DE19735912B4

DE19735912B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen einer Fahrzeugquerneigung

Info

Publication number: DE19735912B4
Application number: DE19735912A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Babbel; Jörg KREFT
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: DE19735912A1

Abstract

Verfahren zum Feststellen einer Fahrzeugquerneigung, dadurch gekennzeichnet, dass
Drehgeschwindigkeiten (ψ •_l , ψ •_r) eines Fahrzeugs um zwei Sensorachsen (3, 4) gemessen werden,
wobei die Sensorachsen (3, 4) gegenüber einer Fahrzeug-Hochachse (2) um unterschiedliche Sensoranstellwinkel (+ε1, –ε2) verkippt sind, und
die Fahrzeugquerneigung (η) aus den gemessenen Drehgeschwindigkeiten (ψ •_l‚ ψ •_r und den Sensoranstellwinkeln (+ε1, –ε2) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Fahrzeugquerneigung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
In Fahrdynamikregelungen (FDR) werden querdynamisch kritische Zustände des Fahrzeugs erkannt und durch eine Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Schlupfs der Fahrzeugräder Regelstrategien verfolgt, um auf unterschiedlichen Fahrbahnen und bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten in Fahrbahnkurven die Stabilität des Fahrzeugs zu gewährleisten. Dabei werden als physikalische Messgrößen insbesondere die Giergeschwindigkeit und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, weiterhin auch der Schlupf der Fahrzeugräder und gegebenenfalls der Lenkradwinkel gemessen. Derartige Fahrdynamikregelungen sind z. B. aus der DE 44 19 650 A1 , der DE 195 03 148 A1 sowie aus der Automobiltechnischen Zeitschrift (ATZ) 1994, Seite 674 ff bekannt.
Bei diesen Verfahren wird jedoch nicht eine mögliche Fahrbahnquerneigung berücksichtigt, die entsprechend eine Fahrdynamikregelung des Fahrzeugs auf einer schiefen Ebene erforderlich machen würde. Somit führt die Verwendung der bekannten Algorithmen mit den gemessenen Querbeschleunigungen zu verfälschten Ergebnissen, was zu Fehlfunktionen der Fahrdynamikregelungen führen kann.
Weiterhin können Wankbewegungen des Fahrzeugaufbaus, d. h. Rollbewegungen des Fahrzeugaufbaus um die Fahrzeug-Längsachse mit der damit verbundenen Veränderung der Sensorrichtung des Querbeschleunigungssensors nicht entsprechend auf die Fahrbahnquerneigung korrigiert werden.
Grundsätzlich können die entsprechenden Messgrößen und Regelungen den tatsächlichen Fahrverhältnissen entsprechend angeglichen werden, wenn die Neigung der Fahrbahn bzw. des Fahrzeugaufbaus bekannt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen einer Fahrzeugquerneigung zu schaffen, die eine einfache und kostengünstige Ermittlung der Fahrzeugquerneigung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 5 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Erfindungsgemäß werden somit zwei Drehratensensoren verwendet, deren Sensorachsen gegenüber einer Fahrzeug-Hochachse um vorgegebene Sensoranstellwinkel um die Fahrzeug-Längsachse, d. h. in Richtung des Fahrbahnneigungswinkels, verkippt sind, wobei aus den gemessenen Drehgeschwindigkeiten um die jeweiligen Sensorachsen und den bekannten Sensoranstellwinkeln die Fahrzeugquerneigung ermittelt werden kann.
Die Fahrzeugquerneigung kann dabei auf einfache Weise ermittelt werden, wenn die beiden Sensorachsen gegenüber der Fahrzeughochachse jeweils um den gleichen Winkel nach links und rechts gegenüber der Fahrzeug-Hochachse verkippt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können dabei nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5 auch zur Bestimmung der Giergeschwindigkeit, d. h. der Drehgeschwindigkeit um die Fahrzeug-Hochachse verwendet werden, so dass gegenüber einem herkömmlichen Messverfahren zur Bestimmung der Giergeschwindigkeit, das einen Drehratensensor verwendet, dessen Sensorachse entlang der Fahrzeug-Hochachse verläuft, lediglich ein zusätzlicher Drehratensensor erforderlich ist.
Schließlich kann erfindungsgemäß nach Anspruch 4 aus dem ermittelten Fahrzeugquerneigungswinkel und einem Einfederungswinkel des Fahrzeugs gegenüber der Fahrbahn die Fahrbahnneigung ermittelt werden.
Die Erfindung wird im folgenden an einer Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Hinteransicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der Ausführungsform auf einer schiefen Ebene.
Ein Fahrzeug 9 fährt auf einer Fahrbahn 7, die gegenüber einer Horizontalen 8 um den Fahrbahnquerneigungswinkel α geneigt ist. Der Fahrzeugaufbau 1 des Fahrzeugs 9 weist dabei gegenüber der Horizontalen 8 einen Fahrzeugquerneigungswinkel η auf. Im Normalfall, bei dem der Fahrzeugaufbau gegenüber der Fahrbahn 7 nicht unsymmetrisch eingefedert ist, liegt der Fahrzeugaufbau 1 parallel zur Fahrbahn 7, so dass der Fahrzeugquerneigungswinkel η gleich dem Fahrbahnquerneigungswinkel α ist: η = α.
Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug 9 zwei Drehratensensoren 5 und 6 auf, deren Sensorachsen 3 und 4 gegenüber einer Fahrzeug-Hochachse 2 um jeweilige Sensoranstellwinkel +ε₁ und –ε₂ verkippt sind. Die Fahrzeug-Hochachse 2 ist gegenüber einer auf der Horizontalen 8 senkrecht stehenden Linie 11 entsprechend ebenfalls um den Fahrzeugquerneigungswinkel η verkippt.
Der linke Drehratensensor 5 und der rechten Drehratensensor 6 messen dabei jeweils eine linke Drehrate ψ •_l und eine rechte Drehrate ψ •_r um jeweiligen Sensorachsen 3 und 4. Aus diesen Signalen lässt sich somit das folgende Gleichungssystem aufstellen, in dem ε1, ε2, ψ •_l und ψ •_r bekannt sind und aus dem ψ • und η bestimmt werden können: ψ •l = ψ •/(cos(η – ε1)) ψ •r = ψ •/(cos(η + ε2))
Aus diesen Gleichungen lassen sich die Giergeschwindigkeit ψ • und der Fahrzeugneigungswinkel η, z. B. durch ein numerisches Verfahren berechnen. Für ε1 = ε2, d. h. wenn die Sensorachsen 3 und 4 gegenüber der Fahrzeug-Hochachse um jeweils den gleichen Winkel ε nach links und rechts verkippt sind, vereinfacht sich das Gleichungssystem zu: ψ •l = ψ •/(cos(η – ε)) (1) ψ •r = ψ •/cos(η + ε)) (2)
Aus dem Quotienten der Gleichungen (1) und (2) ergibt sich mit Hilfe der Additionstheoreme für trigonometrische Funktionen: ψ •l/ψ •r = cos(η + ε)/cos(η – ε) = (cosη cosε – sinη sinε)/(cosη cosε + sinη sinε) = 2/(tanη tanε + 1) – 1, so dass η und ψ • analytisch bestimmt werden können.
Grundsätzlich kann dabei auch z. B. ε1 = 0 und ε2 ungleich 0 gesetzt werden, so dass einer der beiden Drehratensensoren direkt die Giergeschwindigkeit ψ • misst.
Zur weiteren Verwendung in Fahrdynamikregelungen oder anderen Regelverfahren kann dabei der ermittelte Wert der Fahrzeugquerneigung η auch direkt für die Fahrbahnquerneigung α genommen werden, oder es können ungleichmäßige Einfedervorgänge des Fahrzeugs auf der linken und rechten Seite berücksichtigt werden und somit die Fahrbahnquerneigung α aus der Fahrzeugquerneigung η bestimmt werden.

Claims

Verfahren zum Feststellen einer Fahrzeugquerneigung, dadurch gekennzeichnet, dass Drehgeschwindigkeiten (ψ •_l , ψ •_r) eines Fahrzeugs um zwei Sensorachsen (3, 4) gemessen werden, wobei die Sensorachsen (3, 4) gegenüber einer Fahrzeug-Hochachse (2) um unterschiedliche Sensoranstellwinkel (+ε1, –ε2) verkippt sind, und die Fahrzeugquerneigung (η) aus den gemessenen Drehgeschwindigkeiten (ψ •_l‚ ψ •_r und den Sensoranstellwinkeln (+ε1, –ε2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugquerneigung ermittelt wird aus den Gleichungen ψ •l = ψ •/(cos(η – ε1)) ψ •l = ψ •/(cos(η + ε2)).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Voraussetzung, dass der Sensoranstellwinkel ε1, ε2 = 0 gesetzt wird, die Giergeschwindigkeit (ψ •_r) des Fahrzeugs (1) um die Fahrzeughochachse (2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ermittelten Fahrzeugquerneigungswinkel (η) und einem Einfederungswinkel des Fahrzeugs (1) gegenüber der Fahrbahn (7) die Fahrbahnneigung (α) ermittelt wird.
Vorrichtung zum Feststellen einer Fahrzeugquerneigung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Drehratensensoren (5, 6) vorgesehen sind, mittels denen jeweils eine Drehgeschwindigkeit (ψ •_l, ψ •_r) um eine jeweilige Sensorachse (3, 4) gemessen wird, wobei die Sensorachsen (3, 4) gegenüber der Fahrzeughochachse (2) um unterschiedliche Sensoranstellwinkel (+ε1, –ε2) verkippt sind, und ein Fahrzeugquerneigungswinkel (η) aus den gemessenen Drehgeschwindigkeiten (ψ •_l, ψ •_r) und den Sensoranstellwinkeln (+ε1, –ε2) ermittelbar ist.