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Die Erfindung betrifft ein System,
das die Fahrzeugrad-Drehzahlsensor-Signale
mittels eines Lernalgorithmus kompensiert. Die kompensierten Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten
werden dann in Bremssteuerungssystemen (wie z.B. einem Antiblockiersystem
und einem Antriebsregelsystem) und Fahrzeugdynamik-Steuersystemen
verwendet.
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Es ist eine wohlbekannte Praxis die
unterschiedlichen Betriebsdynamiken eines Kraftfahrzeugs zu steuern,
um aktive Sicherheit zu erzielen, beispielsweise mittels der sogenannten
Gierstabilitäts-
und Wankstabilitäts-Steuersysteme. Bei
einer neueren Entwicklung sind alle verfügbaren Teilsysteme kombiniert,
um eine bessere Fahrzeugsicherheit und ein besseres dynamisches
Fahrverhalten denn je zu erzielen. Der effektive Betrieb der unterschiedlichen
Steuervorrichtungen erfordert eine hochgenaue Bestimmung der Betriebszustände von
Kraftfahrzeugen bei einer kurzen Ansprechzeit, unabhängig von
den Fahrbahnbedingungen und den Fahrzuständen. Solche Betriebszustände eines
Fahrzeugs weisen die Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit, die
Fahrzeug-Quergeschwindigkeit und die Fahrzeug-Vertikalgeschwindigkeit,
die entlang der karosserieeigenen Längsachse, der karosserieeigenen
Querachse bzw. der karosserieeigenen Vertikalachse gemessen werden,
die Lage der Fahrzeugkarosserie, die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
usw. auf.
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Eine der wichtigen Informationen,
welche die Basis für
die zuvor genannte Fahrzeugzustands-Berechnung bildet, ist die Lineargeschwindigkeit
des jeweiligen Rotationszentrums der vier Fahrzeugräder. Diese
Information kann beispielsweise verwendet werden, um den bei Antiblockiersteuerungen
und bei Antriebregelungen verwendeten Fahrzeugradschlupf zu berechnen
bzw. einzuschätzen
und um die Längsgeschwindigkeit zu
berechnen bzw. einzuschätzen.
Um jene Linear-Eckengeschwindigkeiten
zu erhalten, werden die Fahrzeugrad-Drehzahlsensoren verwendet. Die Fahrzeugrad-Drehzahlsensoren
geben das Produkt der jeweiligen Fahrzeugrad-Drehgeschwindigkeiten und der jeweiligen
Fahrzeugrad-Rollradien
aus. Die Fahrzeugrad-Drehgeschwindigkeiten werden direkt gemessen
und die jeweiligen Fahrzeugrad-Rollradien werden mit ihren Nennwerten
angenommen. Da während
dynamischer Manöver
die Veränderungen
der Fahrzeugrad-Normalbelastung
und die Veränderung
der Fahrzeugreifen die Fahrzeugrad-Rollradien beeinflussen, würden folglich die
Fahrzeugrad-Nennrollradien nicht den tatsächlichen Fahrzeugrad-Rollradien
entsprechen und daher Fehler bei der Berechnung der jeweiligen Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten
verursachen. Daher ist es von Interesse die Berechnung der jeweiligen
Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten zu kompensieren.
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Die Unterschiede zwischen den Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten
während
des Fahrens auf einer geraden Straße können zum Überprüfen der Reifenbefüllung genutzt
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde
ein Mittel bereitzustellen zum genaueren Bestimmen der Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten,
die bei Fahrzeugdynamik-Steuerungen über Fahrzeugrad-Drehzahlsensoren
ermittelt werden.
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Dies wird mit einem Mittel zur Korrektur
der Fahrzeugrad-Geschwindigkeit mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter
Ausführungsformen
mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
detaillierter beschrieben.
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1 zeigt
eine Ansicht, in der die Längsgeschwindigkeit
und die Quergeschwindigkeit an den Ecken der Fahrzeugkarosserie
dargestellt sind.
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2 zeigt
eine schematische Ansicht eines Fahrzeugrades, wobei gemäß 2 die Fahrzeugeckengeschwindigkeit
entlang der Längsrichtung
eines Fahrzeugrades gleich der Summe aus der Kontaktstellen-Schlupfgeschwindigkeit νcp und
dem Produkt aus der Rotationsrate bzw. Winkelgeschwindigkeit ωwhl des Fahrzeugrades und dem Fahrzeugrad-Rollradius
r0 ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, die ein Kraftfahrzeug betreffen, das sich auf einer
Straßenoberfläche bewegt.
Die Quergeschwindigkeit und die Längsgeschwindigkeit am Schwerpunkt
des Kraftfahrzeugs werden mit Vx bzw. Vy bezeichnet, die Gierwinkelrate bzw. Gierwinkelgeschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs wird mit ωz bezeichnet und der Vorderrad-Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs
wird mit δ bezeichnet.
Unter Verwendung jener Fahrzeugbewegungs-Variablen können die jeweiligen
Geschwindigkeiten des Fahrzeugs an seinen vier Eckpositionen, an
denen die Fahrzeugräder
am Fahrzeug angebracht sind, gemäß folgender
Vorschrift berechnet werden, wobei die jeweiligen Fahrzeugeckengeschwindigkeiten
entlang der karosserieeigenen Längsrichtung
und entlang der karosserieeigenen Querrichtung hochgerechnet werden: Vlfx =
Vx – ωztf, Vlfy =
Vy + ωzlf Vrfx =
Vx + ωztf, Vrfy =
Vy + ωzlf Vlrx =
Vx – ωztr, Vlry =
Vy – ωzlr Vrrx =
Vx + ωztr, Vrry =
Vy – ωzlr (1),wobei tf und tr die jeweilige
Halbspur für
die Vorderachse bzw. für
die Hinterachse bezeichnen, und wobei lf und lr die jeweilige Distanz zwischen dem Schwerpunkt
des Fahrzeugs und der Vorderachse bzw. der Hinterachse bezeichnen.
Vlf, Vrf, Vlr und Vrr bezeichnen
die Linear-Geschwindigkeiten der vier Ecken des Fahrzeugs entlang der
jeweiligen Fahrtrichtung der Fahrzeugräder und können gemäß der folgenden Vorschrift
berechnet werden: Vlf = Vlfxcos(δ) + Vlfysin(δ)
Vrf = Vrfxcos(δ) + Vrfysin(δ)
Vlr = Vlrx Vrr = Vrrx (2)
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Die Fahrzeugrad-Drehzahlsensor-Ausgaben
sind gewöhnlich
kalibriert zum Bereitstellen der Linearrichtungs-Geschwindigkeiten νlf, νrf, νlr,
und νrr durch Multiplizieren der jeweiligen Rotations-Winkelgeschwindigkeit
des Fahrzeugrades mit einem Fahrzeugrad-Nennrollradius, wobei ωlf-sensor, ωrf-sensor, ωlr-
sensor und ωrr-sensor die jeweiligen Fahrzeugrad-Winkelgeschwindigkeiten
an der linken vorderen Fahrzeugecke, an der rechten vorderen Fahrzeugecke,
an der linken hinteren Fahrzeugecke bzw. an der hinteren rechten
Fahrzeugecke sind. Für
das Folgende wird der Fahrzeugrad-Nennrollradius, der in einem ABS-System
zum Berechnen der Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten
aus den Fahrzeugrad-Drehzahlen bzw. den Fahrzeugrad-Winkelgeschwindigkeiten
verwendet wird, mit r0 bezeichnet, wobei
die folgende Vorschrift gilt: νlf = ωlf-sensorr0 νrf = ωrf-sensorr0 νlr = ωlr-
sensorr0 νrr = ωrr-sensorr0 (4)
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Es ist zu bemerken, dass die Fahrzeugräder einen
anderen Rollradius als den Nennrollradius r0 haben. Folglich
müssen,
um die tatsächlichen
Linear-Geschwindigkeiten an den vier Fahrzeugecken genau zu berechnen,
bestimmte Korrekturfaktoren eingerechnet werden. Für das Folgende
werden jene Korrekturfaktoren für
die linke vordere Fahrzeugecke, die rechte vordere Fahrzeugecke,
die linke hintere Fahrzeugecke und die rechte hintere Fahrzeugecke
als κlf, κrf, κlr bzw. κrr bezeichnet, wobei die folgende Vorschrift
gilt: νlf = κlfωlf-sensorr0 νrf = κrfωrf-sensorr0 νlr = κlrωlr-
sensorr0 νrr = κrrωrr-sensorr0 (4)
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Ferner ist zu bemerken, dass die
Fahrzeugräder
nicht nur die Drehbewegung ausführen,
sondern ferner eine lineare Gleitbewegung, d.h., dass die Fahrzeugräder ferner
einen Längsschlupf
aufweisen. Der Längsschlupf
wird verursacht durch die Relativbewegung zwischen dem jeweiligen
Fahrzeugrad und der Straße
an deren Kontaktstelle. Für
das Folgende werden die Längsgeschwindigkeiten
solcher Relativbewegungen an den Kontaktstellen zwischen jeweiligem
Fahrzeugrad und Straße
als νcp-lf, νcp-rf, νcp-lr und νcp-rr bezeichnet, so dass die Fahrzeugeckengeschwindigkeiten
wie in folgender Vorschrift als die Summen von zwei Geschwindigkeiten
ausgedrückt
werden können: Vlf = νcp-lf + νlf Vrf = νcp-rf + νrf Vlr = νcp-lr + νlr Vrr = νcp-rr + νrr (5)
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Unter Berücksichtigung der folgenden
Vorschrift:
Vy = Vxtan(β) (6),wobei β der Fahrzeug-Driftwinkel
ist, können
die Korrekturfaktoren κ
lf, κ
rf, κ
lr und κ
rr gemäß folgender
Vorschrift berechnet werden:
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Betrachtet man den Produktterm tan(β)sin(δ) als vernachlässigbar
im Vergleich mit dem Term cos(δ), dann
kann die Vorschrift (7) weiter zu folgender Vorschrift vereinfacht
werden, wobei die Korrekturfaktoren unabhängig vom Fahrzeug-Driftwinkel β sind:
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Im Fall geringer Fahrzeugrad-Längsschlupf-Verhältnisse
sind die Längsgeschwindigkeiten ν
cp-lf, ν
cp-rf, ν
cp-lr und ν
cp-rr der
Relativbewegungen an den Kontaktstellen nahezu Null und die Vorschrift
(8) kann wie zu folgender Vorschrift weiter vereinfacht werden:
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Für
das Folgende wird der jeweilige, digitale Wert der oben genannten
Fahrzeugrad-Geschwindigkeits-Korrekturfaktoren κ
lf, κ
rf, κ
lr und κ
rr zu
einem bestimmten Zeitpunkt t = kΔT
mit
bezeichnet,
so dass ein Lernalgorithmus verwendet werden kann, um die Durchschnitts-Korrekturfaktoren
zu berechnen. Die jeweiligen Korrekturfaktoren werden wie gemäß folgender
Vorschrift alle N Berechnungsabfragen aktualisiert:
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Unter Verwendung des obigen Lernalgorithmus
(Vorschrift 10) können
die Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten gemäß folgender Vorschrift korrigiert
werden:
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Es ist zu bemerken, dass der obige
Lernalgorithmus nur die Geschwindigkeitskorrektur für die einzelnen
Fahrzeugräder
realisiert. Es gibt auch Fälle
für die
Fahrzeugräder,
in denen die durchschnittlichen Rollradien der vier Fahrzeugräder infolge
einer Veränderung
des Fahrzeuggewichts oder der Fahrzeugbelastung gemeinsam reduziert
werden. Wenn die oben korrigierten Fahrzeugrad-Geschwindigkeiten
in den bei der Fahrzeugdynamik-Steuerung verwendeten Algorithmus
rückgeführt werden,
wird eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit
Vref bereitgestellt, welche in Abhängigkeit
vom verfügbaren
Längsbeschleunigungssensor-Signal des Fahrzeugs
nochmals kalibriert werden muss.
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Es ist zu beachten, dass für die tatsächliche
Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit
die folgende Vorschrift gilt: Vref = κVref (12),wobei κ der Korrekturfaktor
auf Basis der Gesamtfahrzeugbelastung ist und gewöhnlich ein
sich zeitlich langsam verändernder
Parameter ist. κVref = αx – gθy (13)
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Werden die folgenden Variablen gemäß folgender
Vorschrift definiert:
dann kann eine Fehler-Quadratberechnung
des Korrekturfaktors gemäß folgender
Vorschrift:
^ = inν(V ^
T
V ^)V ^
T(Ax – gΘy] (15)oder
gemäß folgender
Vorschrift erzielt werden:
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Es ist zu bemerken das ^ alle N Berechnungsabfragen
aktualisiert wird. Die digitale Implementierung von Vorschrift (16)
kann wie in folgender Vorschrift dargestellt erreicht werden:
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Die mittels der zuvor genannten Faktoren
korrigierten Endsignale der Fahrzeugrad-Drehzahlsensoren können gemäß folgender
Vorschrift erhalten werden:
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Literaturverzeichnis:
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- [1] US 6055488 , "Device for calculating
initial correction factor for correcting rotational velocity of
tire," (Sumitomo,
2000).
- [2] US 5959202 , "Device for detecting
initial correction factor for correcting rotational velocity of
tire," (Sumitomo,
1999).
- [3] US 5852788 , "Wheel speed correction
method that accounts for use of a mini tire," (Nisshinbo, 1998).
- [4] US 5699251 , "Correcting the wheel
speed of a wheel having a different diameter than other wheels," (HONDA, 1997).
