EP1483142A1

EP1483142A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung von das fahrverhalten eines fahrzeuges charakterisierenden grössen

Info

Publication number: EP1483142A1
Application number: EP03709756A
Authority: EP
Inventors: Werner Bernzen; Wilfried Huber; Volker Maass; Avshalom Suissa
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2004-12-08
Also published as: DE10391324D2; US20050182548A1; EP1483129A1; DE10391325D2; WO2003076243A1; WO2003076228A1

Abstract

Das erfindungsgemässe Verfahren betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von das Fahrverhalten eines Fahrzeuges charakterisierenden Grössen, mit dem zumindest eine Fahrzeuggeschwindigkeitsgrösse, bei der es sich zumindest um eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Grösse (νy) handelt, und/oder eine Fahrbahngrösse, die die Beschaffenheit und/oder den Verlauf der Fahrbahn beschreibt, mit Hilfe eines Schätzverfahrens zumindest in Abhängigkeit von einer die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Grösse (αx), von einer die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Grösse (αy), von einer die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibenden Grösse (ψ), von einer den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierenden Grösse (δ , δRad,i) und von die Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder beschreibenden Grössen (ωRad,i) ermittelt wird. Wobei als weitere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrösse eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Grösse (νx) ermittelt wird. Und wobei als Fahrbahngrösse eine die Fahrbahnsteigung beschreibende Grösse (Θ) und/oder eine die Fahrbahnquerneigung beschreibende Grösse (Φ) und/oder eine den Fahrbahnreibwert beschreibende Grösse (µ) ermittelt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von das Fahrverhalten eines Fahrzeuges charakterisierenden Größen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von das Fahrverhalten eines Fahrzeuges charakterisierenden Größen.

Solche Verfahren und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in vielerlei Modifikation bekannt. So offenbaren beispielsweise die DE 42 26 749 C2 und die DE 43 25 413 C2 jeweils ein Verfahren zur Bestimmung des Schwimmwinkels des Fahrzeuges. Gemäß der DE 42 26 749 C2 wird der Schwimmwinkel in Abhängigkeit der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Gierwinkelgeschwindigkeit unter Verwendung von Zustandsgieichungen ermittelt. Gemäß der DE 43 25 413 C2 wird der Schwimmwinkel in Abhängigkeit der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung, der Gierwinkelgeschwindigkeit, des Lenkwinkels, der Raddrehzahlen der einzelnen Räder und als Zustandsgröße des Neigungswinkels der Fahrbahn gegenüber der Ebene unter Verwendung von Bewegungsgleichungen und zumindest einer auf einem Fahrzeugmodell beruhenden Messgleichung ermittelt. Gegenüber diesen beiden Verfahren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren in der Festlegung der Eingangsgrößen und in der Festlegung der Ausgangsgrößen. Mit keinem der beiden aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird eine Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße, d.h. eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe und/oder eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe, oder werden Fahrbahngrößen ermittelt. Darüber hinaus liegt ein Unterschied in der Struktur der Prädiktionsgleichungen und der Messgleichungen vor. Aus der DE 42 00 061 C2 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrzeugquergeschwindigkeit und/oder des Schwimmwinkels bekannt, wobei diese beiden Größen unter Verwendung eines modellgestützten Schätzverfahren ermittelt werden. Als Eingangsgrößen werden hierbei neben dem Lenkwinkel des Fahrzeuges, der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeuges, der Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges zusätzlich die Querbeschleunigung des Fahrzeuges und die Geschwindigkeiten der Räder berücksichtigt. In einer alternativen Ausführungsform werden bis auf die Querbeschleunigung des Fahrzeuges, für die die Bremsdrücke berücksichtigt werden, die gleichen Eingangsgrößen verwendet. Die beiden in der DE 42 00 061 C2 beschriebenen Verfahren unterscheiden sich von dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die verwendeten Eingangsgrößen. Darüber hinaus gibt es Unterschiede in dem verwendeten Rechenverfahren. Außerdem ist es bei keinem dieser Verfahren vorgesehen, eine Fahrbahngrößen zu ermitteln.

In der DE 196 07 429 AI ist eine fehlertolerante Regel- und/oder Steuereinrichtung für eine Fahrdynamikregeleinrichtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Ein Teil dieser fehlertoleranten Regel- und/oder Steuereinrichtung ist eine Zu- standsgrδßenermittlungseinheit , können Zustandsgrδßenwerte geschätzt werden, die als Eingangsgrößen einem Fahrdynamikregler zugeführt werden. Bei diesen geschätzten Zustandsgrö- ßenwerte handelt es sich um den Schwimmwinkel des Fahrzeuges und die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit. Als Eingangsgrößen, in deren Abhängigkeit die Schätzung erfolgt, werden der Lenkradwinkel, die Fahrzeuglängsbeschleunigung, zum einen die im vorderen Bereich des Fahrzeuges und zum anderen die im hinteren Bereich des Fahrzeuges erfasste Querbeschleunigung, die Gierwinkelgeschwindigkeit und die Raddrehzahlen verwendet. Das in der DE 196 07 429 AI beschriebene Verfahren unterscheidet sich von dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die mittels Schätzung erzielten Ausgangsgrößen, was zwangsläufig damit einhergeht, dass es Unterschiede in dem verwendeten Rechenverfahren gibt .

Sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen haben den Nachteil, dass sie entweder nicht die geforderten Ausgangsgrößen, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden können, liefern, oder, wenn mit ihnen eine Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße ermittelt werden kann, diese Verfahren nicht bei allen Fahrzuständen gleichbleibend zuverlässig arbeiten, was in diesem Fall bedeutet, dass es Fahrzustände gibt, bei denen nicht auf die von diesen Verfahren und Vorrichtungen ermittelten Größen zurückgegriffen werden kann.

Vor diesem Hintergrund ergibt sich folgende Aufgabe: Es soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Fahrzeuggeschwindigkeitsgrößen, bei denen es sich zumindest um eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe handeln soll, und/oder Fahrbahngrößen geschaffen werden, welches bzw. welche bei allen denkbaren Fahrzuständen gleichbleibend zuverlässig arbeitet, was dazu führt, dass auf die so ermittelten Größen bei beliebigen Fahrzuständen zurückgegriffen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 16 gelöst .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Ermittlung von das Fahrverhalten eines Fahrzeuges charakterisierenden Größen, mit dem zumindest eine Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße, bei der es sich zumindest um eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe handelt, und/oder eine Fahrbahngröße, die die Beschaffenheit und/oder den Verlauf der Fahrbahn beschreibt, mit Hilfe eines Schätzverfahrens ermittelt wird. Erfindungsgemäß werden diese Größen mit Hilfe des Schätzverfahrens zumindest in Abhängigkeit von einer die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Größe (ß_x), von einer die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe ( _y ) , von einer die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibenden Größe ( ψ ) , von einer den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierenden Größe ( δ , δ_{Rad l} ) und von die Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibenden Größen (fi)^) ermittelt.

Die Berücksichtigung der vorstehend genannten Größen stellt sicher, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei allen denkbaren Fahrzuständen zum einen Fahrzeuggeschwindigkeitsgrößen, bei denen es sich zumindest um eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe handelt, und zum anderen Fahrbahngrößen gleichbleibend zuverlässig ermittelt werden können, was dazu führt, dass auf die so ermittelten Größen bei beliebigen Fahrzuständen zurückgegriffen werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann neben der die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibenden Größe als weitere Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße vorteilhafterweise eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe ermittelt werden. Die die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe wird beispielsweise bei schlupfbasierten Regelungssystemen zur Ermittlung des Radschlupfes benötigt. Die die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe wird bei Regelungssystemen, mit denen die Querdynamik des Fahrzeuges geregelt wird, benötigt.

Bei der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Fahrbahngröße handelt es sich vorteilhafterweise um eine die Fahrbahnsteigung beschreibende Größe und/oder um eine die Fahrbahnquerneigung beschreibende Größe und/oder eine den Fahrbahnreibwert beschreibende Größe. Die die Fahrbahnsteigung beschreibende Größe wird beispielsweise benötigt, um störende Einflüsse, wie sie von einer in Längsrichtung des Fahrzeuges geneigten Fahrbahn herrühren, bei einer Regelung eliminieren zu können. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Begriff Fahrbahnsteigung sowohl einen ansteigenden als auch einen abfallenden Verlauf der Fahrbahn umfassen soll.

Die die Fahrbahnquerneigung beschreibende Größe wird ebenfalls benötigt, um von ihr ausgehende störende Einflüsse bei einer Regelung eliminieren zu können. Beispielhaft sei hier auf die Erkennung einer Steilwandkurve und deren Berücksichtigung bei einer Gierratenregelung verwiesen. Die den Fahrbahnreibwert beschreibende Größe wird beispielsweise bei Regelungssystemen, mit denen die Querdynamik des Fahrzeuges geregelt wird, zur Begrenzung des Sollwertes für die Gierwinkelgeschwindigkeit benötigt.

Vorteilhafterweise wird als den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierende Größe eine den Lenkradwinkel beschreibende Größe oder werden Größen, die die an den gelenkten Rädern eingestellten radindividuellen Lenkwinkel beschreiben, verwendet. Die Berücksichtigung der den Lenkradwinkel beschreibenden Größe bietet sich an, da Fahrzeuge, die mit einem heute dem Serienstand entsprechenden Regelungssystem zur Regelung der Gierwinkelgeschwindigkeit ausgestattet sind, sowieso mit einem Lenkradwinkelsensor ausgestattet sind. In diesem Fall würde mit Blick auf die Sensorik kein Mehraufwand entstehen. Soll jedoch mit solch einem Regelungssystem zur Regelung der Gierwinkelgeschwindigkeit eine noch höhere Regelgüte erzielt werden, dann bietet es sich an, anstelle der einzelnen, den Lenkradwinkel beschreibenden Größe, Größen zu verwenden, die die an den gelenkten Rädern eingestellten radindividuellen Lenkwinkel beschreiben.

Für die Ermittlung der Größen, die die an den gelenkten Rädern eingestellten radindividuellen Lenkwinkel beschreiben, bieten sich folgende vorteilhafterweise Vorgehensweisen an: Soll der Aufwand an im Fahrzeug zu verbauenden Sensormitteln niedrig gehalten werden, dann bietet es sich an, diese Größe in Abhängigkeit der den Lenkradwinkel beschreibenden Größe zu ermitteln. Sollen diese Größen allerdings sehr genau ermit- telt werden, dann sollten diese mittels den einzelnen gelenkten Rädern zugeordneten Sensormitteln ermittelt werden.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Schätzverfahren um ein modellgestütztes Schätzverfahren. Als besonders vorteilhaft hat sich in diesem Zusammenhang der Einsatz eines Zustandbeobachters erwiesen. Die besten Erfahrungen wurden mit einem Kaiman-Filter gemacht. Dies hängt damit zusammen, dass ein Kaiman-Filter durch die variable Verstärkungsmatrix besser an den realen Zustand angeglichen werden kann, als andere vergleichbare Schätzverfahren.

Vorteilhafterweise wird bei der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße, d.h. zumindest der die Fahrzeugquerge- schwindigkeit beschreibenden Größe und ggf . der die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibenden Größe, und/oder der Fahrbahngröße zusätzlich eine die Gierwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe und/oder eine die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibende Größe berücksichtigt. Durch die Berücksichtigung der Gierwinkelbeschleunigung wird die Güte des Schätzverfahrens erhöht. Es können zusätzlich weitere Einzelfälle erfasst und ausgewertet werden. Die Fahrzeugvertikalbeschleunigung wird für die Ermittlung der an den einzelnen Fahrzeugrädern auftretenden Radlasten benötigt, die wiederum als zu verarbeitende Größen im Schätzverfahren benötigt werden.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der die Fahrzeuglängs- beschleunigung beschreibenden Größe und/oder bei der die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe und/oder bei der die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibenden Größe um nick- und/oder wankkorrigierte Größen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Einfluss der Eigenbewegung des Fahrzeuges aufgrund von Einfedervorgängen auf die mit Hilfe des Schätzverfahrens zu ermittelnden Größen eliminiert ist. Die Durchführung einer Nick- und/oder Wankkorrektur stellt quasi eine Transformation ausgehend von einem fahrzeugfesten Koor- dinatensystem in ein fahrbahnfestes Koordinatensystem dar. Die mit Hilfe des Schätzverfahrens ermittelten Größen weisen somit lediglich auf die Fahrbahn zurückgehende Einflüsse auf.

Vorteilhafterweise erfolgt die Nick- und/oder Wankkorrektur in Abhängigkeit der die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Größe und/oder der die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe und/oder der die Fahrzeugvertikalbe- schleunigung beschreibenden Größe unter Verwendung eines Modells, insbesondere eines Nick-/Wankmodells . Mit Hilfe dieses Modells wird die vorstehend erwähnte Transformation der Koordinatensysteme durchgeführt .

In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt die Nick- und/oder Wankkorrektur vorteilhafterweise in Abhängigkeit des für wenigstens ein Fahrzeugrad ermittelten Federweges. Diese Art der Nick- und/oder Wankkorrektur ist präziser als die vorstehend erwähnte, auf einem Modell basierende.

Vorteilhafterweise wird bei der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße d.h. zumindest der die Fahrzeugquerge- schwindigkeit beschreibenden Größe und ggf. der die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibenden Größe, und/oder der Fahrbahngröße zusätzlich eine die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe und/oder eine die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe berücksichtigt. Durch die Berücksichtigung der zeitlichen Änderung des Nickwinkels und der zeitlichen Änderung des Wankwinkels wird die Güte des verwendeten Schätzverfahrens erhöht, da zusätzlich zu der durch die Werte des Nickwinkels und des Wankwinkels beschriebenen quasistationären Situation auch das zeitliche und somit dynamische Verhalten berücksichtigt wird.

Vorteilhafterweise wird die die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe und/oder die die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe in Abhängigkeit des für wenigstens ein Fahrzeugrad ermittelten Federwe- ges um den Anteil der Nick- und/oder Wankbewegung des Fahrzeugs relativ zur Straße korrigiert. In einer alternativen Ausgestaltung wird die die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe und/oder die die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe mit Hilfe eines Nick-/Wankmodells um den Anteil der Nick- und/oder Wankbewegung des Fahrzeugs relativ zur Straße korrigiert. Auch diese beiden alternativen Maßnahmen führen zu einer Steigerung der Güte des verwendeten Schätzverfahrens, denn auch durch sie wird sichergestellt, dass der Einfluss der Eigenbewegung des Fahrzeuges aufgrund von Einfedervorgängen auf die mit Hilfe des Schätzverfahrens zu ermittelnden Größen eliminiert ist.

Vorteilhafterweise werden eine die Nickwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe und/oder eine die Wankwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe mit Hilfe der die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibenden Größe für mehr als einen Punkt des Fahrzeugs ermittelt und in Abhängigkeit der die Nickwinkelbeschleunigung beschreibenden Größe die die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe und/oder in Abhängigkeit der die Wankwinkelbeschleunigung beschreibenden Größe die die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe ermittelt . Durch die Ermittlung der Nickwinkelgeschwindigkeit und/oder der Wankwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit der die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibenden Größe kann auf spezielle Sensormittel, bei denen es sich um entsprechend im Fahrzeug angeordnete Drehratensensoren handelt, verzichtet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert zuverlässige Schätzwerte für die Größen Längsgeschwindigkeit, Quergeschwindigkeit, Fahrbahnsteigung bzw. Fahrbahngefälle und Fahrbahnquerneigung bei allen denkbaren Fahrzuständen und Umgebungsbedingungen, insbesondere auch bei quer und längs geneigten Fahrbahnen und bei Fahrbahnen mit unterschiedlichen Reibwerten. Weiterhin liefert das erfindungsgemäße Verfahren einen zuverlässigen Schätzwert für den mittleren Fahrbahnreibwert, wenn der Längs-/Querschlupf mindestens eines Rades des Fahrzeugs in der Nähe der Haftgrenze liegt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, der auch die einzelnen Komponenten der erfindungs- gemäßen Vorrichtung zu entnehmen sind. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass nachfolgend aufgeführte technische Merkmale, die zum Gegenstand der Erfindung gehören, in beliebiger Weise kombinierbar sind.

Das Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung den dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Fahrzustandbeob- achter, mit den ihm zugeführten Einganggrδßen und den von ihm ausgegebenen Ausgangsgrößen, und

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die konkrete Realisierung des Fahrzustandsbeobachters als Kaiman-Filter.

In Figur 1 ist der dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Fahrzustandbeobachter 102, bei dem es sich allgemein formuliert um ein Rechenmittel handelt, mit den ihm zugeführten Einganggrößen und den von ihm ausgegebenen Ausgangsgrößen dargestellt. Die Eingangsgrößen werden dem Fahrzustandbeobachter 102 ausgehend von einem Block 101, bei dem es sich um verschiedene Sensormittel handelt, und die allgemein als Erfassungsmittel bezeichnet werden können, zugeführt. Die von dem Fahrzustandsbeobachter 102 ermittelten Ausgangsgrößen werden verschiedenen im Fahrzeug angeordneten Verarbeitungs- mitteln, die zu einem Block 103 zusammengefasst sind, zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Wie der Darstellung in Figur 1 zu entnehmen ist, können dem Fahrzustandbeobachter 102 folgende Größen als Eingangsgrößen zugeführt werden:

- Eine nick- und/oder wankkorrigierte Längsbeschleunigungs- größe , die von einem Sensormittel 101a, mit dem eine die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibende Größe erfasst und eine entsprechende Nick- und/oder Wankkorrektur durchgeführt wird, bereitgestellt wird. Alternativ kann dem Fahrzustandsbeobachter 102 auch direkt die die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibende Größe α_x , d.h. ohne vorgenommene Nick- und/oder Wankkorrektur zugeführt werden. In diesem Fall handelt es sich dann bei dem Block 101a um einen gewöhnlichen Längsbeschleunigungssensor. Die ggf. erforderliche Nick- und/oder Wankkorrektur wird dann im Block 102 vorgenommen.

- Eine nick- und/oder wankkorrigierte Querbeschleunigungsgrö- ße a_y ^wκ , die von einem Sensormittel 101b, mit dem eine die

Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibende Größe erfasst und eine entsprechende Nick- und/oder Wankkorrektur durchgeführt wird, bereitgestellt wird. Alternativ kann dem Fahrzustandsbeobachter 102 auch direkt die die Fahrzeugquerbe- schleunigung beschreibende Größe _y , d.h. ohne vorgenommene

Nick- und/oder Wankkorrektur zugeführt werden. In diesem Fall handelt es sich dann bei dem Block 101b um einen gewöhnlichen Querbeschleunigungssensor. Die ggf. erforderliche Nick- und/oder Wankkorrektur wird dann im Block 102 vorgenommen.

- Eine nick- und/oder wankkorrigierte Vertikalbeschleuni- gungsgrδße a^^wκ , die von einem Sensormittel 101c, mit dem eine die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibende Größe erfasst und eine entsprechende Nick- und/oder Wankkorrektur durchgeführt wird, bereitgestellt wird. Alternativ kann dem Fahrzustandsbeobachter 102 auch direkt die die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibende Größe _z , d.h. ohne vorgenommene Nick- und/oder Wankkorrektur zugeführt werden. In diesem Fall handelt es sich dann bei dem Block 101c um einen gewöhnlichen Vertikalbeschleunigungssensor. Die ggf. erforderliche Nick- und/oder Wankkorrektur wird dann im Block 102 vorgenommen.

- Eine die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe ψ , die mit Hilfe eines aus dem Stand der Technik bekannten Gierratensensors lOld erfasst wird.

- Eine die Gierwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe ψ , die entweder mit Hilfe eines geeigneten Sensormittels lOle erfasst wird, oder die rechnerisch aus der die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibenden Größe ψ hergeleitet wird.

- Eine den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierende Größe. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine den Lenkradwinkel beschreibende Größe δ handeln, die mit Hilfe eines aus dem Stand der Technik bekannten Lenkwinkelsensors lOlf erfasst wird. Alternativ kann es sich um Größen δ_Rad handeln, die die an den gelenkten Rädern eingestellten radindividuellen Lenkwinkel beschreiben. Diese Größen können entweder aus der Größe δ hergeleitet werden, oder sie werden mittels den einzelnen gelenkten Rädern zugeordneten Sensormitteln 10lg, bei denen es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Winkelaufnehmer handelt, erfasst. An dieser Stelle sei angemerkt, dass dem Ausführungsbeispiel ein Fahrzeug zugrunde liegt, welches mit einer Vorderachslenkung ausgestattet ist. Dies soll keine Einschränkung darstellen. Das Fahrzeug kann zusätzlich zu der Vorderachslenkung auch über eine Hinterachslenkung verfügen.

- Die Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibende Größen ö?^ . Diese werden mit Hilfe von aus dem Stand der Technik bekannten Raddrehzahlsensoren 101h erfasst.

Die in Figur 1 vorgenommene Zusammenfassung der verschiedenen oben aufgeführten Sensormittel zu einem Block 101 soll keine einschränkende Wirkung haben. Selbstverständlich können sämtliche der oben aufgeführten Sensormittel baulich eigenständig im Fahrzeug angeordnet sein. Alternativ bietet es sich an, zumindest einen Teil der oben aufgeführten Sensormittel zu einer baulichen Einheit, einem sogenannten Sensormodul, zusammenzufassen. Beispielsweise können der Querbeschleuni- gungssensor, der Längsbeschleunigungssensor, der Vertikalbe- schleunigungssensor und der Gierratensensor zu solch einem Sensormodul zusammengefasst sein. Eventuell ist noch der Sensor zur Erfassung der Gierwinkelbeschleunigung in solch einem Sensormodul enthalten. Die restlichen der in der obigen Auflistung genannten Sensormittel sind dann eigenständig im Fahrzeug verbaut .

An dieser Stelle sei bemerkt, dass der Fahrzustandsbeobachter

102 für die Ermittlung der in Figur 1 dargestellten Ausgangsgrößen nicht sämtliche der in dieser Figur dargestellten Eingangsgrößen benötigt. Im wesentlichen reichen die die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibende Größe, die die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibende Größe, die die Gierwinkelgeschwindigkeit beschreibende Größe, die die Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibenden Größen und, je nach Ausstattungsgrad des Fahrzeuges, die den Lenkradwinkel beschreibende Größe oder die Größen, die für wenigstens zwei Fahrzeugrader, insbesondere die Vorderräder des Fahrzeuges, die radindividuellen Lenkwinkel beschreiben, aus. Die beiden Beschleunigungsgrößen können dabei schon in nick- und/oder wankkorrigierter Form dem Fahrzustandsbeobachter zugeführt werden. Alternativ kann die Nick- und/oder Wankkorrektur erst im Fahrzustandsbeobachter vorgenommen werden.

Wie der Darstellung in Figur 1 zu entnehmen ist, ermittelt der Fahrzustandsbeobachter folgende, den Verarbeitungsmitteln

103 zugeführte Ausgangsgrößen:

- eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe v_y und/oder

- eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe v_x und/oder

- eine die Fahrbahnquerneigung beschreibende Größe Φ und/oder

- eine die Fahrbahnsteigung beschreibende Größe Θ und/oder

- eine den Fahrbahnreibwert beschreibende Größe μ . Diese Ausgangsgrößen lassen sich in zwei Gruppen einteilen: In eine erste Gruppe, bei der es sich um Fahrzeugbewegungs- größen, die die Fahrzeugbewegung beschreiben, genauer formuliert um Fahrzeuggeschwindigkeitsgrößen handelt und in eine zweite Gruppe bei der es sich um Fahrbahngrößen, die die Beschaffenheit und/oder den Verlauf der Fahrbahn beschreiben, handelt .

Im konkreten Fall handelt es sich bei den Fahrzeuggeschwindigkeitsgrößen um die die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe und um die die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe. Bei den Fahrbahngrößen handelt es sich um die die Fahrbahnsteigung beschreibende Größe und um die die Fahrbahnquerneigung beschreibende Größe und um die den Fahrbahnreibwert beschreibende Größe.

Bei den in Figur 1 zu dem Block 103 zusammengefassten Verarbeitungsmitteln kann es sich allgemein formuliert um Vorrichtungen handeln, mit denen eine Regelung und/oder Steuerung einer die Fahrzeugbewegung beschreibenden und/oder beeinflussenden Größe durchgeführt wird. Im konkreten Fall kann es sich beispielsweise um folgende Verarbeitungsmittel handeln:

- Eine Gierratenregelung, mit der die Gierrate des Fahrzeuges, d.h. die Drehbewegung des Fahrzeuges um seine Hochachse geregelt wird, und/oder

- eine Bremsschlupfregelung, und/oder

- eine Antriebsschlupfregelung, und/oder

- eine Vorrichtung, mit deren Hilfe das Verhalten des Fahrwerkes, genauer gesagt das Dämpfungs- und/oder Federungsverhalten des Fahrwerkes, beeinflusst wird, und/oder

- eine Abstandsregelung, bei der mit Hilfe von Eingriffen in die Bremsen oder in den Motor der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt wird, und/oder

- eine MotorSteuerung, und/oder

- eine Getriebesteuerung. Die konkrete Realisierung des Fahrzustandsbeobachters 102 ist in Figur 2 dargestellt.

Das e findungsgemäße Verfahren beruht auf einem Zustandsbeob- achter, der als Kalman-Filter ausgebildet ist, und der die in Figur 2 dargestellte Struktur aufweist.

Mit Hilfe eines solchen Kaiman-Filters kann ein mehrdimensionaler Zustand, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den Vektor x dargestellt wird, eines Systems, welches in allgemeiner Form durch die vektoriell dargestellten Prädiktionsgleichungen

x = Ax+Bu+ w(t) (1)

beschrieben wird, mit Hilfe von Messgleichungen der allgemeinen Form

y = h(x,u) + v(t) (2)

geschätzt werden. Diese beiden zeitkontinuierlich formulierten Vektorgleichungen (1) und (2) stellen den allgemeinen Ansatz des dem Ausführungsbeispiel zugrundeliegenden Kaiman- Filters dar.

Aus den beiden Gleichungen (1) und (2) lässt sich das in Vektorschreibweise dargestellte Gleichungssystem

x = Ax +Bu +K[y -h(x,u)] (3)

K = PC^TR ' (4)

P = FP + PF^T-PC^TR CP+Q' (5)

herleiten, welches den in Figur 2 dargestellten Kalman-Filter beschreibt, und welches die Filtergleichungen darstellt.

Die in den Gleichungen (1) bis (5) verwendeten einzelnen Ter- me haben folgende Bedeutung: - Der Vektor x enthält die einzelnen physikalischen Größen, die den zu schätzenden Zustand des Systems repräsentieren. Diese physikalischen Größen werden als Zustandsgrößen bezeichnet . Demzufolge enthält der Vektor x die für diese physikalischen Größen ermittelten Schätzwerte. Bei den physikalischen Größen handelt es sich um die die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe v_x , um die die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe v_y , um die die Fahrbahnquerneigung beschreibende Größe Φ , um die die Fahrbahnsteigung beschreibende Größe Θ und um die den Fahrbahnreibwert beschreibende Größe μ .

- Die Vektoren u und y enthalten jeweils einen Teil der Größen, die dem Kalman-Filter^' als Eingangsgrößen zugeführt werden. Der Vektor u enthält die die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibende Größe α_x und die die Fahrzeugquerbe- schleunigung beschreibende Größe _y . Der Vektor y enthält ebenfalls die die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibende Größe α_x und die die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibende Größe a_y sowie zusätzlich die die Gierwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe ψ .

- Die einzelnen Elemente der beiden Matrizen A und B ergeben sich aus den betrachteten Prädiktionsgleichungen.

- Die einzelnen Elemente der Matrix h(x,u) ergeben sich aus den betrachteten Messgleichungen.

- Der Term w(t) repräsentiert vorhandenes Systemrauschen.

- Der Term v(t) repräsentiert vorhandenes Messrauschen.

- Die beiden Matrizen F und C stellen Jacobi-Matrizen dar.

- Die beiden Matrizen Q und R stellen die Leistungsdichtematrizen des jeweiligen Rauschens dar.

- Die Matrix P entspricht der Kovarianzmatrix.

Die vorstehenden Gleichungen bzw. Gleichungssysteme (1) bis (5) sind zeitkontinuierlich formuliert. Für die Realisierung des Kaiman-Filters müssen zumindest die Gleichungen (3) bis (5) zeitdiskret dargestellt werden. Auf diese zeitdiskrete Darstellung haben wir der Übersichtlichkeit halber und da es sich hierbei um eine dem Fachmann geläufige Umformung handelt, verzichtet.

Bei dem System, für welches Zustände geschätzt werden sollen, handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein Kraftfahrzeug .

Einer ersten Ausgestaltung des Kaiman-Filters sind folgende Prädiktionsgleichungen zugrunde gelegt :

v_y = ~ ψ v_x - g Φ + a (6) v_x = ψ v_y + g Θ + a^ (7)

Φ = 0 (8)

Θ = 0 (9) μ = a(t) μ + b(t) (10)

Die Gleichungen (6) bis (10) stellen die einzelnen Gleichungen des GleichungsSystems (1) dar, wobei in der Darstellung der Gleichungen (6) bis (10) das Messrauschen nicht berücksichtigt ist. Die linken Terme der Gleichungen (6) bis (10) stellen die zeitlichen Änderungen der zu schätzenden Zu- standsgrößen dar. Die Werte der Zustandsgrδßen wiederum ergeben sich aus den zeitlichen Änderungen durch Integration. Die Zustandsgrößen entsprechen den in Figur 1 enthaltenen Ausgangsgrößen. Im Einzelnen handelt es sich um die Fahrzeuglängsgeschwindigkeitv_x , um die Fahrzeugquergeschwindigkeit v_y , um die Fahrbahnquerneigung Φ , um das Fahrbahngefälle Θ und um den mittleren Fahrbahnreibwert μ . Die einzelnen Elemente der beiden Matrizen A und B bestimmen sich aus den rechten Termen der Gleichungen (6) bis (10) . Die Gleichungen (6) bis (10) stellen Zustandsgieichungen dar, mit denen sich die Fahrzeugbewegung beschreiben lässt .

Gleichung (10) stellt die Prädiktionsgleichung für den Fahrbahnreibwert, genauer gesagt für den mittleren Fahrbahnreibwert dar. Für die beiden Terme a(t) und b(t) können bei- spielsweise die konstanten Werte 0.995 und 0.005 gewählt werden. Bei vorliegen einer Steilwandkurve kann für den Term b(t) anstelle des Wertes 0.005 der Wert 0.01 gewählt werden, was eine stärkere Nachführung des Reibwertes ermöglicht. Der Term a(t) kann auch in Abhängigkeit der Fahrzeugvertikalbe- schleunigung formuliert werden.

Wie bereits im Zusammenhang mit der Betrachtung der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erwähnt, liefert das erfindungsgemäße Verfahren einen zuverlässigen Schätzwert für den mittleren Fahrbahnreibwert, wenn der Längs-/Querschlupf mindestens eines Rades des Fahrzeugs in der Nähe der Haftgrenze liegt. Der Grund hierfür ist Folgender: Gleichung (10) ist die Prädiktionsgleichung für die Schätzung des Fahrbahnreibwertes. Für gewöhnlich wird als Startwert der Schätzung der maximal mögliche Fahrbahnreibwert, d.h. der Wert 1 gewählt. Dieser Startwert geht in den Summanden a(t) μ ein. Liegt nun oben beschriebene Situation vor, bei der sich ein Rad des Fahrzeugs in der Nähe der Haftgrenze befindet, so hat man in dieser Situation schon eine erste ungefähre Information über den Fahrbahnreibwert. Dieser Wert, der auf jeden Fall die Situation besser beschreibt als der zu 1 angenommene Wert, kann dann als Startwert verwendet werden. Dadurch kann der Kalman- Filter schneller den genauen Wert des in dieser Situation vorliegenden Fahrbahnreibwertes ermitteln.

Für die allgemein in vektorieller Schreibweise formulierte Messgleichung (2) werden im Ausführungsbeispiel folgende Gleichungen verwendet :

^üy = ~ m ∑^Fy = ^ay l^VyA>^αz >Ψ Aad,i >/ ^ß>R_*y ) 01)

NWK — V T7 — „^Modell , ,, „NWK ^• r \

^{~ ~} m A_* ^{= ö}x l^V >^Vx>^αz > Αad,i>/">^tf>Rad,i j (12)

Mit Hilfe dieser Messgleichungen wird der Kalman-Filter während seines Betriebes auf die realen Bedingungen abgeglichen. Der Abgleich erfolgt durch einen Vergleich von Messgrößen mit Größen, die mit Hilfe verschiedener Modelle ermittelt werden. Mit anderen Worten: Der Kalman-Filter wird durch einen Vergleich mit der Realität gestützt.

In den obigen drei Messgleichungen (11) , (12) und (13) stellen die links des ersten Gleichheitszeichen stehenden Ausdrücke die gemessenen Größen dar. D.h. es wird ein Wert für die Fahrzeugquerbeschleunigung, für die Fahrzeuglängsbeschleunigung und die Gierwinkelbeschleunigung gemessen. Im Falle der Fahrzeugquerbeschleunigung und der Fahrzeuglängsbeschleunigung werden diese Größen einer Nick- und/oder Wankkorrektur unterzogen.

In den obigen drei Messgleichungen (11) , (12) und (13) deuten die zwischen den beiden Gleichheitszeichen stehenden Terme an, dass die gemessenen Größen auch berechnet werden können. Im Falle der Fahrzeugquerbeschleunigung kann die Berechnung in Abhängigkeit der auf das Fahrzeug wirkenden Seitenkräfte und im Falle der Fahrzeuglängsbeschleunigung in Abhängigkeit der auf das Fahrzeug wirkenden Längskräfte erfolgen. Im Falle der Gierwinkelbeschleunigung kann die Berechnung in Abhängigkeit der auf das Fahrzeug wirkenden Drehmomente um dessen Hochachse erfolgen.

Die rechts neben den zweiten Gleichheitszeichen stehenden Terme zeigen in Abgängigkeit welcher Größen die Modellgrößen für die Fahrzeugquerbeschleunigung, die Fahrzeuglängsbeschleunigung und die Gierwinkelbeschleunigung ermittelt werden. Die modellgestützte Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit der Fahrzeugquergeschwindigkeit, der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, der nick- und/oder wankkorrigierten Fahrzeugverti- kalbeschleunigung, der Gierwinkelgeschwindigkeit, der den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierenden Größe, des Fahrbahnreibwertes und den die Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibenden Größen. Den drei Modellen liegt jeweils ein Zweispur-Fahrzeugmodell und ein nichtlineares Reifenmodell, d.h. eine nichtlinearer Reifencharakteristik, zugrunde. Darüber hinaus werden die Radlasten ausgehend von der Fahrzeugvertikalbeschleunigung ermittelt.

Von den obigen drei Messgleichungen (11) , (12) und (13) werden die ersten beiden auf jeden Fall berücksichtigt. Die dritte Messgleichung wird nur berücksichtigt, wenn zusätzlich zu der Querbeschleunigung und der Längsbeschleunigung des Fahrzeuges auch dessen Gierwinkelbeschleunigung ausgewertet werden soll.

Den Messgleichungen (11) , (12) und (13) ist zu entnehmen, dass in den Abgleich des Kaiman-Filters sämtliche der in Figur 1 dargestellten Eingangsgrößen und von den in Figur 1 dargestellten Ausgangsgrößen zumindest die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, die Fahrzeugquergeschwindigkeit und der Fahrbahnreibwert eingehen. Die Berücksichtigung der Ausgangsgrößen bei der Durchführung des Abgleichs des Kaiman-Filters führt dazu, dass es sich um eine rekursives Schätzverfahren handelt .

Für den Fall, dass die bereits mehrfach erwähnte Nick- und/oder Wankkorrektur mit Hilfe eines Modells vorgenommen wird, so hat sich folgendes Modell als besonders vorteilhaft erwiesen:

NWK 1 0 Θ Sensor ^Zx NWK Sensor ^ly 0 1 - Φ 'y ( 14 )

, NWK Θ φ 1 . Sensor

mit

(15) Sensor _e ^Sensor

- ₁ l + _ι e „_Θα „ ._zSaeennssoorr ^ ^•• ' ii l + . , e _ _,_φa „ „_zS-ensor ^ '

Mit Hilfe dieses Modells wird eine Transformation ausgehend von einem fahrzeugfesten Koordinatensystem in ein fahrbahnfestes Koordinatensystem vorgenommen. D.h. die mit Hilfe der im Fahrzeug montierten Sensoren ermittelten Größen Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung und/oder Vertikalbeschleunigung werden in entsprechende fahrbahnfeste Größen transformiert .

Alternativ zu der ersten Ausgestaltung des Kaiman-Filters kann nachfolgende zweite Ausgestaltung eingesetzt werden. Dieser zweiten Ausgestaltung liegen erweiterte Prädiktionsgleichungen zugrunde. Diese erweiterten Prädiktionsgleichungen lauten:

V = y -ψ v_κ - g Φ + a™ (6')

^x = ψ v_y + g ® + a^ (7') φ = „NWK . (8¹)

Θ „

= ω_yNWK

(9') μ = a(t) μ + b(t) (10')

Ein Vergleich des Prädiktionsgleichungssatzes der ersten Ausgestaltung mit dem der zweiten Ausgestaltung zeigt, dass die erste, die zweite und die fünfte Prädiktionsgleichung identisch sind. Lediglich in der dritten und in der vierten Gleichung unterscheiden sich die beiden Ansätze. Durch Berücksichtigung der Nickbewegung (Gleichung (8^Λ)) und der Wankbewegung (Gleichung (9^λ)) hat der Kalman-Filter der zweiten Ausgestaltung den Vorteil, dass Änderungen in der Fahrbahnlängsneigung und/oder in der Fahrbahnquerneigung schneller erfasst werden als bei dem Kalman-Filter der ersten Ausgestaltung. Allerdings ist hierfür zusätzliche Sensorik erforderlich. Das Fahrzeug muss zusätzlich mit Sensormitteln zur Erfassung der Wankbewegung und der Nickbewegung ausgestattet sein.

Nachfolgend sei noch auf die Darstellung in Figur 2 eingegangen. Dabei sei vorab angemerkt, dass in Figur 2 die Beschleunigungsgrößen nicht als nick- und/oder wankkorrigierte Größen dargestellt sind. In diesem Fall wird die erforderliche Nick- und/oder Wankkorrektur außerhalb des Kaiman-Filters vorgenommen.

Am Ausgang des Summenbildners 205 liegt der rechte Term der Gleichung (3) an, d.h. an diesem Ausgang liegen die zeitlichen Änderungen der Zustandsgrößen an. Mit Hilfe des Integrators 206 werden ausgehend von diesen aktuellen zeitlichen Änderungen der Zustandsgrößen und den Werten der Zustandsgrößen von vorhergehenden Zeitschritten die aktuellen Werte der Zustandsgrößen ermittelt. Diese aktuellen Werte der Zustandsgrößen werden in Form des Vektors x ausgegeben. Diese aktuellen Werte der Zustandsgrößen werden rückgekoppelt. Hierzu wird der Vektor x den beiden Blöcken 207 und 208 zugeführt. Im Block 207 wird der Term Ax der rechten Seite der Gleichung (3) gebildet. Im Block 208 werden die modellgestützten Werte für die Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung und sofern diese Größe berücksichtigt wird, auch für die Gierwinkelbeschleunigung ermittelt. Mit anderen Worten: Im Block 208 werden die rechts der zweiten Gleichheitszeichen stehenden Terme der Messgleichungen (11), (12) und (13) ermittelt. Im Block 208 werden die Stützgrößen für den Abgleich des Kaiman- Filters, d.h. die Schätzwerte für die gemessenen Größen Fahrzeuglängsbeschleunigung, Fahrzeugquerbeschleunigung und Gierwinkelbeschleunigung ermittelt. Diese werden einem Differenzbildner 202 zugeführt.

Block 201 stellt ein Teil der im Fahrzeug angeordneten Senso- rik dar. Mit dieser Sensorik werden Messwerte für die Fahrzeuglängsbeschleunigung, die Fahrzeugquerbeschleunigung und die Gierwinkelbeschleunigung ermittelt. Diese Messwerte stel- len die links der ersten Gleichheitszeichen der Messgleichungen stehenden Terme dar. Diese Messwerte werden ebenfalls dem Differenzbildner 202 zugeführt. In dem Differenzbildner wird zur Durchführung des Abgleiches des Kaiman-Filters die Differenz zwischen den Messwerten und den Schätzwerten gebildet. Diese Differenz entspricht dem in der eckigen Klammer der Gleichung (3) enthaltenen Term. Diese Differenz wird einem Block 203 zugeführt, in welchem die variable Verstärkung des Kaiman-Filters ermittelt wird. Der Block 203 erzeugt als Ausgangsgröße den Term K[y-h(x,u)j der Gleichung (3) . Diese wird dem Summenbildner 205 zugeführt. Dem Summenbildner 205 wird ebenfalls eine im Block 204 ermittelte Ausgangsgröße zugeführt, die dem Term Bu der Gleichung (3) entspricht.

Abschließend sei nochmals in verallgemeinerter Form die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Hierbei sind alle gemäß des Ausführungsbeispiels denkbaren Eingangsgrößen berücksichtigt:

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Fahrzeugge- schwindigkeitsgrδßen, d.h. zumindest eine die Fahrzeugquerge- schwindigkeit beschreibenden Größe und ggf . eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibenden Größe, und/oder Fahrbahngrößen, die die Beschaffenheit und/oder den Verlauf der Fahrbahn beschreiben, mit Hilfe eines Schätzverfahrens zumindest in Abhängigkeit von einer die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Größe und/oder von einer die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe und/oder von einer die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibenden Größe und/oder von einer die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibenden Größe und/oder von einer die Gierwinkel- beschleunigung des Fahrzeuges beschreibenden Größe und/oder von die Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibenden Größen und/oder, je nachdem wie das Fahrzeug ausgestattet ist, entweder von einer den Lenkradwinkel beschreibenden Größe oder von Größen, die für wenigstens zwei Fahrzeugrader, insbesondere die Vorderräder des Fahrzeuges, die radindividuellen Lenkwinkel beschreiben, ermittelt werden. Handelt es sich um ein Fahrzeug welches zusätzlich mit einer Hinterachslenkung ausgestattet ist, so können sämtliche Radlenkwinkel als Eingangsgrößen berücksichtigt werden.

Im Sinne des Ausführungsbeispiels stellen sowohl die Fahr- zeuggeschwindigkeitsgrδßen als auch die Fahrbahngrößen das Fahrverhalten charakterisierende Größen dar.

Zusammengefasst lässt sich die Arbeitsweise des Kaiman- Filters wie folgt darstellen:

Mit Hilfe des Kalman-Filters werden zunächst, bezogen auf den aktuellen Zeitschritt, die aktuellen zeitlichen Änderungen für die Zustandsgrößen ermittelt (Block 205) . Mittels Integration (Block 206) werden aus diesen aktuellen zeitlichen Änderungen und den Werten der Zustandsgrößen von vorhergehenden Zeitschritten aktuelle Werte für die Zustandsgrößen ermittelt. Mit Hilfe mathematischer Modelle werden zumindest für einen Teil der Messgrößen Schätzwerte in Abhängigkeit der aktuellen Werte der Zustandsgrößen ermittelt (Block 208) . Mit Hilfe der Differenz (Block 202) aus den für die Messgrößen gemessenen Werten und den geschätzten Werten wird ein Abgleich für den Kalman-Filter durchgeführt (Block 203) , bei der die variable Verstärkung des Kalman-Filters an die Gegebenheiten der Realität angepasst wird. Diese Anpassung der variablen Verstärkung führt zu einer Korrektur in der Ermittlung der zeitlichen Änderungen für die Zustandsgrößen und somit bei der Ermittlung der Werte der Zustandsgrößen des nachfolgenden Zeitschrittes.

Abschließend sei bemerkt, dass die für das Ausführungsbei- spiel gewählte Darstellung keine einschränkende Wirkung haben soll.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Ermittlung von das Fahrverhalten eines Fahrzeuges charakterisierenden Größen, mit dem zumindest eine Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße, bei der es sich zumindest um eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe (v_y) handelt, und/oder eine Fahrbahngröße, die die Beschaffenheit und/oder den Verlauf der Fahrbahn beschreibt, mit Hilfe eines Schätzverfahrens zumindest in Abhängigkeit von einer die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Größe (<z_x), von einer die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe ( a_y ) , von einer die

Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibenden Größe (ψ) , von einer den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierenden Größe (δ , δ_Radi) und von die Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibenden Größen ( ß)^ ) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als weitere Fahrzeuggeschwindigkeitsgrδße eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe (v_x) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Fahrbahngröße eine die Fahrbahnsteigung beschreibende Größe (Θ) und/oder eine die Fahrbahnquerneigung beschreibende Größe ( Φ ) und/oder eine den Fahrbahnreibwert beschreibende Größe (μ) ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierende Größe (δ ,δ_RadJ) eine den Lenkradwinkel beschreibende Größe ( δ ) oder Größen ( δ_Radi ) , die die an den gelenkten Rädern eingestellten radindividuellen Lenkwinkel beschreiben, verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Größen ( δ_RadΛ ) , die die an den gelenkten Rädern eingestellten radindividuellen Lenkwinkel beschreiben, in Abhängigkeit der den Lenkradwinkel beschreibenden Größe (δ) oder mittels den einzelnen gelenkten Rädern zugeordneten Sensormitteln ermittelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es sich bei dem Schätzverfahren um ein modellgestütztes Schätzverfahren handelt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schätzverfahren auf einem Zustandbeobachter, insbesondere auf einem Kalman-Filter, beruht.

8. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße und/oder der Fahrbahngröße zusätzlich eine die Gierwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe (ψ) und/oder eine die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibende Größe (a ) berücksichtigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es sich bei der die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Größe ( α_x ) und/oder dass es sich bei der die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe ( a_y ) und/oder dass es sich bei der die Fahrzeugvertikalbe- schleunigung beschreibenden Größe ( a_z ) um nick- und/oder wankkorrigierte Größen handelt .

10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Nick- und/oder Wankkorrektur in Abhängigkeit der die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Größe ( a_x ) und/oder der die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe (α_y) und/oder der die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibenden Größe ( a_z ) unter Verwendung eines Modells, insbesondere eines Nick-/Wankmodells, erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Nick- und/oder Wankkorrektur in Abhängigkeit des für wenigstens ein Fahrzeugrad ermittelten Federweges erfolgt .

12. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei der Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße und/oder der Fahrbahngröße zusätzlich eine die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe ( ω_x ) und/oder eine die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe ( ω_y ) berücksichtigt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe (Ö)_X) und/oder die die Wankwinkelge- schwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe ( ω_y ) in

Abhängigkeit des für wenigstens ein Fahrzeugrad ermittelten Federweges um den Anteil der Nick- und/oder Wankbewegung des Fahrzeugs relativ zur Straße korrigiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 , d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe (ω_x) und/oder die die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe (ω_y) mit

Hilfe eines Nick-/Wankmodells um den Anteil der Nick- und/oder Wankbewegung des Fahrzeugs relativ zur Straße korrigiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine die Nickwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe ( ώ_x ) und/oder eine die Wankwinkelbeschleunigung des Fahrzeugs beschreibende Größe ( ώ_y ) mit

Hilfe der die Fahrzeugvertikalbeschleunigung beschreibenden Größe (a_z) für mehr als einen Punkt des Fahrzeugs ermittelt wird und, dass in Abhängigkeit der die Nickwinkelbeschleunigung beschreibenden Größe (ώ_x) die die Nickwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe (ß>_x) und/oder dass in Abhängigkeit der die Wankwinkelbeschleunigung beschreibenden Größe (ώ_y) die die Wankwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe ( ω ) ermittelt wird.

16. Vorrichtung zur Ermittlung von das Fahrverhalten eines Fahrzeuges charakterisierenden Größen, wobei Erfassungsmittel (101) vorgesehen sind, mit denen zumindest eine die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibende Größe (<z_x), eine die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibende Größe (a_y) , eine die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibende Größe (ψ) , eine den Lenkeinschlag der ge- lenkten Räder charakterisierende Größe ( δ , δ_Radi ) und die

Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibende Größen (ß>_Radji) erfasst werden, und wobei Rechenmittel

(102) , insbesondere ein Zustandsbeobach er, vorgesehen sind, mit denen zumindest eine Fahrzeuggeschwindigkeits- größe, bei der es sich zumindest um eine die Fahrzeugquergeschwindigkeit beschreibende Größe (v ) handelt, und/oder eine Fahrbahngröße, die die Beschaffenheit und/oder den Verlauf der Fahrbahn beschreibt, mit Hilfe eines Schätzverfahrens zumindest in Abhängigkeit von der die Fahrzeuglängsbeschleunigung beschreibenden Größe (α_x),der die Fahrzeugquerbeschleunigung beschreibenden Größe (α_y),der die Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibenden Größe (ψ) , der den Lenkeinschlag der gelenkten Räder charakterisierenden Größe (δ ,δ_Radi) und den Rotationsgeschwindigkeiten der Fahrzeugrader beschreibenden Größen (<w_Radji) ermittelt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als weitere Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit beschreibende Größe (v_x) ermittelt wird.