DE19643651A1

DE19643651A1 - Fahrzeugchassissteuerung

Info

Publication number: DE19643651A1
Application number: DE19643651A
Authority: DE
Inventors: Eldon Gerald Leaphart; Richard Charles Swortzel; Edward John Bedner; Jun Albert Victor Fratini; Kamal Naif Majeed
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2016-10-23
Also published as: US5696677A; GB2307215B; GB9619978D0; DE19643651C2; GB2307215A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Fahrzeugchassissteuerung.

Dynamische Normalkraft ist als die Kraftänderung zwischen ei nem Fahrzeugrad und einer Straßenoberfläche in der Richtung senkrecht oder normal zu der Straßenoberfläche definiert. In bestimmten Chassissteuersystemen, beispielsweise Anti-Blockier-Bremsensystemen, kann durch eine Steuerfunktion, die auf dynamische Normalkräfte zwischen jedem der Fahrzeugräder und der Straßenoberfläche anspricht, ein Vorzug geliefert werden. Jedoch enthält das typische Automobil keine Sensoren oder an dere Einrichtungen zum direkten Messen der dynamischen Nor malkraft zwischen den Rädern und der Straßenoberfläche.

Die U.S.-Patentschrift 5 454 630 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von dynamischen Normalkräften zwischen Fahrzeugrädern und der Straßenoberfläche und die Verwendung der bestimmten dynamischen Normalkräfte in einer Anti-Blockier-Bremsensystemsteuerung. Die in der Patent schrift 5 454 630 beschriebene Vorrichtung benötigt Körperbe schleunigungsmesser an jeder Ecke des Körpers, um die Körper beschleunigung zu messen, und verwendet die resultierenden Körperbeschleunigungsmaße gemeinsam mit anderen Parametern, um die dynamischen Normalkräfte zwischen den Rädern des Fahr zeugs und der Straßenoberfläche zu bestimmen.

Vorteilhalfterweise liefert diese Erfindung eine Fahrzeug chassissystemsteuerung nach Anspruch 1.

In einem durch diese Erfindung gelieferten Vorzug umfaßt eine Fahrzeugchassissystemsteuerung eine Bestimmung abgeschätzter dynamischer Normalkräfte zwischen Fahrzeugrädern und der Straßenoberfläche. In einem weiteren Vorzug dieser Erfindung werden dynamische Normalkräfte abgeschätzt, ohne Signale zu erfordern, die durch Körpereckenbeschleunigungsmesser oder irgendeinen anderen Körperbeschleunigungsmesser geliefert werden, wodurch eine Steuerung eines Chassissystems auf Basis von Abschätzungen dynamischer Normalkräfte erlaubt wird, wäh rend eine Vielzahl von Körpersensoren beseitigt wird. Ein weiterer durch diese Erfindung gelieferter Vorzug sind Ko stenersparnisse auf Basis einer Beseitigung der Körperbe schleunigungssensoren.

Gemäß einer Beispielumsetzung dieser Erfindung ist eine Fahr zeugchassissystemsteuerung gemäß den Schritten vorgesehen, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen einer Ecke eines Fahr zeugkörpers und einem Fahrzeugrad in Abhängigkeit von einem Sensorsignal von einem (i) eines Relativpositionssensors, der zwischen der Fahrzeugkörperecke und dem Fahrzeugrad ange bracht ist, und (ii) eines Radrotationsgeschwindigkeitssen sors, der an dem Rad angebracht ist, bestimmt wird; in Abhän gigkeit von dem Sensorsignal ein Körperbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikalbeschleunigung der Ecke des Fahrzeugkörpers anzeigt; in Abhängigkeit von dem Sensor signal ein Radbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das ei ne Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugrades anzeigt; eine dy namische Normalkraft zwischen dem Rad und einer Straßenober fläche in Abhängigkeit von den abgeschätzten Körper- und Rad beschleunigungen abgeschätzt wird; und die abgeschätzte nor male dynamische Kraft einer Chassissystemsteuerungsvorrich tung geliefert wird, worin ein Chassissystemaktuator in Ab hängigkeit von der abgeschätzten dynamischen Normalkraft ge steuert wird.

Die Erfindung wird im folgenden Beispiel an Hand der Zeich nung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine beispielhafte schematische Chassissteuer struktur gemäß dieser Erfindung,

Fig. 2 ein Beispielschema des Betriebes dieser Erfindung, um dynamische Normalkräfte abzuschätzen,

Fig. 3-6 Beispielverstärkungs- und Phasenausdrucke von Fil tern zur Verwendung mit dieser Erfindung,

Fig. 7 ein Beispielschema einer Chassissystemsteuerung gemäß dieser Erfindung,

Fig. 8 ein Beispielcomputerflußdiagramm zum Abschätzen dynamischer Normalkräfte gemäß dieser Erfindung,

Fig. 9 ein Beispielcomputerflußdiagramm zum Umsetzen von Abschätzungen dynamischer Normalkräfte in einer Chassissteuerungsvorrichtung gemäß dieser Erfin dung,

Fig. 10 eine zweite Beispielsteuerstruktur zum Abschätzen dynamischer Normalkräfte in den Ecken gemäß dieser Erfindung,

Fig. 11 ein anderes Beispielcomputerflußdiagramm zum Ab schätzen dynamischer Normalkräfte,

Fig. 12 ein Beispielcomputerflußdiagramm zum Ausgeben von Abschätzungen dynamischer Normalkräfte an eine Bremsensteuerungsvorrichtung,

Fig. 13-16 Leistungsdaten in einem Beispielchassissteuersy stem, das Körperbeschleunigungsmesser umsetzt, und

Fig. 17-21 Leistungsdaten von einem Beispielchassissteuersy stem gemäß dieser Erfindung.

Ein Beispielchassissteuerungssystem, das diese Erfindung aus nutzt, um Körperbeschleunigungsmesser zu beseitigen, ist in Fig. 1 gezeigt. Das gezeigte Beispiel stellt diese Erfindung zur Verwendung in einem Fahrzeug-Anti-Blockier-Bremssystem (das eine Spurfolgesteuerung vorsehen oder nicht vorsehen kann) und in einem Aufhängungssystem variabler Kraft dar. Es ist zu verstehen, daß diese Erfindung verwendet werden kann, um ein einzelnes Chassissystem oder eine Vielzahl von Chas sissystemen zu steuern.

Das gezeigte Radblockiersteuersystem (Anti-Blockier-Bremsen system) umfaßt im allgemeinen eine Bremseneinheit 10, die durch Hydraulikdruck betätigt wird, der durch einen Hauptzy linder 12 und eine Hydraulikverstärkungseinheit 14 geliefert wird, die von dem Fahrzeugbediener betätigt werden. Das Hy draulikfluid unter Druck von dem Hauptzylinder 12 wird der Bremseneinheit 10 über Bremsleitung 16 und einen Druckmodula tor 18 geliefert. Die Bremseneinheit 10 ist als ein Scheiben bremsensystem dargestellt, das ein Kaliber 20 umfaßt, der an einem Rotor 22 angeordnet ist. Das Rad umfaßt einen Radwahr nehmungsaufbau umfassend einen Erregerring 24, der mit dem Rad rotiert, und einen elektromagnetischen Sensor 26, der die Rotation des Erregerringes überwacht, um ein Signal zu lie fern, das eine Frequenz proportional zu der Rotationsge schwindigkeit des Rades aufweist. Das Radrotationsgeschwin digkeitssignal von dem Sensor 26 wird einer elektronischen Steuerungsvorrichtung 28 geliefert, die einen Mikroprozessor 29 umfaßt. Der Druckmodulator 18 wird von der elektronischen Steuerungsvorrichtung 28 auf bekannte Weise gesteuert, um den Bremsendruck zu begrenzen, der an den Radbremsenaufbau 10 an gelegt wird, um eine Radblockierung zu verhindern. Der Modu lator 18 ist in einer inaktiven Position dargestellt, wo er für das Bremssystem transparent ist. Dies ist die Modulator ursprungsposition während des normalen Fahrzeugbremsens.

Im allgemeinen wird, wenn die Steuerung einen Bremszustand wahrnimmt, wo an dem Rad eine beginnende Radblockierung naht, der Druckmodulator 18 gesteuert, um den Bremsdruck zu dem Rad zu steuern und somit das Abbremsen des Rades in einem stabi len Bremsbereich aufrechtzuerhalten. Das gezeigte Druckmodu latorbeispiel umfaßt einen Gleichstrom-Drehmomentmotor 30 mit einer Ausgangswelle, die einen Zahnradzug 32 antreibt, der wiederum einen Linearkugelumlaufspindelaktuator 34 dreht. Der Kugelumlaufaktuator enthält eine linear stationäre Kugelum laufspindel, die, wenn sie gedreht wird, eine Mutter 36 line ar positioniert. Die Mutter 36 endet in einem Kolben 38. Wenn sich die lineare Kugelumlaufspindel dreht, wird der Kolben 38 entweder vorgeschoben oder zurückgezogen, abhängig von der Rotationsrichtung des Drehmomentmotors 30. Der Modulator 18 umfaßt ein Gehäuse, in welchem ein Zylinder 42 ausgebildet ist. Der Kolben 38 ist hin- und hergehend in dem Zylinder 42 aufgenommen. Der Zylinder 42 bildet einen Abschnitt des Fluidweges zwischen dem Hauptzylinder 12 und der Radbremse 10. In diesem Fluidweg ist ein normal geschlossenes Kugel rückschlagventil 44 enthalten, das, wenn es geschlossen ist, den Hauptzylinder 12 von der Radbremseneinheit 10 isoliert. Das Kugelrückschlagventil 44 wird durch den Kolben 38 in eine offene Position bewegt, wenn er in einer vorgeschobenen (ur sprünglichen) Position in dem Zylinder 42 positioniert ist. Wenn das Kugelumlaufspindelrückschlagventil offen ist, wird Fluidkommunikation zwischen dem Hauptzylinder 12 und der Rad bremseneinheit 10 geschaffen. Diese Position ist die normale inaktive Position des Druckmodulators 18, so daß ein normales Abbremsen des Rades des Fahrzeuges bei einer Betätigung der Bremsen durch den Fahrzeugbediener geschaffen wird.

Wenn jedoch der Drehmomentmotor 30 durch die elektronische Steuerungsvorrichtung 28 betätigt wird, um den Bremsdruck in der Radbremseneinheit 10 zu modulieren, wird der Kolben 32 zurückgezogen, was dem Kugelrückschlagventil erlaubt, den Hauptzylinder 12 von der Radbremseneinheit 10 aufzusuchen und zu isolieren, so lange der Druck in dem Zylinder 42 kleiner als der Druck von dem Hauptzylinder 12 ist. Ein weiteres Zu rückziehen des Kolbens 38 bewirkt, daß das Volumen des Zylin ders 42 vergrößert wird, wodurch der Druck verringert wird, der an die Radbremseneinheit 10 angelegt wird. Indem der Gleichstrom-Drehmomentmotor 30 auf bekannte Weise gesteuert wird, kann somit ein Druck an der Radbremse moduliert werden, um auf Werte kleiner als der Druckausgang des Hauptzylinders 12 zu steuern, bis zu der Zeit, wo der Kolben 38 das Kugel rückschlagventil 44 aus seinem Sitz löst, oder bis der Druck, der von dem Druckmodulator an der Radbremse 10 erzeugt wird, den Fluiddruckausgang des Hauptzylinders 12 überschreitet. Wenn dieser letztere Zustand vorhanden ist, wird das Kugel rückschlagventil 44 durch den Differenzfluiddruck geöffnet, was den Druck der Radbremseneinheit 10 auf den Druck des Hauptzylinders 12 begrenzt. Auf diese Weise kann der Radzy linderdruck niemals den durch den Bediener festgelegten Druck überschreiten.

Der Fahrzeugkörper 11 ist durch vier Räder 13 (nur eines ge zeigt) und durch vier Aufhängungen getragen, die Federn eines bekannten Typs (nicht gezeigt) umfassen. Jede Aufhängung um faßt einen in Echtzeit steuerbaren Dämpfer 21 mit variabler Kraft (nur einer gezeigt), der verbunden ist, um eine Verti kalkraft zwischen dem Rad 13 und dem Körper 11 an diesem Auf hängungspunkt auszuüben. Obwohl viele derartiger Aufhängungs anordnungen bekannt und für diese Erfindung geeignet sind, umfaßt der Aktuator 21 dieses Beispiels vorzugsweise einen elektronisch steuerbaren Dämpfer variabler Kraft parallel zu einer gewichtslagernden Schraubenfeder in einer parallelen Stoßabsorber/Feder- oder McPherson-Strebenanordung. Eine Be schreibung eines Beispieldämpfers variabler Kraft, der zur Verwendung als Aktuator 12 geeignet ist, ist der kontinuier lich variable Dämpfer, der in der U.S.-Patentschrift 5 282 645 beschrieben ist.

Vier lineare Relativpositionssensoren 15 (nur einer gezeigt) sind zwischen den vier Ecken des Körpers und den vier Rädern 13 angebracht. Jeder Relativpositionssensor 15 liefert ein Ausgangssignal, das den relativen vertikalen Abstand zwischen dem Fahrzeugrad und dem aufgehängten Fahrzeugkörper an dieser Ecke des Fahrzeuges anzeigt. Die Relativpositionssensoren 15 können von dem Typ sein, der eine Verbindung aufweist, die mit dem Fahrzeugrad gekoppelt ist und schwenkbar mit einem Schwenkarm auf einer Drehwiderstandseinrichtung verbunden ist, die einen Impedanzausgang liefert, der mit der Relativ position zwischen dem Rad 13 und der Ecke des Körpers 10 va riiert. Jeder Relativpositionssensor 15 kann eine innere Schaltkreisplatine mit einem Pufferschaltkreis zum Puffern des Ausgangssignals der Drehwiderstandseinrichtung umfassen. Es kann ebenfalls jeglicher alternative Positionssensortyp, einschließlich Sensoren vom Übertragertyp, verwendet werden.

Die Ausgänge der Relativpositionssensoren 15 werden in der Aufhängungssteuerungsvorrichtung 50, die einen Mikroprozessor 52 enthält, verarbeitet, welche die Eckenkörper-zu-Rad-Rela tivgeschwindigkeiten und die Zustände des Fahrzeugkörpers 11 (und der Räder 13) bestimmt und ein Ausgangsaktuatorsteuersi gnal auf Leitung 48 für jeden Aktuator variabler Kraft 21 er zeugt. Diese Signale werden von der Steuerungsvorrichtung 50 durch geeignete Ausgabevorrichtungen an Steueraktuatoren 21 in Echtzeit angelegt. Es können auch Eingangssignale für die Bestimmung der Ausgangsaktuatorsteuersignale der Steuerungs vorrichtung 50 durch die Fahrzeugbremsenvorrichtung 17 (oder Leistungszugsteuerungsvorrichtung), um eine Vorwegnahme der Fahrzeugneigung (anheben/eintauchen) zu liefern, oder durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 46 und einen Lenkradwin kelpositionssensor 19 geliefert werden, um eine Vorwegnahme des Fahrzeugrollens zu liefern. Ein Erhalten derartiger Si gnale wird leicht durch die Verwendung von Sensoren bekannter Typen erreicht, die für Fachleute erhältlich sind.

Die Aufhängungssteuerungsvorrichtung 50 liefert über einen Bus 56 der elektronischen Bremsensteuerungsvorrichtung 28 Si gnale, die den Betriebszustand des Fahrzeugaufhängungssystems darstellen einschließlich der berechneten dynamischen Normal kraft zwischen jedem Rad und der Straßenoberfläche, die wie hierin beschrieben bestimmt werden. Alternativ werden Signa le, aus welchen die dynamische Normalkraft berechnet werden kann, wie Signale, die Zustände, einschließlich Aufhängungs relativgeschwindigkeits-, Körperabsolutgeschwindigkeits- und/oder Radabsolutgeschwindigkeitssignale, darstellen, zu der Bremsensteuerungsvorrichtung gesendet, wo die dynamische Normalkraft zwischen jedem Rad und der Straßenoberfläche be stimmt wird.

Es ist anzumerken, daß die Verbesserungen der U.S.-Patent anmeldung 08/441369 verwendet werden können, um die Körper- zu-Rad-Relativgeschwindigkeitssignale und die Körpermodalge schwindigkeitssignale zu entwickeln, welche Signale, sobald sie erhalten worden sind, wie hierin beschrieben verwendet werden.

Mit der Ausnahme der hierin und in den anhängigen Anmeldun gen, auf die hierin Bezug genommen worden ist, dargelegten Verbesserungen, sind die Steuerfunktionen der Bremsensteue rungsvorrichtung 28 und der Aufhängungssteuerungsvorrichtung 50, einschließlich der allgemeinen Bremsen- und Aufhängungs steuerfunktionen, von einem für Fachleute bekannten Typ und weitere Details der Bremsensteuerungsvorrichtung 28, der Auf hängungssteuerungsvorrichtung 50 und der darin umgesetzten Steuerungen müssen hierin nicht weiter detailliert dargelegt werden.

BEISPIEL 1

Mit Bezug auf Fig. 2 beginnt eine Beispielsteuerung gemäß dieser Erfindung zum Abschätzen der dynamischen Normalkräfte zwischen den Fahrzeugrädern und der Straßenoberfläche damit, daß die Relativpositionssensoren 15 Signale liefern, die den Abstand (die Relativposition) zwischen den Körperecken 10 und den Rädern 13 anzeigen. Die Relativpositionssignale werden einem Block 100 geliefert, wo sie durch vier Tiefpaßfilter tiefpaßgefiltert und durch vier Analogdifferenzierer diffe renziert werden, um vier Relativgeschwindigkeitssignale zu liefern. Eine beispielhafte Kombination derartiger Tiefpaß filter und Differenzierer ist in der am 19. Oktober 1993 her ausgegebenen U.S.-Patentschrift 5 255 191 gezeigt.

Die resultierenden Relativgeschwindigkeitssignale stellen die Relativgeschwindigkeit zwischen dem vorderen linken Rad und der vorderen linken Ecke des Körpers (rv₁), dem hinteren lin ken Rad und der hinteren linken Ecke des Körpers (rv₂), dem vorderen rechten Rad und der vorderen rechten Ecke des Kör pers (rv₃) und dem hinteren rechten Rad und der hinteren rechten Ecke des Körpers (rv₄) dar. Jedes dieser Relativge schwindigkeitssignale wird in einen digitalen Mikrocomputer 52 eingegeben, der einen Eingangs-A/D-Wandler (nicht gezeigt) mit multiplexen Eingängen umfaßt. Jedes Eingangssignal wird durch einen digital umgesetzten Hochpaßfilter eines bekannten Typs hochpaßgefiltert, um jeglichen Gleichstrom-Offset zu entfernen, der durch die Digitalisierung des A/D-Wandlers eingeführt wird.

Die resultierenden, gefilterten Relativgeschwindigkeitssigna le werden auf Leitungen 76, 78, 80 und 82 an einen Steueral gorithmusprozessor eines bekannten Typs oder des Typs, der in den hierin erwähnten ebenfalls anhängigen Anmeldungen darge legt ist, geliefert. Der Steueralgorithmusprozessor verwendet die Relativgeschwindigkeitssignale als Eingangsvariablen, auf welchen Ausgangssteuersignale für das Fahrzeugaufhängungssy stem bestimmt werden. Die Signale auf Leitung 76, 78, 80 und 82 werden ebenfalls einem Block 102 geliefert, welcher die Relativgeschwindigkeitssignale in Körpermodalgeschwindig keitssignale umwandelt, die die absolute Körperhubgeschwin digkeit auf Leitung 62, die Körperabsolutneigungsgeschwindig keit auf Leitung 64 und die Körperabsolutrollgeschwindigkeit auf Leitung 66 darstellen.

Bei Block 102 wird die Umwandlung dieser Relativgeschwindig keitssignale in die Körpermodalgeschwindigkeitssignale auf Leitungen 62, 64 und 66 auf die in der U.S.-Patentschrift 5 510 988 beschriebene Weise durchgeführt. Im allgemeinen um faßt der Block 102 den Schritt, daß die Relativgeschwindig keitssignale auf Leitungen 76, 78, 80 und 82 zu Signalen geo metrisch transformiert werden, die die Relativhub-, -roll- und -neigungsgeschwindigkeiten zwischen dem Fahrzeugkörper und den Fahrzeugrädern anzeigen. Der Block 102 tiefpaßfiltert die Relativhub-, -roll- und -neigungsgeschwindigkeitssignale, um die Körperkomponenten davon zu erhalten, welche typischer weise im 1 Hz-Bereich liegen, um die Signale, die die Kör perabsoluthubgeschwindigkeit (H′), die Körperabsolutrollge schwindigkeit (R′) und die Körperabsolutneigungsgeschwindig keit (P′) auf Leitungen 70, 72 und 74 liefern.

Eine vollständigere Beschreibung dieses Prozesses ist in der oben erwähnten U.S.-Patentschrift 5 510 988 dargelegt und muß hierin nicht wiederholt werden.

Die Körperhub-, -roll- und -neigungsgeschwindigkeitssignale auf den Leitungen 70, 72 und 74 können auch als Eingänge für einen Aufhängungssystemsteueralgorithmus auf eine bekannte Weise oder auf die in irgendeiner der hierin erwähnten Pa tentschriften oder Anmeldungen beschriebene Weise verwendet werden, die eine derartige Steuerung detailliert ausführen.

Um die Abschätzungen der dynamischen Normalkraft zu bestim men, werden die Signale auf den Leitungen 70, 72 und 74 dem Block zur geometrischen Transformation 110 geliefert. Der Block zur geometrischen Transformation 110 führt eine Modal zu-Eckentransformation der Signale auf den Leitungen 70, 72 und 74 durch, wobei die Körpermodalhub-, -roll- und -nei gungsgeschwindigkeitssignale H′, R′ und P′ in Signale auf Leitungen 144, 146, 148 und 150 transformiert werden, die die Vertikalgeschwindigkeiten der vier Ecken des Fahrzeugkörpers darstellen.

Genauer wird die Modal-zu-Eckentransformation, die verwendet wird, um die Körpereckenabsolutvertikalgeschwindigkeiten zu erhalten, in Matrixform wie folgt ausgedrückt:

wobei v_brf die vertikale Absolutgeschwindigkeit der rechten vorderen Körperecke ist, v_blf die vertikale Absolutgeschwin digkeit der linken vorderen Körperecke ist, v_blr die vertikale Absolutgeschwindigkeit der linken hinteren Körperecke ist, v_brr die vertikale Absolutgeschwindigkeit der rechten hinteren Körperecke ist, ftw die vordere Spurbreite des Fahrzeuges ist (Durchschnittsabstand der zwei vorderen Reifen), rtw die hin tere Spurbreite des Fahrzeuges ist (Durchschnittsabstand der zwei hinteren Reifen), wb die Radbasis des Fahrzeuges ist (Abstand der vorderen und hinteren Räder), H′ die Körperabso luthubgeschwindigkeit auf Leitung 70 ist, R′ die Körperabso lutrollgeschwindigkeit auf Leitung 72 ist und P′ die Körper absolutneigungsgeschwindigkeit auf Leitung 74 ist.

Die Blöcke 152, 154, 156 und 158 stellen Körperabschätzungs filter dar, die verwendet werden, um die Eckenabsolutverti kalgeschwindigkeiten auf den Leitungen 144, 146, 148 und 150 in Eckenabsolutvertikalbeschleunigungen umzuwandeln. Die Um wandlung von Absolutgeschwindigkeit in Beschleunigung ist als ein Kalman-Filter mit einer festen Verstärkung mit einer Ge schwindigkeit-zu-Beschleunigung-Übertragungsfunktion umge setzt, die gegeben ist als:

wobei a(k) die abgeschätzte Eckenabsolutvertikalbeschleuni gung ist, y(k) die Eckenvertikalgeschwindigkeit ist, die bei Block 110 bestimmt wird, T_s die Abtastzeit ist, beispielswei se 1 Millisekunde, und K_v und K_a die Verstärkungen für die Kalman-Filter-Übertragungsfunktion sind, die ausgewählt sind, um die Körperfrequenzen im Bereich von 0-2 Hz vorwegzunehmen. Die Verstärkungen können, sobald sie einmal ausgewählt sind, weiter experimentell abgestimmt werden, um die gewünschte Frequenzantwort zu erhalten. (Für eine detaillierte Beschrei bung eines diskreten Kalman-Filterschemas siehe B.D.O. Ander son und J.B. Moore, Optimal Filtering, Prentice Hall, 1979).

Die obige Übertragungsfunktion ist in einem Steueralgorithmus als zwei gekoppelte diskrete Gleichungen umgesetzt, die die Kalman-Geschwindigkeits- und Beschleunigungsabschätzungen lö sen. Die Geschwindigkeitsabschätzung ist umgesetzt als:

v(k) = v₁v(k-1)+v₂a(k-1)+v₃y(k),

wobei v(k) die abgeschätzte Geschwindigkeit für die gegenwär tige Schleife ist, v(k-1) die abgeschätzte Geschwindigkeit für die frühere Schleife ist, a(k-1) die Beschleunigungsab schätzung für die frühere Schleife ist, und v₁, v₂ und v₃ nor mierte Konstanten sind, die Funktionen der Parameter K_v, K_a und T_s und der maximalen erwarteten Geschwindigkeits- und Be schleunigungsabschätzungen sind.

Die Beschleunigungsabschätzung ist umgesetzt als:

a(k) = a₁a(k-1)+a₂[y(k)-v(k-1)],

wobei a(k) die Beschleunigungsabschätzung für die gegenwärti ge Zeitschleife ist, und a₁ und a₂ normierte Konstanten sind, die Funktionen der Parameter K_v, K_a und T_s und der maximalen erwarteten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsabschätzungen sind. Beispielwerte für die normierten Konstanten sind v₂=0,85, v₂=0,017, v₃=0,15, a₁=0,10625 und a₂=0,9375. Die obigen Abschätzungen werden für jede Ecke des Fahrzeuges getrennt durchgeführt, um a_b1(k), die abgeschätzte Körperec kenbeschleunigung für die vordere linke Ecke des Fahrzeuges, a_b2(k), die abgeschätzte Körpereckenbeschleunigung für die hintere linke Ecke des Fahrzeuges, a_b3(k), die abgeschätzte Körpereckenbeschleunigung für die vordere rechte Ecke des Fahrzeuges und a_b4(k), die abgeschätzte Körpereckenbeschleu nigung für die hintere rechte Ecke des Fahrzeuges zu erhal ten. Die resultierenden Körpereckenbeschleunigungsabschätzun gen a_b1-4(k) werden auf Leitungen 153, 155, 157 und 159 gelie fert.

Summierungsblöcke 112, 114, 116 und 118 summieren jedes der Körpereckenabsolutvertikalgeschwindigkeitssignale auf den Leitungen 144, 146, 148 und 150 mit den jeweiligen Eckenrela tivgeschwindigkeitssignalen von den Leitungen 76, 78, 80 und 82. Die Ergebnisse der Summierungsblöcke 112, 114, 116 und 118 sind die Signale auf Leitungen 120, 122, 124 und 126, die die Absolutradvertikalgeschwindigkeitssignale darstellen. Ge nauer führt der Summierungsblock 112 die Funktion durch:

v_wlf = v_blfωrv₁
v_wlr = v_blr-rv₂
v_wrf = v_brf-rv₃
v_wrr = v_brr-rv₄,

wobei v_wlf das linke vordere Radabsolutvertikalgeschwindig keitssignal ist, v_wlr das linke hintere Radabsolutvertikalge schwindigkeitssignal ist, v_wrf das rechte vordere Radabsolut vertikalgeschwindigkeitssignal ist und v_wrr das rechte hintere Radabsolutvertikalgeschwindigkeitssignal ist.

Die Radabsolutvertikalgeschwindigkeitssignale auf den Leitun gen 120, 122, 124 und 126 werden den Radabschätzungsfiltern 128, 130, 132 und 134 geliefert, welche eine Übertragungs funktion des Geschwindigkeits-zu-Beschleunigungs-Kalman-Filters umsetzen, die der Übertragungsfunktion ähnlich ist, die durch die Körperabschätzungsfilter 152, 154, 156 und 158 um gesetzt wird, wobei die gefilterten Verstärkungen ausgewählt sind, um die Isolierung von Signalkomponenten in dem 8-15 Hz-Frequenzbereich zu optimieren. Wie die Körperabschätzungsfil ter werden die Radabschätzungsfilter durch zwei in Beziehung stehenden Gleichungen umgesetzt, um v(k) und a(k) auf die oben mit Bezug auf die Körperabschätzungsfilter beschriebene Weise abzuschätzen. Das Radbeschleunigungs-Kalman-Filter wird für jedes Rad des Fahrzeuges getrennt umgesetzt, um a_w1(k), die abgeschätzte Radvertikalbeschleunigung für das vordere linke Rad, a_w2(k), die abgeschätzte Radvertikalbeschleunigung für das hintere linke Rad, a_w3(k), die abgeschätzte Radverti kalbeschleunigung für das vordere rechte Rad, und a_w4(k), die abgeschätzte Radvertikalbeschleunigung für die hintere rechte Ecke des Fahrzeuges zu bestimmen. Beispielfilternormierungs konstanten für die Vorderradabschätzungsfilter sind v₁=0,85, v₂=0,085, v₃=0,15, a₁=0,425 und a₂=0,75 für die Radabschätzungsfilter.

Die Ausgänge der Körperabschätzungsfilter 152, 154, 156 und 158 und der Radabschätzungsfilter 128, 130, 132 und 134 wer den durch Ein-Pol-Tiefpaßfilter 370, 372, 374, 376 und 136, 138, 140 und 142 tiefpaßgefiltert, um die Körper- und Radbe schleunigungsabschätzungen zu glätten. Beispielverstärkungs- und -phasenausdrucke für die Tiefpaßfilter 370, 372, 374, 376 sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Beispielverstär kungs- und -phasenausdrucke für die Tiefpaßfilter 136, 138, 140 und 142 sind in den Fig. 5 und 6 gezeigt.

Die resultierenden, gefilterten Körper- und Radvertikalbe schleunigungsabschätzungen werden dann Blöcken 160, 162, 164 und 66 geliefert, um die dynamische Normalkraft zwischen dem Fahrzeugrad und der Straßenoberfläche für jede Ecke des Kör pers abzuschätzen. Die Gleichung für die dynamische Normal kraft ist wie folgt gegeben:

ΔF_n = m_bna_bn(k)+m_wna_wn(k),

wobei ΔF_n die dynamische Normalkraft ist, die für Ecke n (n=1, 2, 3, 4) abgeschätzt wird, man die Durchschnittsmasse des Fahrzeugkörpers ist, die durch das Rad an dieser Ecke des Fahrzeuges getragen wird, m_wn die Masse des Fahrzeugrades ist. Beispielkörper- und -radmassen sind m_b=560 kg und m_w=60 kg. Die resultierenden Abschätzungen der dynamischen Normalkraft auf den Leitungen 168, 170, 172 und 174 werden der Mikrocomputerausgangsschnittstelle 176 geliefert und auf Bus 56 an die ABS-Steuerungsvorrichtung 28 übertragen.

Mit Bezug auf Fig. 7 empfängt die ABS-Steuerungsvorrichtung 28 die Abschätzungen der dynamischen Normalkraft über Daten bus 56 und Eingangstor 180 von Mikroprozessor 29. Der Mikro prozessor 29 speichert die empfangenen Werte im Speicher und verwendet einen Softwaresteueralgorithmusprozessor 182, um Steuerbefehle für die ABS-Aktuatoren 18 in Abhängigkeit von der Computer-Dynamik-Normalkraft, die wie hierin beschrieben bestimmt wird, zu entwickeln.

Die Details des Steueralgorithmusprozessors 182 können jene umfassen, die in der oben erwähnten U.S.-Patentschrift 5 454 630 dargelegt sind. Im allgemeinen führt der Steueral gorithmusprozessor 182 ABS-Steueralgorithmen eines Fachleuten bekannten Typs aus, mit der Modifikation, daß die Anti-Bloc kier-Bremsaktivierungs- und -deaktivierungskriterien der Rad beschleunigung und des Radschlupfes bei dem Vorhandensein der signifikanten Änderung der Reifennormalkraft eingestellt wer den, um die Aktivierung und Deaktivierung der Anti-Blockier-Bremssteuerung zeitlich zu steuern. Genauer werden die Anti-Blockier-Bremsaktivierungs- und -deaktivierungskriterien ein gestellt, um einsetzende Radblockierzustände im Gegensatz zu ungleichmäßigen Fahroberflächenzuständen zu detektieren. Wei ter kann, sobald die Anti-Blockier-Bremssteuerung aktiviert ist, die Beziehung zwischen den Radparametern der Radbe schleunigung und des Radschlupfes und der Bremsendruckbefehl als eine Funktion einer Änderung der Reifennormkraft einge stellt werden, um für eine Anti-Blockier-Bremssteuerung zu sorgen, die primär auf eine Änderung des Straßenoberflächen reibungskoeffizienten anspricht. Die eingestellten Kriterien werden in der Form einer Vielzahl von Festlegungen oder Nach schlagtabellen von Referenzwerten geliefert, wobei eine oder mehrere davon in der Anti-Blockier-Bremsensystemsteuerung in Abhängigkeit von der abgeschätzten Änderung der Reifennormal kraft aktiv werden können. Da eine Umsetzung von Abschätzun gen der dynamischen Normalkraft und der Steueralgorithmuspro zessor 182 vollständig in der U.S.-Patentschrift 5 454 630 erläutert sind, müssen weitere Details derartiger Umsetzungen hierin nicht dargelegt werden.

Die Aktuatorbefehle, die durch den Steueralgorithmusprozessor 182 bestimmt werden, werden durch eine Ausgangsschnittstelle 184 eines bekannten Typs ausgegeben, um die ABS-Aktuatoren 18 zu steuern und somit die gewünschte Anti-Blockier-Bremsleistung zu erreichen.

Nun startet mit Bezug auf Fig. 8 ein Flußdiagramm für die Um setzung einer Abschätzung einer dynamischen Normalkraft in dem Steueralgorithmus des Mikroprozessors der Aufhängungs steuerungsvorrichtung bei Block 200 und schreitet zu Block 204 fort, wo ihr innerer A/D-Wandler die Relativgeschwindig keitssignale liest, die von den Ausgängen von Positionssensor 15 abgeleitet werden, wie oben mit Bezug auf Fig. 2 erläu tert. Bei Block 206 werden die Relativgeschwindigkeitssignale hochpaßgefiltert, um jeglichen Vorgleichstrom zu entfernen, der durch die Umwandlung eingeführt wird, und bei Block 208 werden die Körpermodalgeschwindigkeiten H′, R′ und P′, wie oben mit Bezug auf Block 102 in Fig. 2 beschrieben, bestimmt.

Bei Block 212 wird die Modal-zu-Eckentransformation zum Um wandeln der Körperabsoluthub-, -roll- und -neigungsgeschwin digkeiten H′, R′ und P′ in Eckenabsolutvertikalgeschwindig keiten, wie oben mit Bezug auf Block 110 in Fig. 2 beschrie ben, umgesetzt. Bei Block 214 werden die Radvertikalgeschwin digkeiten, wie mit Bezug auf die Blöcke 112, 114, 116 und 118 von Fig. 2 beschrieben, bestimmt. Bei Block 216 werden die Körpereckenvertikalgeschwindigkeiten jeweils der diskreten Umsetzung des oben mit Bezug auf Fig. 2, Blöcke 152, 154, 156 und 158, beschriebenen Körperfrequenzabschätzungsfilters ge liefert, um die Körpereckenabsolutbeschleunigung zu bestim men. Bei Block 218 wird jede der Rababsolutvertikalgeschwin digkeiten in eine diskrete Umsetzung des Radfrequenzabschät zungsfilters, das oben mit Bezug auf die Blöcke 128, 130, 132 und 134 von Fig. 2 beschrieben worden ist, eingegeben, um die absoluten Vertikalbeschleunigungen von jedem der Fahrzeugrä der zu bestimmen.

Bei Block 220 werden die Abschätzungen der dynamischen Nor malkraft für jedes Rad des Fahrzeuges, wie mit Bezug auf die Blöcke 160, 162, 164 und 166 (Fig. 2) beschrieben, bestimmt. Bei Block 222 werden die Abschätzungen der dynamischen Nor malkraft an die ABS-Steuerungsvorrichtung ausgegeben, und bei Block 224 wird die Bestimmungsroutine der dynamischen Normal kraft beendet.

Mit Bezug auf Fig. 9 startet der Steueralgorithmusprozessor in der ABS-Steuerungsvorrichtung bei Block 226 und gibt Si gnale, die verwendet werden, um Anti-Blockier-Bremszustände zu bestimmen, und geeignete Befehle ein, wenn die Anti-Blockier-Bremszustände vorhanden sind. Block 230 gibt die Ab schätzungen der dynamischen Normalkraft ein, die von der Auf hängungssteuerungsvorrichtung geliefert werden.

Bei Block 232 bestimmt die Routine, ob es erwünscht ist, daß das Fahrzeug in den ABS-Modus eintritt, in Abhängigkeit von den Eingangssensorsignalen und der Abschätzung der dynami schen Normalkraft auf die oben und in der U.S.-Patentschrift 5 454 630 beschriebene Weise. Wenn kein ABS-Modus erwünscht ist, endet der wesentliche Betriebsabschnitt der ABS-Routine bei Block 236. Wenn ein ABS-Modus erwünscht ist, schreitet die Routine von Block 232 zu Block 234 fort, wo sie die ABS-Steuerfunktionen ausführt, um einen Ausgangssteuerbefehl für die ABS-Aktuatoren zu entwickeln und somit den Radschlupf zu minimieren, in Abhängigkeit von den Eingangssensorsignalen und der abgeschätzten Normalkraft. Die Steuerfunktionen von Block 234 können auf die oben und in der U.S.-Patentschrift 5 454 630 beschriebene Weise umgesetzt werden.

BEISPIEL 2

Nun ist mit Bezug auf Fig. 10 eine zweite Beispielumsetzung dieser Erfindung zum Abschätzen von normalen dynamischen Kräften gezeigt. Die Blöcke 15, 100, 102 und 104 stellen den Empfang von vier Relativpositionssensorsignalen von den Rela tivpositionssensoren, Tiefpaßfilterung und Differenzierung der Signale, um Relativgeschwindigkeitssignale zu entwickeln, und Lieferung dieser Signale an den multiplexten A/D-Eingang des Mikroprozessors 152 dar. An dem Ausgang des A/D-Wandlers 104 ist eine Hochpaßfilterroutine (nicht gezeigt) umgesetzt, um einen Vorgleichstrom in den Relativgeschwindigkeitssigna len zu entfernen, der durch die A/D-Wandlung eingeführt wird.

Die resultierenden Signale auf Leitungen 358, 360, 362 und 364 stellen die vier Körperecken-zu-Rad-Relativgeschwindigkeiten rv₁, rv₂, rv₃ und rv₄ dar, die jeweils getrennten Tief paß- und Bandpaßfiltern geliefert werden, wie mit Bezug auf die Blöcke 300-314 gezeigt. Die Tiefpaßfilter sind konstru iert, um Körperkomponenten von den Relativgeschwindigkeits signalen zu isolieren, beispielsweise Frequenzsignale unter 2 Hz durchzulassen. Die resultierenden Ausgänge von der Tief paßfilterroutine sind Signale, die die Körpereckenabsolutver tikalgeschwindigkeiten darstellen. Die Bandpaßfilter sind konstruiert, um Komponenten von den Relativgeschwindigkeits signalen im Frequenzbereich von 8-15 Hz zu isolieren und Ausgangssignale zu liefern, die die Absolutvertikalgeschwin digkeiten des Fahrzeugrades anzeigen.

Die Ausgänge von den Tiefpaßfiltern 300, 304, 308 und 312 werden den Körperabschätzungs-Kalman-Filtern 152, 154, 156 und 158 geliefert, die oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben sind, um Abschätzungen der Absolutvertikalbeschleunigungen der vier Ecken des Fahrzeugkörpers zu bestimmen. Die Ausgänge der Bandpaßfilter 302, 306, 310 und 314 werden den Radabschätzungs-Kalman-Filterblöcken 128, 130, 132 und 134 von Fig. 2 geliefert, um Ausgangsabschätzungen der Radabsolutver tikalbeschleunigungen zu liefern. Der Beschleunigungsabschät zungsausgang von den Blöcken 316-330 wird Tiefpaßfiltern 332- 346 geliefert, um die Beschleunigungsabschätzungen zu glät ten. Die gefilterten Beschleunigungsabschätzungen werden dann den Abschätzungsblöcken für die dynamische Normalkraft an den Ecken 160, 162, 164 und 166 geliefert, welche die gleichen sind, wie jene, die oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben sind.

Das Flußdiagramm in Fig. 11 stellt eine Modifikation der Auf hängungssystemsteuerungsflußroutine dar, um das in Fig. 10 gezeigte Beispiel dieser Erfindung umzusetzen. Von Block 206 (Fig. 8) schreitet die Routine zu Block 400 fort, wo jedes der Relativgeschwindigkeitssignale tiefpaßgefiltert wird, um die Körperkomponenten des Relativgeschwindigkeitssignals zu erhalten. Ein Beispiel einer diskreten Umsetzung des Tiefpaß filters, das zur Verwendung bei Block 400 geeignet ist, um faßt zwei kaskadierte Tiefpaßfilter erster Ordnung, wie folgt:

H₁(n) = H_arv_i(n)+H_bH₁(n-1),
H₂(n) = H_aH₁(n)+H_bH₂(n-1),

wobei H₁(n) der Ausgang des ersten Tiefpaßfilters ist, rv_i(n) (i = 1, 2, 3, 4) der Relativgeschwindigkeitssignaleingang zu dem Filter ist, H_a und H_b Konstanten für die zwei Filter sind und H₂(n) der Ausgang des zweiten Tiefpaßfilters ist. Bei spielwerte für die Filterkonstanten sind H_a=0,010926 und H_b=0,997009.

Bei Block 402 wird jedes der Relativgeschwindigkeitssignale bandpaßgefiltert, um die Radkomponenten von den Relativge schwindigkeitssignalen zu isolieren. Ein Bandpaßfilter, das zur Umsetzung in Block 402 geeignet ist, ist ein Bandpaßfil ter zweiter Ordnung, das diskret umgesetzt wird als:

H(n) = H_ax(n)-H_ax(n-1)+H_b1H(n-1)+H_b0H(n-²),

wobei x(n) der Filtereingang ist, H_a, H_b1 und H_b2 Filterkon stanten sind, wobei Beispielswerte davon 0,101059, 1,893455 bzw. -0,898844 sein können.

Bei den Blöcken 404 und 406 werden die Körper- und Radbe schleunigungsabschätzungen, wie oben mit Bezug auf Fig. 2 be schrieben, bestimmt. Bei den Blöcken 408, 410 und 412 werden die Körper- und Radbeschleunigungsabschätzungen tiefpaßgefil tert, als Eingänge verwendet, um die dynamischen Normalkräfte zwischen jedem Rad des Fahrzeuges und der Straßenoberfläche abzuschätzen, und an die ABS-Steuerungsvorrichtung ausgege ben, wie oben beschrieben.

BEISPIEL 3

Gemäß einer weiteren Beispielumsetzung dieser Erfindung ver arbeitet die Aufhängungssteuerungsvorrichtung weiter die Ab schätzungen der dynamischen Normalkraft wie folgt, statt daß die Abschätzungen der dynamischen Normalkraft zu der ABS-Steuerungsvorrichtung wie oben übertragen werden. Wenn eine Abschätzung der dynamischen Normalkraft über eine vorbestimm te Schwelle hinausragt, detektiert die Aufhängungssteuerungs vorrichtung diese Spitze und verfolgt die Frequenz der der der Abschätzungsspitzen der dynamischen Kraft über der Schwel le. Die Frequenz der Abschätzungsspitzen steuert einen ABS-Tabellenzeiger. Frequenzen in einem ersten Bereich setzen den Zeiger auf 00 (glatte Straße), Frequenzen in einem zweiten Bereich setzen den Zeiger auf 01 (leichte Buckel auf der Straße), Frequenzen in einem dritten Bereich setzen den Zei ger auf 10 (mittelstarke Buckel auf der Straße) und Frequen zen in einem vierten Bereich setzen den Zeiger auf 11 (starke Buckel auf der Straße).

Das Zeigersignal wird an die ABS-Steuerungsvorrichtung ausge geben, welche das Signal liest und das Zeigersignal verwen det, um Sätze von ABS-Tabellen festzulegen, die den Eintritt und Austritt in das ABS für glatte, gering bucklige, mittel stark bucklige und stark bucklige Straßen steuern. Weiter können die Löse- und Aufbringraten in Abhängigkeit von dem Zeiger festgelegt werden.

Es für Fachleute verständlich, daß die obigen Beispiele eine Fahrzeugchassissystemsteuerung beschreiben, gemäß den Schrit ten, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen einer Ecke eines Fahrzeugkörpers und einem Fahrzeugrad in Abhängigkeit von ei nem Signal von einem Relativpositionssensor bestimmt wird, der zwischen der Fahrzeugkörperecke und dem Fahrzeugrad befe stigt ist; in Abhängigkeit von dem Relativgeschwindigkeits signal ein Körperbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikalbeschleunigung der Ecke des Fahrzeugkörpers an zeigt, in Abhängigkeit von dem Relativgeschwindigkeitssignal ein Radbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das eine Ver tikalbeschleunigung des Fahrzeugrades anzeigt, eine dynami sche Normalkraft zwischen dem Rad und einer Straßenoberfläche in Abhängigkeit von den abgeschätzten Körper- und Radbe schleunigungen abgeschätzt wird, und die abgeschätzte normale dynamische Kraft einer Chassissystemsteuerungsvorrichtung ge liefert wird, worin ein Chassissystemaktuator von einem Steu erbefehl gesteuert wird, der in Abhängigkeit von der abge schätzten dynamischen Normalkraft bestimmt wird.

BEISPIEL 4

Nun stellt mit Bezug auf Fig. 12 das Flußdiagramm eine Bei spielumsetzung davon dar, wie Block 222 in Fig. 8 die Ab schätzungen der dynamischen Normalkraft verarbeitet und aus gibt. Insbesondere liest der Block 430 die Amplituden der Ab schätzungen der linken und rechten vorderen dynamischen Nor malkraft aus einem Speicher in der Aufhängungssteuerungsvor richtung 50. Der Block 432 setzt jede Abschätzungsamplitude der dynamischen Normalkraft in eine von vier Straßenoberflä chenkategorien in der Reihenfolge von der glattesten zur holprigsten, wobei niedrigere Abschätzungen der dynamischen Normalkraft glatten Straßen entsprechen, und höhere Abschät zungen der dynamischen Normalkraft rauhen Straßen entspre chen. Der Block 434 bestimmt dann PWM- (pulsbreitenmodulier te) Ausgangsbefehle mit Tastverhältnissen, die den bei Block 432 bestimmten Kategorien entsprechen. Beispielsweise ein 80 Prozent Tastverhältnis entsprechend der glatten Straßenkate gorie, ein 60 Prozent Tastverhältnis entsprechend der zweit glattesten Kategorie, ein 40 Prozent Tastverhältnis entspre chen der zweitrauhesten Kategorie und 20 Prozent Tastverhält nis entsprechend der rauhesten Kategorie.

Der Block 436 gibt dann die Abschätzungs-PWM-Befehle der dy namischen Normalkraft auf einer seriellen Datenleitung aus, wo sie von der Fahrzeugbremsensteuerungsvorrichtung gelesen werden. In einer Beispielumsetzung wird mit jeder Steuer schleife des Programms eine Abschätzung der dynamischen Nor malkraft zweimal zu der Bremsensteuerungsvorrichtung übertra gen, um eine Fehlerprüfung der empfangenen Daten zu erlauben. In aufeinanderfolgenden Steuerschleifen wird der Ausgang der dynamischen Normalkraft zwischen den PWM-Befehlen entspre chend den Abschätzungen der linken vorderen und rechten vor deren dynamischen Normalkraft abgewechselt.

In der Bremsensteuerungsvorrichtung verifiziert die Bremsen steuerungsvorrichtung, daß die Kommunikation der Normal kraftabschätzung normal ist und filtert dann die Normalkraft abschätzung für jedes Rad. Für jedes Rad wird, wenn das ABS inaktiv ist, ein Normalkraftindex gleich einem ersten Tief paßfilterausgang der Normalkraftsignale für dieses Rad ge setzt. Wenn der Normalkraftindex zunimmt, werden die Rad gleitschwelle oder andere Eintrittskriterien, um in das ABS einzutreten, vergrößert, wodurch der ABS-Eintritt in Abhän gigkeit von Normalkraftabschätzungen für jedes Rad kalibriert wird. Wenn das ABS für ein besonderes Rad aktiv ist, wird der Normalkraftindex gleich einem zweiten Tiefpaßfilterausgang der Normalkraftsignale für dieses Rad gesetzt, wo das zweite Tiefpaßfilter eine geringere Bremsfrequenz als das erste Tiefpaßfilter aufweist. Die Normalkraftabschätzung wird dann verwendet, um ABS-Druckwegnahmen und -Druckaufbringungen zu kalibrieren, so daß, wenn die Normalkraft zunimmt, weniger Druck während einer Wegnahme weggenommen wird, und die Druck aufbringungen aggressiver sind, d. h. die Steuerungsvorrich tung nimmt keine Oberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizien ten, sondern vielmehr eine Oberfläche mit hohem Reibungskoef fizienten an. Ein Fachmann kann die Normalkraftabschätzung verwenden, um die geeigneten Steuervariablen in einem beson deren Bremsensystem zu kalibrieren und somit die hierin be schriebene Steuerung zu erreichen.

BEISPIEL 5

Wie oben erwähnt, können die Verbesserungen der U.S.-Patentanmeldung 08/441369 mit dieser Erfindung verwendet werden, um eine Steuerung eines oder mehrerer Fahrzeugchassissysteme zu erlauben, während sowohl Körperbeschleunigungsmesser als auch Relativpostionssensoren beseitigt werden. Wie in der U.S.-Patentanmeldung 08/441369 beschrieben, können Radgeschwindig keitssensorinformationen verwendet werden, um Signale zu lie fern, die die Körper-zu-Rad-Relativgeschwindigkeit und Kör pereckengeschwindigkeit für jede Ecke des Fahrzeuges anzei gen. Die resultierenden relativen Geschwindigkeits- und Kör pereckengeschwindigkeitssignale werden wie oben beschrieben verwendet, um die dynamische Normalkraft zu berechnen.

Ein Fachmann wird verstehen, daß ein Beispiel dieser Erfin dung, wenn sie in einem Fahrzeug ohne Relativpositionssenso ren verwendet wird, in einem Verfahren ausgeführt wird, das umfaßt, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen einer Ecke eines Fahrzeugkörpers und einem Fahrzeugrad in Abhängigkeit von einem Sensorsignal von einem an dem Rad angebrachten Radrotationsgeschwindigkeitssensor bestimmt wird. In Abhän gigkeit von dem Sensorsignal wird ein Körperbeschleunigungs signal, das eine Vertikalbeschleunigung der Ecke des Fahr zeugkörpers anzeigt, abgeschätzt. In Abhängigkeit von dem Sensorsignal wird ein Radbeschleunigungssignal, das eine Ver tikalbeschleunigung des Fahrzeugrades anzeigt, abgeschätzt. Die dynamische Normalkraft zwischen dem Rad und einer Stra ßenoberfläche wird dann in Abhängigkeit von den abgeschätzten Körper- und Radbeschleunigungen abgeschätzt. Die abgeschätzte normale dynamische Kraft wird einer Chassissystemsteuerungs vorrichtung geliefert, worin ein Chassissystemaktuator von einem Steuerbefehl gesteuert wird, der in Abhängigkeit von der abgeschätzten dynamischen Normalkraft bestimmt wird.

Wie in den obigen Beispielen dargestellt, kann die Fahr zeugchassissystemsteuerung gemäß dieser Erfindung in einer Vielfalt von Chassissystemen umgesetzt werden, und die ver wendeten besondern Systembauteile können irgendwelche von den oben beschriebenen Bauteilen oder andere bekannte Bauteile zum Liefern einer Fahrzeugchassissteuerung sein.

Mit Bezug auf die Fig. 13-21 werden Beispielleistungsda ten, die abgeschätzte Beschleunigungen und dynamische Normal kräfte in einem Beispielsystem mit einem Beschleunigungsmes ser zeigen, mit einem Beispielsystem ohne einen Beschleuni gungsmesser gemäß dieser Erfindung verglichen.

Die Fig. 13 und 14, 15 und 16 stellen für ein beispielhaf tes vorderes rechtes Rad eines Fahrzeuges Daten dar, die ab geschätzte dynamische Normalkraft, abgeschätzte Körper- und Radvertikalbeschleunigungen und gemessene Radgeschwindigkeit während eines Fahrzeugmanövers umfassen, das Bremsen über ei ne Reihe von Buckeln mit sich bringt. Die in den Fig. 13- 16 dargestellten Daten wurden in einem System gemessen und berechnet, das Körperbeschleunigungsmesser verwendet, wie in der U.S.-Patentschrift 5 454 630 beschrieben.

Die Fig. 17-20 zeigen Daten für das gleiche Rad des glei chen Fahrzeuges, welches das Bremsmanöver über die gleiche Reihe von Buckeln wiederholt. Jedoch sind die Daten in den Fig. 17-20 wie oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben be rechnet, welche die Körperbeschleunigungsmesser beseitigt.

Mit Bezug auf Fig. 21 sind Abschätzungen der dynamischen Nor malkraft für ein vorderes rechtes Fahrzeugrad gedruckt, das in einer geraden Linie über eine Eisenbahnspur während eines Aufbringens einer Bremse gefahren worden ist. Die durchgezo gene Linie ist die Abschätzung der dynamischen Normalkraft unter Verwendung eines Körperbeschleunigungsmessers, und die gestrichelte Linie ist die Abschätzung der dynamischen Nor malkraft, die wie hierin beschrieben ohne die Verwendung ei nes Körperbeschleunigungsmessers bestimmt wurde.

Es ist ersichtlich, daß das System ohne Körperbeschleuni gungsmesser Leistungsergebnisse bei Abschätzungen der dynami schen Normalkraft und Abschätzungen der Körper- und Radbe schleunigung liefert, die jenen ähneln, die von dem System erreicht werden, das Körperbeschleunigungsmesser umsetzt. Die Fig. 13-21 stellen dar, daß ein Vorzug, der durch diese Erfindung geliefert wird, eine Steuerung für ein Chassissy stem ist, das keine Körperbeschleunigungsmesser umfaßt, wäh rend es eine auf Abschätzungen der dynamischen Normalkraft basierte Steuerung vorsieht, die mit einem System vergleich bar ist, das auf Körperbeschleunigungsmessern beruht.

In den oben beschriebenen Beispielen werden Abschätzungen der dynamischen Normalkraft verwendet, um ein Chassissystem über eine ABS-Steuerungsvorrichtung zu steuern. Zusätzlich kann es erwünscht sein, andere Fahrzeugchassissysteme in Abhängigkeit von der Computer-Dynamik-Normalkraft zu steuern. Beispiels weise können in einem steuerbaren Dämpfungssystem variabler Kraft Verstärkungsfestlegungen für die Dämpfungsbefehle in Abhängigkeit von den abgeschätzten dynamischen Normalkräften eingestellt werden, um die Radsteuerung und/oder den Körper komfort zu verbessern.

Zusammengefaßt ist eine Fahrzeugchassissystemsteuerung gemäß den Schritten vorgesehen, daß die Relativgeschwindigkeit zwi schen einer Ecke eines Fahrzeugkörpers und einem Fahrzeugrad in Abhängigkeit von einem Sensorsignal von einem von (i) ei nem Relativpositionssensor (15), der zwischen der Fahrzeug körperecke und dem Fahrzeugrad angebracht ist, und (ii) einem Radrotationsgeschwindigkeitssensor (26), der an dem Rad ange bracht ist, bestimmt wird (100); in Abhängigkeit von dem Sen sorsignal ein Körperbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikalbeschleunigung der Ecke des Fahrzeugkörpers anzeigt (152-158); in Abhängigkeit von dem Sensorsignal ein Radbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikal beschleunigung des Fahrzeugrades anzeigt (128-134); eine dy namische Normalkraft zwischen dem Rad und einer Straßenober fläche in Abhängigkeit von den abgeschätzten Körper- und Rad beschleunigungen abgeschätzt wird (160-166); und die abge schätzte normale dynamische Kraft einer Chassissystemsteue rungsvorrichtung geliefert wird (28, 50), worin ein Chassissy stemaktuator (18, 21) durch einen Steuerbefehl gesteuert wird, der in Abhängigkeit von der abgeschätzten dynamischen Normal kraft bestimmt wird.

Claims

1. Fahrzeugchassissystemsteuerverfahren gemäß den Schrit ten, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen einer Ec ke eines Fahrzeugkörpers und einem Fahrzeugrad in Ab hängigkeit von einem Sensorsignal von einem (i) eines Relativpositionssensors (15), der zwischen der Fahr zeugkörperecke und dem Fahrzeugrad angebracht ist, und (ii) eines Radrotationsgeschwindigkeitssensors (26), der an dem Fahrzeugrad angebracht ist, bestimmt wird (100); in Abhängigkeit von dem Sensorsignal ein Kör perbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikalbeschleunigung der Ecke des Fahrzeugkörpers anzeigt (152-158); in Abhängigkeit von dem Sensorsi gnal ein Radbeschleunigungssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugrades an zeigt (128-134); eine dynamische Normalkraft zwischen dem Rad und einer Straßenoberfläche in Abhängigkeit von den abgeschätzten Körper- und Radbeschleunigungen abgeschätzt wird (160-166); und die abgeschätzte nor male dynamische Kraft einer Chassissystemsteuerungs vorrichtung geliefert (28, 50) wird, worin ein Chas sissystemaktuator (18, 21) von einem Steuerbefehl ge steuert wird, der in Abhängigkeit von der abgeschätz ten dynamischen Normalkraft bestimmt wird.

2. Fahrzeugchassissystemsteuerverfahren nach Anspruch 1, das den Schritt umfaßt, daß ein Körpergeschwindig keitssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikalge schwindigkeit der Ecke des Fahrzeugkörpers anzeigt (110).

3. Fahrzeugchassissystemsteuerverfahren nach Anspruch 2, worin der Schritt des Abschätzens des Körpergeschwin digkeitssignals umfaßt, daß Signale, die Körperhub-, -roll- und -neigungsgeschwindigkeiten darstellen (102), in das Körpergeschwindigkeitssignal durch einen Modal-zu-Eckentransformationsprozessor (110) umgewan delt werden.

4. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 3, worin der Modal-zu-Eckentransformationsprozessor fol gende Übertragungsfunktion umfaßt:

5. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 2, die den Schritt umfaßt, daß ein Radvertikalgeschwin digkeitssignal abgeschätzt wird, das eine Vertikalge schwindigkeit des Fahrzeugrades anzeigt (112).

6. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 5, die den Schritt umfaßt, daß ein Relativgeschwindig keitssignal bestimmt wird, das eine Relativvertikalge schwindigkeit zwischen dem Rad und der Ecke des Fahr zeugkörpers in Abhängigkeit von dem Sensorsignal an zeigt (100), worin das Radvertikalgeschwindigkeits signal in Abhängigkeit von einer Summe des Köperge schwindigkeitssignals und des Relativgeschwindigkeits signals bestimmt wird (112).

7. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 2, worin das Körperbeschleunigungssignal mit einem dis kret umgesetzten Kalman-Filter mit fester Konstante abgeschätzt wird (152-158).

8. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 7, worin das diskret umgesetzte Kalman-Filter umfaßt: v(k) = v₁v(k-1)+v₂a(k-1)+v₃y(k),wobei v(k) das abgeschätzte Körpergeschwindigkeits signal für eine gegenwärtige Zeitschleife ist, v(k-1) das abgeschätzte Geschwindigkeitssignal für eine frü here Schleife ist, a(k-1) das abgeschätzte Körperbe schleunigungssignal für die frühere Schleife ist und v₁, v₂ und v₃ normierte Konstanten sind, unda(k) = a₁a(k-1)+a₂[y(k)-v(k-1)],wobei a(k) das abgeschätzte Körperbeschleunigungs signal für die gegenwärtige Zeitschleife ist und a₁ und a₂ normierte Konstanten sind.

9. Fahrzeug- und Chassissystemsteuerung nach Anspruch 2, die den Schritt umfaßt, daß ein Relativgeschwindig keitssignal bestimmt wird, das eine Relativvertikalge schwindigkeit zwischen dem Rad und der Ecke des Fahr zeugkörpers in Abhängigkeit von dem Sensorsignal an zeigt (102), worin der Schritt des Abschätzens des Körpergeschwindigkeitssignals ein Tiefpaßfiltern des Relativgeschwindigkeitssignals umfaßt (300, 304, 308, 312).

10. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 5, die den Schritt umfaßt, daß ein Relativgeschwindig keitssignal bestimmt wird, das eine Relativvertikalge schwindigkeit zwischen dem Rad und der Ecke des Fahr zeugkörpers in Abhängigkeit von dem Sensorsignal an zeigt (102), worin der Schritt des Abschätzens des Radvertikalgeschwindigkeitssignals ein Bandpaßfiltern des Relativgeschwindigkeitssignals umfaßt (302, 306, 310, 314).

11. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 10, worin das Bandpaßfilter Relativgeschwindigkeitssignal frequenzkomponenten in einem 8-15 Hz-Bereich isoliert.

12. Fahrzeugchassissystemsteuerung nach Anspruch 9, worin das Tiefpaßfilter Relativgeschwindigkeitssignal komponenten in einem Frequenzbereich von 0-2 Hz iso liert.

13. Fahrzeugchassissystemsteuervorrichtung mit einem Sensor (15, 26), der ein Sensorsignal liefert, das einen Aufhängungszustand anzeigt, der wenigstens einen von Radgeschwindigkeit und Aufhängungsrelativpo sition umfaßt,
einem Chassissystemaktuator, der in Abhängigkeit von einem Steuerbefehl (18, 21) steuerbar ist,
einer Steuerungsvorrichtung auf Mikroprozessorbasis (50, 28), die das Sensorsignal empfängt und in Abhän gigkeit davon den Steuerbefehl entwickelt, worin die Mikroprozessorsteuerungsvorrichtung umfaßt,

(a) ein Körperfrequenzabschätzungsfilter (152-158), das auf das Sensorsignal anspricht, wobei es einen ab geschätzten Körperabsolutvertikalbeschleunigungssig nalausgang liefert,
(b) ein Radfrequenzabschätzungsfilter (160-166), das auf das Sensorsignal anspricht, wobei es einen abge schätzten Radabsolutvertikalbeschleunigungssignalaus gang liefert, und
(c) eine Abschätzvorrichtung der dynamischen Normal kraft, die auf die abgeschätzten Rad- und Körperabso lutvertikalbeschleunigungen anspricht, die einen abge schätzten Signalausgang der dynamischen Normalkraft (160-166) liefert, worin

der Steuerbefehl auf das abgeschätzte Signal der dyna mischen Normalkraft anspricht.

14. Fahrzeugchassissteuervorrichtung nach Anspruch 13, worin die Mikroprozessorsteuerungsvorrichtung ebenso umfaßt:
einen Differenzierer (100) zum Bestimmen eines Körper zu-Rad-Relativgeschwindigkeitssignals in Abhängigkeit von dem Sensorsignal,
eine Körpermodalgeschwindigkeitsabschätzvorrichtung (102) zum Abschätzen von Körpermodalgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von dem Relativgeschwindigkeitssignal,
einen Modal-zu-Eckensignaltransformator (110) zum Be stimmen eines Körpereckenabsolutvertikalgeschwindig keitssignals in Abhängigkeit von den abgeschätzten Körpermodalgeschwindigkeiten, und
einen Summierer (112-118) zum Summieren des Eckenabso lutvertikalgeschwindigkeitssignals mit dem Relativge schwindigkeitssignal, um ein Radabsolutgeschwindig keitssignal zu bestimmen, worin das Körpereckenabso lutvertikalgeschwindigkeitssignal ein Eingang zu dem Körperfrequenzabschätzungsfilter ist, und das Radabso lutvertikalgeschwindigkeitssignal ein Eingang zu dem Radfrequenzabschätzungsfilter ist.

15. Fahrzeugchassissteuervorrichtung nach Anspruch 13, worin die Mikroprozessorsteuerungsvorrichtung ebenso umfaßt:
einen Differenzierer (102) zum Bestimmen eines Körper zu-Rad-Relativgeschwindigkeitssignals in Abhängigkeit von dem Sensorsignal,
ein Tiefpaßfilter (300, 304, 308, 312), das das Rela tivgeschwindigkeitssignal empfängt und erste Frequenz komponenten des Relativgeschwindigkeitssignals über gibt, die eine Körpereckenabsolutvertikalgeschwindig keit anzeigen,
ein Bandpaßfilter (302, 306, 310, 314), das das Rela tivgeschwindigkeitssignal empfängt und zweite Fre quenzkomponenten des Relativgeschwindigkeitssignals übergibt, die die Radabsolutvertikalgeschwindigkeit anzeigen, worin
die ersten Frequenzkomponenten dem Körperfrequenzab schätzungsfilter geliefert werden, und die zweiten Frequenzkomponenten dem Radfrequenzabschätzungsfilter geliefert werden.

16. Fahrzeugchassissystemvorrichtung nach Anspruch 13, worin der Aktuator ein Anti-Blockier-Bremsenaktuator (18) ist.

17. Fahrzeugchassissystemvorrichtung nach Anspruch 13, worin der Aktuator ein Aufhängungssystemaktuator (21) ist.