavior to the relevant situation.
  • a tilt warning device can be activated in the case of a predeterminable cross slope OCQ.
  • the tilt warning can preferably be of an acoustic or optical type. This enables the driver to react in good time in borderline situations, which increases safety, especially in off-road vehicles.
  • Figure 1 A block diagram to illustrate the method for determining a geometric vehicle inclination of a motor vehicle.
  • a device for carrying out a method for determining a geometric vehicle inclination ⁇ of a motor vehicle essentially consists of a speed measuring device 2, an acceleration sensor 1 and a microcontroller 3.
  • the speed measuring device 2 advantageously has a speed sensor (not shown) on each wheel.
  • the vehicle advantageously has an ESP longitudinal acceleration sensor which forms the acceleration sensor 1.
  • the speed measuring device 2 and the acceleration sensor 1 are connected via signal lines to the microcontroller 3, which in turn has an output unit 4. From this output unit 4, further signal lines lead to a transmission control unit 5 and an engine control unit 6.
  • the control units 5, 6 are bidirectionally connected to each other and with three control systems 7, 8, 9.
  • the control systems are designed as ABS controls 7, ASR controls 8 and ESP controls 9.
  • a method for determining a geometric vehicle inclination ⁇ of a motor vehicle is essentially based on the evaluation of an acceleration signal a s , taking into account a speed gradient dv / dt.
  • the speed measuring device 2 evaluates the individual measured wheel speeds and uses this to determine a vehicle speed v which is forwarded to the microcontroller 3.
  • the microcontroller 3 forms a speed gradient dv / dt by differentiation.
  • the acceleration sensor 1 transmits an acceleration value a s to the microcontroller 3.
  • the longitudinal acceleration OC L of the vehicle is forwarded as a result of the algorithm to the output unit 4, which in turn forwards the correspondingly processed signal to the transmission control unit 5 and the engine control unit 6, from where the signal is supplied to the control systems 7, 8, 9, respectively.
  • a transverse inclination OQ can be determined in an analogous manner with a transverse acceleration sensor (not shown).
  • the calculation algorithm is modified taking into account the centrifugal forces.
  • the microcontroller 3 also advantageously forwards data such as the vehicle speed v from the speed measuring device 2 directly to the control and regulating systems.
  • the control units 5, 6 and the control systems 7, 8, 9 take into account the respective vehicle inclination ⁇ L or OCQ in their response behavior, for example during switching operations, engine torque reductions or brake interventions.
  • Accelerometer Speed measuring device Microcontroller Output unit Transmission control unit Engine control unit ABS control ASR control ESP control

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung alpha eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Beschleunigungssignal mindestens eines Beschleunigungssensors verwendet wird und bei dem aus einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v ein Geschwindigkeitsgradient dv/dt ermittelt wird, wobei a) bei fahrendem oder stehendem Fahrzeug ein Beschleunigungswert aS aus einer auf den Beschleunigungssensor (1) einwirkenden Kraft abgeleitet wird, b) ein korrigierter Beschleunigungswert akorr in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsgradienten dv/dt ermittelt wird, und wobei c) unmittelbar aus dem korrigierten Beschleunigungswert akorr auf die momentane Fahrzeugneigung alpha geschlossen wird. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung alpha eines Kraftfahrzeuges, mit einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung und mindestens einem Beschleunigungssensor, wobei ein programmierbarer und auslesbarer Mikrocontroller vorgesehen ist, mit dessen Hilfe aus den Werten der Geschwindigkeitsmesseinrichtung und des Beschleunigungssensors die momentane Fahrzeugneigung alpha bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeuges grösser oder gleich Null errechenbar und unmittelbar an mindestens ein Steuergerät weitergebbar ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung eines Kraftfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung α eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Beschleunigungssignal mindestens eines Beschleunigungssensors verwendet wird und bei dem aus einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v ein Geschwindigkeitsgradient dv/dt ermittelt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung α eines Kraftfahrzeuges mit einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung und mindestens einem Beschleunigungssensor.
Die Handhabung und das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeuges hängt in erheblichem Maße von seiner momentanen geometrischen Neigung, d.h. ob es sich auf einer ebenen oder einer schiefen Fahrbahn befindet, ab. Beispielsweise sollte die Regelung der in modernen Kraftfahrzeugen meist vorhandenen Steuersysteme wie ABS (Antiblockiersystem), ASR (Antriebsschlupfregelung) und ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) auf die jeweilige Fahrzeugneigung abgestimmt sein. Diese Systeme sind mit Beschleunigungssensoren und Geschwindigkeitssensoren ausgestattet und greifen in bestimmten Fahrsituationen in das Brems- und Motormanagement ein. Für eine optimale Steuerung des Brems- und Traktionsverhaltens ist die Kenntnis der Fahrzeugneigung von Wichtigkeit. Die Kenntnis der Fahrzeugneigung kann auch zur Verbesserung der Gangschaltvorgänge und Absicherung gegen unbeabsichtigte Schaltvorgänge an Bergauf- und Bergabfahrten in die Getriebesteuerung einfließen. Daneben ist beispielsweise zur Absicherung gegen unbeabsichtigtes Rückwärtsrollen und zur Optimierung des Anfahrverhaltens auch die Neigung eines stehenden Fahrzeuges von Interesse. Insbesondere bei sogenannten Off-Road Fahrzeugen kommt bei schwierigen Fahrbahnverhältnissen in unwegsamen Gelände auch die Kenntnis einer Querneigung, d.h. quer zur Fahrtrichtung, zur Verhinderung einer möglichen Kippgefahr hohe Bedeutung zu.
Bei bekannten Systemen mit speziellen Neigungssensoren hat sich als problematisch herausgestellt, dass diese häufig bei gleichzeitigen Fahrzeugbeschleunigungen zu falschen Neigungswerten kommen. Andere Systeme ermitteln die Werte erst nach einer gewissen Fahrzeit bzw. Fahrstrecke oder sind nur zur Bestimmung von Längsneigungen geeignet. Aus der DE 100 26 102 A 1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Bergauf- oder Bergabfahrt eines Kraftfahrzeuges bekannt. Ziel des Verfahrens ist es, eine aus Raddrehzahlsensorsignalen bestimmte Referenzgeschwindigkeit, die in bestimmten Situationen, beispielsweise bei durchdrehenden Rädern, signifikant von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit abweichen kann, möglichst schnell an die tatsächliche Geschwindigkeit heranzuführen, um dadurch die Steuerung von elektronischen Systemen, die sich auf die Referenzgeschwindigkeit beziehen zu verbessern. Aus der Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird durch Differentiation eine Referenzbeschleunigung bestimmt. Diese wird mit einer sensorisch bestimmten Fahrzeuglängsbeschleunigung verglichen. Übersteigt die Differenz von Fahrzeuglängsbeschleunigung und Referenzbeschleunigung einen vorgegebenen Schwellenwert über einen bestimmten Mindestzeitraum hinweg, wird auf eine Bergaufoder Bergabfahrt erkannt.
Nachteilig bei dem bekannten Verfahren wirkt sich aus, dass es nur bei einem fahrenden Fahrzeug arbeitet und eine bestimmte Fahrstrecke bzw. Fahrzeit zur Erkennung einer Fahrzeugneigung erforderlich ist. Zudem ist es nur zur Erkennung von Längsneigungen, d.h. von Steigungen oder Gefälle, nicht aber zur Erkennung von Querneigungen geeignet. Nachteilig wirkt sich auch aus, dass bei Allradfahrzeugen für die Durchführung des Verfahrens der Antrieb an einer Achse kurzfristig unterbrochen wird. Außerdem ist eine relativ aufwendige digitale Zähllogik erforderlich.
Aus der DE 43 08 128 C 1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrbahn- Längsneigung während der ungebremsten Fahrt eines Kraftfahrzeuges bekannt. Hierbei wird eine Schlupfdifferenz durch Vergleich der Radgeschwindigkeiten der Räder an einer angetriebenen und einer frei mitlaufenden Achse bestimmt. Je nach Kombination des Vorzeichens der Schlupfdifferenz und des Vorzeichen einer aus den Radgeschwindigkeiten bestimmten Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges wird auf eine ebene Fahrbahn, eine Steigung oder ein Gefälle geschlossen.
Nachteilig wirkt sich bei dem bekannten Verfahren aus, dass es nur bei einer ungebremsten Fahrt anwendbar ist. Es ist weiterhin nicht für Allradfahrzeuge ausgelegt und nur zur Bestimmung einer Längsneigung geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugneigung zu finden, dass sowohl im Fahrbetrieb als auch bei stehendem Fahrzeug die momentane geometrische Fahrzeugneigung unmittelbar zur Verfügung stellt, sich zur Bestimmung von Längs- und Querneigungen eignet und mit geringem Aufwand durchführbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass
a) bei fahrendem oder stehendem Fahrzeug ein Beschleunigungswert as aus einer auf den Beschleunigungssensor (1 ) einwirkenden Kraft abgeleitet wird, b) ein korrigierter Beschleunigungswert ak0rr in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsgradienten dv/dt ermittelt wird, und dass c) unmittelbar aus dem korrigierten Beschleunigungswert akorr auf die momentane Fahrzeugneigung α geschlossen wird.
Es wird ein vorhandenes Beschleunigungssignal, beispielsweise eine Längsbeschleunigung im ESP, zusammen mit einem, wie beispielsweise bei allen mit ABS ausgestatteten Fahrzeugen, ebenfalls ohnehin vorhandenen Geschwindigkeitssignal ausgewertet, derart, dass die tatsächliche Neigung α des Fahrzeuges unmittelbar, d.h. ohne dass das Fahrzeug eine gewisse Fahrstrecke zurücklegen muss oder ein bestimmter Zeitraum während dessen verschiedene Messungen durchgeführt werden vergehen muss, zur Verfügung steht. Der Beschleunigungssensor gibt auch bei einem stehenden Fahrzeug entsprechend der auf ihn einwirkenden Kraft bzw. Masse, beispielsweise hervorgerufen durch eine Änderung der Achslastverteilung an einer Steigung gegenüber einer ebenen Strecke, einen Beschleunigungswert aus. Während der Fahrt wird durch die Berücksichtigung des Geschwindigkeitsgradienten dv/dt eine Verfälschung des ermittelten Ergebnisses durch mögliche Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeuges vermieden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Fahrzeugneigung α nach der Gleichung = £ircsπκ — — - > berechnet.
Ein Beschleunigungssensor kann nicht unterscheiden, ob der Wert den er anzeigt durch eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit v oder durch eine Fahrzeugneigung α hervorgerufen wird. Er zeigt jedoch immer die Summe as = g sin + dv/dt an. Da bei allen modernen Fahrzeugen die Fahrzeuggeschwindigkeit v gemessen wird, ist auch eine Fahrgeschwindigkeitsänderung dv/dt herleitbar. Damit lässt sich nach obiger Gleichung unter Einbeziehung der Erdbeschleunigung g = 9,8lm/s2 die geometrische Neigung α (im Bogenmaß) des Fahrzeuges unmittelbar bestimmen. Bei der Bestimmung von Querneigungen werden bei der Berechnung zusätzlich die Einflüsse von Zentrifugalbeschleunigungen berücksichtigt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der korrigierte Beschleunigungswert akorr = as -dv/dt mit einem vorgegebenen
Beschleunigungsschwellenwert aSι des Beschleunigungssensors (1) verglichen und in Abhängigkeit von einer Abweichungsrichtung zwischen einer Steigung und einem Gefälle unterschieden.
Dem Beschleunigungssensor wird, beispielsweise anhand einer Kalibrierung ein Schwellenwert zugeordnet, dem eine ebene Fahrbahn entspricht. Durch die Abweichung des korrigierten Beschleunigungswertes akorr nach oben bzw. unten von dem Schwellenwert aSι wird zwischen Steigung und Gefälle unterschieden. Je nach Anordnung und Bauweise des ausgelesenen Beschleunigungssensors kann eine bestimmte Abweichungsrichtung einer Steigung oder einem Gefälle in Fahrtrichtung entsprechen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aus dem Beschleunigungssignal eines Längsbeschleunigungssensors eine Längsneigung αL des Fahrzeugs bestimmt. Aus dem Beschleunigungssignal eines
Querbeschleunigungssensors kann auch eine Querneigung OCQ des Fahrzeugs bestimmt werden.
Das Verfahren ist sowohl zur Bestimmung von Längsneigungen, d.h. von Steigungen oder Gefällen als auch zur Bestimmung von Querneigungen, d.h. von seitlichen Fahrbahnneigungen quer zur Fahrtrichtung geeignet. Diese Informationen können in die elektronischen Steuersysteme des Fahrzeuges einfließen, wodurch sie die Zuverlässigkeit dieser Systeme verbessern und, insbesondere in Grenzsituationen die Sicherheit des Fahrverhaltens erhöhen.
Die bekannten Vorrichtungen zur Durchführung von Verfahren zur Bestimmung einer Neigung eines Kraftfahrzeuges haben den Nachteil, dass sie nicht für stehende Fahrzeuge ausgelegt sind. Weiterhin lassen sie sich mit ihnen keine Querneigungen bestimmen. Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der Längs- und Querneigungen bei stehenden und fahrenden Fahrzeugen bestimmbar sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 6 dadurch gelöst, dass ein programmierbarer und auslesbarer MikroController vorgesehen ist, mit dessen Hilfe aus den Werten der Geschwindigkeitsmesseinrichtung und des Beschleunigungssensors die momentane Fahrzeugneigung α bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeuges größer oder gleich Null errechenbar und unmittelbar an mindestens ein Steuergerät weitergebbar ist.
Der Mikrokontroller kann mit einem oder mehreren Rechenalgorithmen programmiert werden, der die Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte verarbeitet und als Ergebnis die geometrische Fahrzeugneigung ausgibt. Entsprechend der Sensordaten unterscheidet der Mikrokontroller zwischen Längs- und Querneigung, sowie zwischen Gefälle und Steigung. Die ausgegebenen Signale sind derart aufbereitet, dass sie zur Weiterverarbeitung an ein Steuergerät weitergegeben werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die von dem Mikrokontroller ausgegebenen Signale von einem Getriebesteuergerät weiterverarbeitbar. Die Mikrokontrollersignale können auch von einem Motorsteuergerät und/oder einem Allradsteuergerät und / oder einem Bremsensteuergerät; und / oder einem Abstandsregelungssteuergerät und / oder einem Fahrdynamiksteuergerät und/odereinem Antriebsstrangsteuergerät weiterverarbeitbar sein. Grundsätzlich stehen die Steuergeräte untereinander und mit den vorhandenen Regelungssystemen wie ABS, ASR und ESP in Wirkverbindung.
Die Signale des Mikrokontrollers sind derart aufbereitet, dass sie von den Steuergeräten gelesen werden können. Diese Daten können dann zur Optimierung der Gangschaltungssteuerung, insbesondere in automatisierten Getrieben und zur Regelung der Leistungs- und Drehmomentabgabe des Antriebsmotors an Steigungen und Gefälle, verwendet werden. Die Neigungsdaten bei stehendem Fahrzeug lassen beispielsweise sich zur Aktivierung von Einrichtungen zur Verhinderung von unbeabsichtigtem Rückwärtsrollen verwenden. Über das ABS lassen sich mit Hilfe der Neigungsdaten gezieltere und besser dosierte Bremseingriffe vornehmen, entsprechend wirkt die ASR insbesondere bzgl. des Anfahrverhaltens und das ESP insbesondere bzgl. des Kurvenfahrtverhaltens in Grenzsituationen. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Instrumentenanzeige vorgesehen, an der die Fahrzeugneigung α anzeigbar ist.
Vorzugsweise zeigt die Anzeige die momentane Fahrzeugneigung umgerechnet in Steigungs- bzw. Gefälleprozenten an. Dadurch erhält der Fahrer zusätzliche nützliche Informationen, um ggf. sein Fahrverhalten der entsprechenden Situation besser anzupassen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bei einer vorgebbaren Querneigung OCQ eine Kippwarneinrichtung aktivierbar.
Die Kippwarnung kann vorzugsweise akustischer oder optischer Art sein. Dadurch kann der Fahrer in Grenzsituationen rechtzeitig reagieren, wodurch die Sicherheit, insbesondere bei Off-Road Fahrzeugen erhöht wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.
Es zeigt
Figur 1: Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Ermittlung einer geometrischen Fahrzeugneigung eines Kraftfahrzeuges.
Eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung α eines Kraftfahrzeuges besteht im wesentlichen aus einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung 2, einem Beschleunigungssensor 1 und einem Mikrokontroller 3.
Die Geschwindigkeitsmesseinrichtung 2 weist vorteilhaft an jedem Rad einen (nicht dargestellten) Geschwindigkeitssensor auf. Das Fahrzeug weist vorteilhaft einen ESP- Längsbeschleunigungssensor auf, der den Beschleunigungssensor 1 bildet. Die Geschwindigkeitsmesseinrichtung 2 und der Beschleunigungssensor 1 sind über Signalleitungen mit dem Mikrokontroller 3 verbunden, der seinerseits eine Ausgabeeinheit 4 aufweist. Von dieser Ausgabeeinheit 4 führen weitere Signalleitungen zu einem Getriebesteuergerät 5 und einem Motorsteuergerät 6. Die Steuergeräte 5, 6 sind bidirektional signaltechnisch untereinander und mit drei Regelsystemen 7, 8, 9 verbunden. Die Regelsysteme sind als ABS-Steuerung 7, ASR-Steuerung 8 und ESP- Steuerung 9 ausgebildet.
Ein Verfahren zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung α eines Kraftfahrzeuges beruht im wesentlichen auf der Auswertung eines Beschleunigungssignals as unter Berücksichtigung eines Geschwindigkeitsgradienten dv/dt.
Die Geschwindigkeitsmesseinrichtung 2 wertet die einzelnen gemessenen Radgeschwindigkeiten aus und bestimmt daraus eine Fahrzeuggeschwindigkeit v, die an den Mikrokontroller 3 weitergeleitet wird. Der Mikrokontroller 3 bildet durch Differentiation einen Geschwindigkeitsgradienten dv/dt. Der Beschleunigungssensor 1 gibt einen Beschleunigungswert as an den Mikrokontroller 3 weiter. In dem Mikrokontroller 3 ist ein Rechenalgorithmus gemäß der Gleichung programmiert. Durch Subtraktion des Geschwindigkeitsgradienten dv/dt von dem Beschleunigungswert as ergibt sich ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit v unabhängiger korrigierter Wert ak0n- Im Falle dass das Fahrzeug steht, folgt aus dv/dt = 0 unmittelbar as = akorr . Die entsprechend dem
Längsbeschleunigungssensor bestimmte Längsneigung OCL des Fahrzeuges wird als Ergebnis des Algorithmus an die Ausgabeeinheit 4 weitergeleitet, die ihrerseits das entsprechend aufbereitete Signal an das Getriebesteuergerät 5 und das Motorsteuergerät 6 weiterleitet, von wo das Signal jeweils den Regelsystemen 7, 8, 9 zugeführt wird. Mit einem (nicht dargestellten) Querbeschleunigungssensor kann auf analoge Weise eine Querneigung OQ bestimmt werden. Dabei wird der Rechenalgorithmus unter Berücksichtigung der Zentrifugalkräfte modifiziert. Der Mikrokontroller 3 leitet vorteilhaft auch Daten wie die Fahrzeuggeschwindigkeit v von der Geschwindigkeitsmesseinrichtung 2 direkt an die Steuer- und Regelsysteme weiter. Die Steuergeräte 5, 6 und die Regelsysteme 7, 8, 9 berücksichtigen die jeweilige Fahrzeugneigung αL bzw. OCQ in ihrem Ansprechverhalten, etwa bei Schaltvorgängen, Motormomentreduktionen oder Bremseingriffen. B EZUGSZEICH EN LISTE
Beschleunigungssensor Geschwindigkeitsmesseinrichtung Mikrokontroller Ausgabeeinheit Getriebesteuergerät Motorsteuergerät ABS-Steuerung ASR-Steuerung ESP-Steuerung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung α eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Beschleunigungssignal mindestens eines Beschleunigungssensors verwendet wird und bei dem aus einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v ein Geschwindigkeitsgradient dv/dt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) bei fahrendem oder stehendem Fahrzeug ein Beschleunigungswert as aus einer auf den Beschleunigungssensor (1 ) einwirkenden Kraft abgeleitet wird, b) ein korrigierter Beschleunigungswert ak0rr in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitsgradienten dv/dt ermittelt wird, und dass c) unmittelbar aus dem korrigierten Beschleunigungswert ak0rr auf die momentane Fahrzeugneigung α geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugneigung α nach der Gleichung a = arcsin — — - > berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der korrigierte Beschleunigungswert akorr = as - dvl dt mit einem vorgegebenen
Beschleunigungsschwellenwert aSι des Beschleunigungssensors (1 ) verglichen wird und in Abhängigkeit von einer Abweichungsrichtung zwischen einer Steigung und einem Gefälle unterschieden wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Beschleunigungssignal eines Längsbeschleunigungssensors eine Längsneigung αL des Fahrzeugs bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Beschleunigungssignal eines Querbeschleunigungssensors unter Berücksichtigung einer Zentrifugalbeschleunigung eine Querneigung OQ des Fahrzeugs bestimmt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung α eines Kraftfahrzeuges, mit einer Geschwindigkeitsmesseinrichtung und mindestens einem Beschleunigungssensor, dadurch gekennzeichnet, dass ein programmierbarer und auslesbarer Mikrocontroller (3) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe aus den Werten der Geschwindigkeitsmesseinrichtung (2) und des Beschleunigungssensors (1) die momentane Fahrzeugneigung α bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeuges größer oder gleich Null errechenbar und unmittelbar an mindestens ein Steuergerät (5, 6) weitergebbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Mikrokontroller ausgegebenen Signale von einem Getriebesteuergerät (5) weiterverarbeitbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Mikrokontroller ausgegebenen Signale von einem Motorsteuergerät (6) und/oder einem Allradsteuergerät und/odereinem Bremsensteuergerät; und/odereinem Abstandsregelungssteuergerät und/odereinem Fahrdynamiksteuergerät und/odereinem Antriebsstrangsteuergerät weiterverarbeitbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Instrumentenanzeige vorgesehen ist, an der die Fahrzeugneigung α anzeigbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vorgebbaren Querneigung OCQ eine Kippwarneinrichtung aktivierbar ist.
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