-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Wankbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät, welches zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet/programmiert ist.
-
Unter dem Wanken eines Kraftfahrzeugs wird gemeinhin eine Drehbewegung des Kraftfahrzeugs um seine Längsachse verstanden. Bei der zweifachen zeitlichen Ableitung dieser Drehbewegung, der sogenannten Wankbeschleunigung, handelt es sich um einen Parameter, der oftmals für die im Kraftfahrzeug verbauten Sicherheits- und Komfortsysteme von erheblicher Bedeutung ist. So können eine Wankbewegung des Kraftfahrzeugs und die auf das Kraftfahrzeug wirkenden Momente beim Befahren eines kurvenförmigen Fahrbahnabschnitts, beim Befahren einer Straße mit Fahrbahnunebenheiten, bei diversen Anregungen des Kraftfahrzeugs wie z. B. Seitenwind, durch Messung der im Fahrzeug momentan auftretenden Wankbeschleunigung ermittelt werden. Durch geeignete Ansteuerung des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs – auf Grundlage der gemessenen Wankbeschleunigung – kann der ursprünglichen Wankbewegung des Kraftfahrzeugs entgegengewirkt werden, was zu einer deutlichen Komfortsteigerungen für die Insassen des Kraftfahrzeugs führt.
-
Ein Verfahren zur Bestimmung der Wankbeschleunigung in einem Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der
WO 2004/089663 A1 bekannt.
-
Als problematisch bei der Bestimmung der Wankbeschleunigung erweist sich oftmals, dass die hierzu erforderlichen wenigstens zwei Beschleunigungssensoren mit einer nicht unerheblichen Einbautoleranz im Kraftfahrzeug verbaut werden. Dies kann zur Folge haben, dass von den Beschleunigungssensoren nicht nur ausschließlich die gewünschte Vertikalbeschleunigung gemessen wird, sondern auch die auf das Kraftfahrzeug wirkende Querbeschleunigung. Dies kann zu erheblich verfälschten Messwerten für die Wankbeschleunigung führen.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Wankbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, bei welcher etwaig vorhandene Einbautoleranzen der zur Beschleunigungsmessung verwendeten Beschleunigungssensoren berücksichtigt werden, so dass die gesuchte Wankbeschleunigung mit erheblich verbesserter Genauigkeit bestimmt werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kraftfahrzeug mit einem Steuergerät bereitzustellen, welches zur Durchführung des genannten Verfahrens eingerichtet/programmiert ist.
-
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
-
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, die Bestimmung der Wankbeschleunigung mit Hilfe eines die Kinematik des Kraftfahrzeugs beschreibenden Modells vorzunehmen. Weiterhin erfolgt die Ermittlung der Wankbeschleunigung unter Verwendung wenigstens zweier im Abstand zueinander im Kraftfahrzeug verbauter Beschleunigungssensoren. Die wenigstens zwei Beschleunigungssensoren sind jeweils für die Bestimmung der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs parallel zu der Vertikalachse des fahrzeugfesten Koordinatensystem (ISO-Norm 8855D) eingerichtet. Diese Einrichtung wird als Soll-Einrichtung der Beschleunigungssensoren betrachtet. Allerdings kann sich durch die Einbautoleranzen die Ist-Einrichtung der Beschleunigungssensoren von den Soll-Einrichtung unterscheiden. Die Richtung senkrecht zur Ebene, die durch die Oberfläche des momentan befahrenen Fahrbahnabschnitts definiert ist, wird im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Z-Richtung” bezeichnet.
-
Erfindungsgemäß erfolgt nun die Ermittlung der gesuchten Wankbeschleunigung des Kraftfahrzeugs – unter Verwendung der von den wenigstens zwei Beschleunigungssensoren ermittelten Sensor-Werten – modellbasiert. Erfindungswesentlich ist dabei gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung der Wankbeschleunigung, dass in dem verwendeten Modell etwaig vorhandene Einbautoleranzen der wenigstens zwei Beschleunigungssensoren im Kraftfahrzeug berücksichtigt werden. Dies gestattet es, die durch solche Einbautoleranzen verursachten Messfehler der Beschleunigungssensoren zu kompensieren. Im Ergebnis ermöglicht dies die Bestimmung der Wankbeschleunigung mit deutlich erhöhter Genauigkeit.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform werden zur Bestimmung der Wankbeschleunigung nicht nur wenigstens zwei im Abstand zueinander im Kraftfahrzeug angeordnete Beschleunigungssensoren herangezogen, mittels welcher jeweils die Vertikalbeschleunigungen des Kraftfahrzeugs in zwei unterschiedlichen Punkten bestimmt werden können; vielmehr wird gemäß dieser Ausführungsform vorgeschlagen, zur Bestimmung der Wankbeschleunigung auch die auf das Kraftfahrzeug wirkende Querbeschleunigung, also die momentane Beschleunigung des Kraftfahrzeugs quer zur momentanen Fahrtrichtung zu berücksichtigen. Auf diese Weise können Messfehler in den Beschleunigungssensoren derart, dass zu dem von diesen Sensoren bereitgestellten Sensorwert auch die momentane Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs beiträgt, eliminiert werden.
-
In einer weiterbildenden Ausführungsform wird vorgeschlagen, zusätzlich zu den genannten wenigstens zwei Beschleunigungssensoren einen weiteren Beschleunigungssensor bzw. ein ESP-Sensorcluster heranzuziehen, der ebenso wie die bereits genannten Sensoren bereits serienmäßig im Kraftfahrzeug verbaut sein kann. Der zusätzliche Beschleunigungssensor ist dabei für die Ermittlung der auf das Kraftfahrzeug wirkenden Querbeschleunigung, also der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs quer zur Fahrtrichtung, eingerichtet. Diese Richtung wird im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Y-Richtung” bezeichnet, die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs als „X-Richtung”. Die Ermittlung der Querbeschleunigung erlaubt es, diese als wesentlichen Parameter bei der Modellierung der Einbautoleranzen des Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, die momentane Querbeschleunigung mittels eines Querbeschleunigungssensors zu bestimmen, welcher im Abstand zu den wenigstens zwei Beschleunigungssensoren im Kraftfahrzeug verbaut ist. Dies erlaubt es, eine bereits serienmäßig im Kraftfahrzeug verbaute Sensorik, die zur Messung besagter Querbeschleunigung geeignet ist, heranzuziehen, so dass kein zusätzlicher Querbeschleunigungssensor im Kraftfahrzeug installiert werden muss, um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können.
-
Besonders bevorzugt kann die Berücksichtigung der gemessenen Querbeschleunigung durch Transformation der mit Hilfe des zusätzlichen Querbeschleunigungssensors gemessenen Querbeschleunigung in ein Koordinatensystem, dessen Ursprung in der Position eines der wenigsten zwei Beschleunigungssensoren liegt, erfolgen.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei im Abstand zueinander im Kraftfahrzeug angeordneten Beschleunigungssensoren, mittels welcher jeweils eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs senkrecht zu einem vom Kraftfahrzeug momentan befahrenen Fahrbahnabschnitt messbar ist. Das Kraftfahrzeug umfasst ferner ein mit den Beschleunigungssensoren zusammenwirkendes Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet/programmiert ist.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Es zeigen, jeweils grobschematisch
-
1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Draufsicht,
-
2 das Kraftfahrzeug der 1 von vorne.
-
Die 1 illustriert in grobschematischer Darstellung die für das hier vorgestellte, erfindungsgemäße Verfahren wesentlichen Komponenten eines Kraftfahrzeugs 1 in einer Draufsicht, die 2 in einer Ansicht von vorne auf das Kraftfahrzeug 1. Bei dem in den Figuren gezeigten kartesischen XYZ-Koordinatensystem wird die X-Richtung durch die momentane Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1 definiert, die Y-Richtung durch die Richtung quer zur momentanen Fahrtrichtung, und durch die Z-Richtung eine Richtung, die orthogonal zu einer Ebene E verläuft, die durch Oberfläche 11 des momentan befahrenden Fahrbahnabschnitts 7 definiert ist.
-
Wie 1 erkennen lässt, sind im Kraftfahrzeug 1 zwei Beschleunigungssensoren 2a, 2b im Abstand b quer zu einer Längsrichtung L zueinander angeordnet. Mittels jedem der beiden Beschleunigungssensoren 2a, 2b lässt sich eine Beschleunigung az des Kraftfahrzeugs in eine Richtung senkrecht zur Oberfläche des vom Kraftfahrzeug 1 momentan befahrenen Fahrbahnabschnitts 7 messen. Diese Richtung entspricht im Beispiel der Figuren der Z-Richtung des XYZ-Koordinatensystems. Die von den beiden Beschleunigungssensoren 2a, 2b bereitgestellten Sensorwerte az1 bzw. az2 werden über Datenleitungen 3a, 3b an ein Steuergerät 4 des Kraftfahrzeugs 1 übermittelt. Das Steuergerät 4 ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet/programmiert.
-
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ferner einen zusätzlichen Querbeschleunigungssensor 5, welcher entlang der Längsrichtung L nach hinten versetzt im Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist. Der Abstand zwischen dem zusätzlichen Querbeschleunigungssensor 5 und dem ersten Beschleunigungssensor 2a in X-Richtung ist in 1 mit rx bezeichnet. Der Beschleunigungssensor 5 ist, ebenso wie die beiden Beschleunigungssensoren 2a, 2b, serienmäßig im Kraftfahrzeug 1 verbaut. Der Querbeschleunigungssensor 5 dient zur Messung der auf den Querbeschleunigungssensor 5 und somit auf das Kraftfahrzeug 1 wirkenden Querbeschleunigung ay in einer Querrichtung Q quer zur momentanen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 1. Die Querrichtung Q ist im Beispielszenario identisch mit der Y-Richtung des oben definierten XYZ-Koordinatensystems, die Fahrtrichtung mit der X-Richtung. Der Querbeschleunigungssensor 5 kann Teil eines sogenannten Sensor-Clusters 6 mit einer Vielzahl von Sensoren 9 sein. Mittels der Sensoren 9 des Sensor-Clusters 6 können unter anderem auch die Winkelgeschwindigkeiten ωx und ωz des Kraftfahrzeugs 1 bestimmt werden. Die von den Sensoren 9 einschließlich des Querbeschleunigungssensors 5 bereitgestellten Sensor-Daten werden mittels wenigstens einer Datenleitung 3c an das Steuergerät 4 übermittelt. Das Sensorcluster 6 kann dabei entlang der Längsachse des Kraftfahrzeugs (1) eingebaut sein, wobei aber auch andere Orte für einen Einbau geeignet sind.
-
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Steuergerät 4. Die Ermittlung der gesuchten Wankbeschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 unter Verwendung der von den beiden Beschleunigungssensoren 2a, 2b ermittelten Sensor-Werten für die Beschleunigung az geschieht modellbasiert. Im verwendeten Modell werden etwaig vorhandene Einbautoleranzen der Beschleunigungssensoren 2a, 2b im Kraftfahrzeug 1 berücksichtigt. Auf diese Weise können durch Einbautoleranzen verursachte Messfehler der Beschleunigungssensoren 2a, 2b kompensiert werden, wenn die gesuchte Wankbeschleunigung berechnet werden soll. Die Ermittlung der Querbeschleunigung ay durch den zusätzlichen Querbeschleunigungssensors 5 erlaubt es dabei, diese als wesentlichen Parameter bei der Modellierung der Einbautoleranzen des Kraftfahrzeugs 1 zu berücksichtigen.
-
Die vom zusätzlichen Querbeschleunigungssensor 5 gemessene Querbeschleunigung ay bezieht sich auf diejenige Querbeschleunigung, die am Ort des Querbeschleunigungssensor 5 gemessen wird. Um daraus die auf das Kraftfahrzeug 1 am Ort des Beschleunigungssensors 2a wirkende Querbeschleunigung zu bestimmen, so dass diese bei der Berechnung der Wankbeschleunigung berücksichtigt werden kann, wird die am Ort des Querbeschleunigungssensors 5 gemessene Querbeschleunigung ay an den Ort des Beschleunigungssensors 2a transformiert:
Die Berechnung der gesuchten Wankbeschleunigung w erfolgt somit unter Verwendung folgender Gleichung: w = (az1 – az2)/b + α(ay + (d/dtωz)rx) + γ(– ωz 2 – ωx 2). (Gl. 1)
-
Dabei ist az1 die vom Beschleunigungssensor 2a gemessene Beschleunigung und az2 die vom Beschleunigungssensor 2b. gemessene Beschleunigung, und ωx 2 sowie ωz 2 sind die momentanen Winkelgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs 1 bezüglich der X- bzw. Z-Achse. Bei den Parametern α und γ handelt es sich um vorbestimmte, baureihenabhängige Konstanten, die zur Berechnung der Wankbeschleunigung gemäß Gleichung 1 bekannt sein müssen. Dabei bildet der Parameter α den Einrichtungsfehler des Beschleunigungssensors bezüglich der Vertikalachse des Kraftfahrzeugs und γ bildet die Fehler durch nicht parallel zu einander aufgebaute Vertikalbeschleunigungssensoren ab. Diese Parameter können einmal kalibriert oder online aus anderen Funktionen geschätzt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
