WO2004056632A2 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer fahrzeuglängs- und -querbeschleunigung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a vehicle longitudinal and lateral acceleration according to the preamble of claim 1.
  • German patent specification DE 196 11 359 C1 discloses a method for preventing an inadvertent rolling away of a stationary vehicle, wherein brake pressure is maintained in order to prevent rolling away in wheel brake cylinders and wherein the maintained brake pressure is dependent on the actuation of the brake pedal, and wherein the speed of the vehicle is detected.
  • This known method is characterized in that an actuating force applied by the driver is recorded as a representative quantity, and the braking pressure is applied in such a way that at least one holding pressure required to hold the vehicle is applied.
  • the invention further relates to a method in which a lateral acceleration of a vehicle is determined and wherein a steering movement is influenced as a function of the lateral acceleration.
  • the invention also relates to a method for preventing an inadvertent rolling away of a stationary vehicle, wherein a braking force is maintained to prevent the vehicle from rolling away, and a speed of the vehicle is detected.
  • the invention has for its object to provide a method and a device that enables a quick and reliable determination of a vehicle longitudinal and lateral acceleration with the least possible design effort.
  • this object is achieved by a method in which two acceleration components which are oriented substantially perpendicular to one another are determined, and at least one of the acceleration components has an angle between 10 ° and 80 ° with respect to the longitudinal movement direction of the vehicle.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that at least one acceleration component is determined at an angle of approximately 45 ° to the longitudinal direction of movement of the vehicle.
  • the acceleration value is determined using the equations
  • the invention also provides for the use of an evaluation unit.
  • the evaluation unit logically links the measurement data recorded and analyzed by the sensors.
  • the link is expediently carried out in such a way that longitudinal acceleration values and lateral acceleration values are determined. It is particularly expedient to determine lateral acceleration values in at least two different ways.
  • the redundancy of the acceleration values is particularly advantageous when important vehicle functions are controlled depending on them. This is particularly advantageous if a steering movement or a braking force of the vehicle is to be controlled.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides for a method for controlling a steering movement of a vehicle, in which a lateral acceleration of the vehicle is determined and the steering movement being regulated as a function of the lateral acceleration, in such a way that the lateral acceleration takes account of acceleration Inclination components is determined, wherein the acceleration components have an angle between 10 ° and 80 ° with respect to the longitudinal direction of movement of the vehicle.
  • Another, likewise preferred embodiment of the invention provides a method for preventing an inadvertent rolling away of a stationary vehicle, wherein a braking force is maintained to prevent the rolling away, and wherein a speed of the vehicle is detected so that the braking force is dependent on a longitudinal acceleration of the vehicle Vehicle is controlled and that the longitudinal acceleration is determined taking into account acceleration components, wherein the acceleration components have an angle between 10 ° and 80 ° with respect to the longitudinal direction of movement of the vehicle.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a known arrangement of acceleration sensors
  • Fig. 2 shows a schematic diagram of an arrangement of the acceleration sensors according to the invention.
  • the known sensor arrangement is characterized in that it has at least one acceleration sensor for measuring a longitudinal acceleration and has at least two further sensors for independent measurement of transverse acceleration values.
  • the vehicle is in particular a land vehicle, preferably a passenger car or truck.
  • the vehicle has wheels Ri, R 2f R 3 and R 4 .
  • Several of the wheels are powered.
  • the invention can be used regardless of the number of driven wheels and is therefore suitable for vehicles with rear-wheel drive as well as with front-wheel drive or all-wheel drive.
  • the wheels Preferably, several or all of the wheels have Ri, R 2 , R 3 and R.
  • Wheel sensors RSi, RS 2 , RS 3 and RS 4 measure rotational speeds and rotational accelerations of the individual wheels R lf R 2 , R 3 and R 4 .
  • the vehicle experiences a positive or negative longitudinal acceleration
  • the vehicle has two sensors Si and S 2 arranged essentially perpendicular to one another.
  • the sensors Si and S 2 are designed in such a way that they determine acceleration values in a respective detection direction.
  • the sensors are aligned in such a way that they each have an angle between 10 ° and 80 °, preferably approximately 45 °, with respect to the main direction of movement of the vehicle.
  • the acceleration sensors shown in FIG. 2 have an angle of 90 ° to one another and an angle of 45 ° to the main direction of movement of the vehicle.
  • the measuring direction of the sensors includes an angle of approximately 45 ° to the main direction of movement of the vehicle.
  • the invention is suitable for use for preventing the vehicle from rolling back on gradients, for controlling active steering and for electronic stability controls.
  • Particularly preferred embodiments of the invention include methods for regulating the driving stability of the vehicle, in which the input variables essentially determined by the desired driving curve are converted into the target value of a yaw angle variable on the basis of a vehicle model defined by computing variables, and this in one Comparator is compared with an actual value of the yaw angle variable determined by means of a sensor, the determined difference value being fed to a control system by calculating a torque variable which is used to determine pressure variables which generate an additional yaw moment via the wheel brakes of the vehicle, which generates the measured yaw moment Yaw angle size added to the calculated yaw angle size.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Fahrzeuglängs- und -querbeschleunigung, wobei mindestens zwei Sensoren (51, 52) im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtete Beschleunigungskomponenten ermitteln. Erfindungsgemäss zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass die Beschleunigungskomponenten gegenüber der Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeuglängsund -querbeschleunigung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeuglängs- und -querbeschleunigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 08 141 AI ist eine Antiblockiersteuerung für Kraftfahrzeuge bekannt, die Gier- winkelbeschleunigungs-Erfassungseinrichtungen mit zwei Beschleunigungssensoren aufweist. Die Beschleunigungssensoren besitzen die gleichen Beschleunigungserfassungsrichtungen und sind in gegenseitigem Abstand in einer durch den
Fahrzeugschwerpunkt verlaufenden gemeinsamen Ebene fest angeordnet .
Die deutsche Patentschrift DE 196 11 359 Cl offenbart ein Ver- fahren zum Verhindern eines unbeabsichtigten Wegrollens eines stillstehenden Fahrzeuges, wobei zum Verhindern des Wegrollens in Radbremszylindern ein Bremsdruck aufrechterhalten wird und wobei der aufrechterhaltene Bremsdruck von der Betätigung des Bremspedals abhängig ist, und wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst wird. Dieses bekannte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft als repräsentierende Größe erfasst wird, und wobei der Bremsdruck so erfolgt, dass mindestens ein für das Halten des Fahrzeuges erforderlicher Haltedruck aufgebracht wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, bei dem eine Querbeschleunigung eines Fahrzeuges ermittelt wird und wobei in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung eine Lenkbewegung beeinflusst wird.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verhindern eines unbeabsichtigten Wegrollens eines stillstehenden Fahrzeuges, wobei zum Verhindern des Wegrollens eine Bremskraft aufrechterhalten wird und wobei eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges erfasst wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine schnelle und zuverlässige Ermittlung einer Fahrzeuglängs- und -querbeschleuni- gung mit einem möglichst geringen konstruktiven Aufwand ermöglicht .
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander ausge- richtete Beschleunigungskomponenten ermittelt werden, und wobei wenigstens eine der Beschleunigungskomponenten gegenüber der Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine Beschleunigungskomponente in einem Winkel von etwa 45° zur Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges ermittelt wird.
Die Ermittlung des Beschleunigungswertes erfolgt über die Gleichungen
(1) Messl = aq * cos η - ai * sin η
(2) Mess2 = aq * cos η + ai * sin η, wobei aq eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges, η einen Winkel zwischen der Längsbeschleunigungsrichtung und einer Erfassungsrichtung einer Beschleunigungskomponente und ai die Längsbeschleunigung bezeichnet.
Durch Umformen entsprechend den in der europäischen Patentschrift EP 0 769 701 Bl dargestellten Berechnungsschritten ergibt sich eine Abweichungskomponente k gegenüber der erwarteten
Die Erfindung sieht ferner einen Einsatz einer Auswerteeinheit vor. Die Auswerteeinheit bewirkt eine logische Verknüpfung der von den Sensoren erfassten und analysierten Messdaten. Zweckmäßigerweise erfolgt die Verknüpfung so, dass Längsbeschleunigungswerte und Querbeschleunigungswerte ermittelt werden. Besonders zweckmäßig ist es, Querbeschleunigungswerte auf wenigstens zwei voneinander verschiedene Arten zu ermitteln. Die Redundanz der Beschleunigungswerte ist insbesondere dann von Vorteil, wenn wichtige Fahrzeugfunktionen in Abhängigkeit von ihnen gesteuert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Lenkbewegung oder eine Bremskraft des Fahrzeuges gesteuert werden soll.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, ein Verfahren zur Steuerung einer Lenkbewegung eines Fahrzeuges, bei dem eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges ermittelt wird und wobei die Lenkbewegung in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung geregelt wird, so durchzuführen, dass die Querbeschleunigung unter Berücksichtigung von Beschleu- nigungskomponenten ermittelt wird, wobei die Beschleunigungskomponenten gegenüber der Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweisen.
Eine andere, gleichfalls bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht ein Verfahren zum Verhindern eines unbeabsichtigten Wegrollens eines stillstehenden Fahrzeuges, wobei zum Verhindern des Wegrollens eine Bremskraft aufrechterhalten wird, und wobei eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges erfasst wird, so durchzuführen, dass die Bremskraft in Abhängigkeit einer Längsbeschleunigung des Fahrzeuges gesteuert wird und dass die Längsbeschleunigung unter Berücksichtigung von Beschleunigungskomponenten ermittelt wird, wobei die Beschleunigungskomponenten gegenüber der Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweisen.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer bekannten Anordnung von Beschleunigungssensoren und
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung der Beschleunigungssensoren.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug, welches eine Sensoranordnung nach dem Stand der Technik aufweist. Die bekannte Sensoranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wenigstens einen Beschleunigungssensor zur Messung einer Längsbeschleunigung und wenigstens zwei weitere Sensoren zur voneinander unabhängigen Messung von Querbeschleunigungswerten aufweist.
Fig. 2 zeigt ein mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung ausgestattetes Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Landfahrzeug, vorzugsweise einen Personenkraft- oder Lastkraftwagen.
Das Fahrzeug weist Räder Ri, R2f R3 und R4 auf. Mehrere der Räder sind angetrieben. Die Erfindung ist unabhängig von der Anzahl angetriebener Räder einsetzbar und eignet sich daher sowohl für Fahrzeuge mit Heckantrieb, als auch mit Vorderradantrieb oder Allradantrieb.
Vorzugsweise weisen mehrere oder alle Räder Ri, R2, R3 und R
Radsensoren RSi, RS2, RS3 und RS4 auf. Die Radsensoren RSi, RS2, RS3 und RS4 messen Drehgeschwindigkeiten und Drehbeschleunigungen der einzelnen Räder Rlf R2, R3 und R4.
Durch einen Motor oder mehrere Motoren, die jeweils aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt sind, werden mehrere oder sämtliche Räder Ri, R2, R3 und R angetrieben.
Ferner sind mehrere oder alle Räder Ri, R2, R3 und R4 mit Bremsen versehen. Die Bremsen werden in Abhängigkeit von
Steuerbefehlen eines Fahrers des Fahrzeuges sowie von in dem Fahrzeug vorgesehenen Steuerschaltungen, insbesondere von Antiblockier- oder Antriebsschlupfregelungen, gesteuert.
In Abhängigkeit von auf die Räder übertragenen Kräften erfährt das Fahrzeug eine positive oder negative Längsbeschleunigung Ferner weist das Fahrzeug zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnete Sensoren Si und S2 auf. Die Sensoren Si und S2 sind so gestaltet, dass sie Beschleunigungswerte in jeweils einer Erfassungsrichtung ermitteln. Die Sensoren sind hierbei so ausgerichtet, dass sie jeweils gegenüber der Hauptbewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80°, vorzugsweise etwa 45° aufweisen.
Die in Fig. 2 dargestellten Beschleunigungssensoren weisen zueinander einen Winkel von 90° und einen Winkel von 45° zur Hauptbewegungsrichtung des Fahrzeugs auf. Die Messrichtung der Sensoren beinhaltet einen Winkel von etwa 45° gegenüber der Hauptbewegungsrichtung des Fahrzeugs.
Durch einen Vergleich zwischen den Messwerten der beiden Sensoren Si und S2 und einer Einbeziehung der jeweiligen Vorzeichen der von den Sensoren Si und S2 ermittelten Beschleunigungskomponenten ist es möglich, eine auftretende Querbeschleunigung zu ermitteln. Außerdem wird die Längsbeschleu- nigung aiängs a s der Kombination der Messwerte der Sensoren Sx und S2 ermittelt.
Insbesondere eignet sich die Erfindung für einen Einsatz zum Verhindern eines Rückrollens des Fahrzeuges an Steigungen, zur Steuerung von Aktivlenkungen und für elektronische Stabilitätsregelungen .
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beinhalten Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität des Fahr- zeuges, bei dem die im Wesentlichen durch die gewünschte Fahrkurve bestimmten Eingangsgrößen aufgrund eines durch Rechengrößen festgelegten Fahrzeugmodells in den Sollwert einer Gierwinkelgröße umgerechnet werden, und dieser in einem Vergleicher mit einem mittels eines Sensors bestimmten Ist- Wert der Gierwinkelgröße verglichen wird, wobei der festgestellte Differenzwert einer Regelung zugeführt wird, indem eine Drehmomentgröße berechnet wird, welche zur Festlegung von Druckgrößen dient, die über die Radbremsen des Fahrzeugs ein Zusatzgiermoment erzeugen, welches die gemessene Gierwinkelgröße zu der errechneten Gierwinkelgröße hinzuführt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, durch gezielte Eingriffe an Bremsen einzelner der Räder Ri, R2, R3 und R4 negative Längsbeschleunigungen (Bremsungen) oder zusätzliche Drehmomente zu schaffen, welche eine tatsächlich gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu einer von Fahrer vorgegebenen Gierwinkelgeschwindigkeit hinführen.
Bei einem Einsatz zur Steuerung des Lenkverhaltens mittels gezielten Abbremsens der Räder und/oder einer gezielten Veränderung eines Lenkeingriffs in eine WinkelStellung eines oder mehrerer Räder ist es möglich, das tatsächliche resultierende Drehmoment in Übereinstimmung mit einem gewünschten Drehmoment zu bringen.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Erfassung einer Fahrzeuglängs- und -quer- beschleunigung, wobei mindestens zwei Sensoren im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtete Beschleunigungskomponenten ermitteln, daduzrcli gekennzeichnet, dass die Beschleunigungskomponenten gegenüber der Längs- bewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ' gekennzeichnet , dass wenigstens eine der Beschleunigungskomponenten in einem Winkel von etwa 45° zur Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit anhand eines Vergleichs zwischen einer erwarteten Längsbeschleunigung und den gemessenen Beschleunigungskomponenten die tatsächliche Längsbeschleunigung sowie eine auftretende Querbeschleunigung ermittelt.
4. Verfahren zur Steuerung einer Lenkbewegung eines Fahrzeuges, bei dem eine Querbeschleunigung des Fahrzeuges ermittelt wird und wobei die Lenkbewegung in Abhängigkeit' von der Querbeschleunigung geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbeschleunigung unter Berücksichtigung von Beschleunigungskomponenten ermittelt wird, wobei die Beschleunigungskomponenten gegenüber der Längsbewegungs- richtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweisen .
5. Verfahren zum Verhindern eines unbeabsichtigten Wegrollens eines stillstehenden Fahrzeuges, wobei zum Verhindern des
Wegrollens eine Bremskraft aufrechterhalten wird, und wobei eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft in Abhängigkeit einer Längsbeschleuni- gung des Fahrzeuges gesteuert wird und dass die Längsbeschleunigung unter Berücksichtigung von Beschleunigungs- komponenten ermittelt wird, wobei die Beschleunigungskomponenten gegenüber der Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweisen.
6. Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugslängs- und querbeschleunigung mit wenigstens zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichteten Sensoren und einer Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren so ausgerichtet sind, dass ihre Erfassungsrichtung gegenüber einer Längsbewegungsrichtung des Fahrzeugs einen Winkel zwischen 10° und 80° aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Sensoren so ausgerichtet sind, dass ihre Erfassungsrichtung gegenüber der Längsbewegungsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel von etwa 45° aufweist.
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