DE19822584A1 - Fahrzeugverhaltenssteuerung - Google Patents
FahrzeugverhaltenssteuerungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugverhaltenssteuerung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, in Fahrzeugen elektronische Bremssteuerungen
wie ABS zu verwenden, bei dem die Fahrzeugräder mit Rotationssensoren
versehen sind und dann, wenn festgestellt wird, daß die Raddrehung bei
hohem Bremsdruck aufhört, angenommen wird, daß die Räder auf der
Straßenoberfläche rutschen, woraufhin der Bremsdruck intermittierend auf
gebracht wird. ABS wird bereits weitgehend in Kraftfahrzeugen als ein
System verwendet, das es ermöglicht, ein Fahrzeug während des Bremsens
wirksam zu steuern.
Auch sind Antischleudersysteme als Fahrzeugstabilitätssteue
rungen (VSC) bekannt. Hierbei wird der Kurs, dem der Fahrer zu folgen
beabsichtigt, über den vom Fahrer vorgegebenen Steuerungswinkel einge
lesen und dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit für diesen Kurs zu groß
ist, unabhängig davon, ob der Fahrer das Bremspedal drückt, eine Steue
rung automatisch vorgenommen, bei der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
reduziert wird. Außerdem wird hierbei beispielsweise die Verteilung der
rechten und linken Bremsdrücke in solcher Weise vorgenommen, daß das
Fahrzeug nicht von seinem Kurs abkommt.
Aus JP 63-279976 A1 und JP 2-112755 A1 sind Fahrzeugverhal
tenssteuerungen bekannt, bei denen dann, wenn ein Fahrer ein fahrendes
Fahrzeug steuert und die Richtung, in die das Fahrzeug zeigt, sich
ändert und das Fahrzeug schlingert, dem entgegengewirkt wird. Wenn dies
auftritt, überschreitet der Reifen an einem innenseitigen Rad, das durch
das Steuern herumgeschwenkt wird, die Haftgrenze zur Straßenoberfläche,
so daß dieses Rad abhebt und das Fahrzeug anfängt zu schleudern. Wenn
sich beispielsweise das Fahrzeug in Geradeausfahrt befindet und der
Fahrer nach links steuert, wird sich das Fahrzeug nach rechts neigen.
Unter normalen Bedingungen kurvt das Fahrzeug entsprechend der Steue
rungsvorgabe, wenn jedoch die Steuerungsgeschwindigkeit für die Fahrge
schwindigkeit zu groß ist, neigt das linke Rad zum Schwimmen und zum
Drehen nach rechts, so daß das Fahrzeug in bezug auf die vom Fahrer be
absichtigte Richtung nach rechts fährt. Ein Fahrzeugverhalten dieser Art
ist ein Grund zum Abdriften vom Kurs und im Extremfall zum Überschlagen.
Systeme wurden entwickelt, um den Punkt vorherzusagen, an dem
das Fahrzeug schleudert oder das innenseitige Rad anfängt abzuheben, und
zum Steuern des auf die Räder vor einem derartigen Schleudern oder
Beginnen des Radabhebens aufgebrachten Bremsdrucks. Dies wird erreicht
durch Bestimmen der Größe und Geschwindigkeit der Steuerungsvorgabe, der
Fahrzeuggeschwindigkeit, der Rate der seitlichen Bewegung des Fahrzeugs
und der Änderungsrate der Richtung, in die das Fahrzeug zeigt (d. h. der
Gierungsrate, die die linke Beschleunigung des Fahrzeugs um die senk
rechte Achse darstellt) unter normalen Fahrbedingungen und anschließen
des Verarbeiten dieser Daten, um die Vorhersage zu erzielen. Die Steue
rung des Bremsdrucks, der auf die Räder angewandt wird, verhindert das
Fahrzeug am Schleudern, indem nicht unveränderlich der gleiche Brems
druck auf alle Räder angewandt wird, sondern indem ein größerer oder
kleinerer Bremsdruck auf ein spezielles Rad angewandt wird. Solche
Systeme haben einen Zustand erreicht, daß sie in kommerziellen Systemen
für Kraftfahrzeuge eingebaut sind, wobei detaillierte Studien nicht nur
in bezug auf ihre theoretische Konstruktion und Auslegung, sondern auch
in bezug auf ihre Ökonomie und Lebensdauer durchgeführt wurden. Ein
bekanntes System dieser Art umfaßt das Berechnen der Gierungsrate aus
Parametern, die sich auf die derzeitigen Fahroperationen einschließlich
Steuern und Bremsen und aus Parametern, die sich auf das derzeitige
Fahrzeugverhalten beziehen (d. h. aus Echtzeitparametern) und das auto
matische Steuern der Bremsdrücke für die einzelnen Räder, wenn beurteilt
wird, daß die berechnete Gierungsrate sich an einem Punkt befindet, bei
dem eine Wahrscheinlichkeit zum seitlichen Gleiten besteht, wobei dieser
Punkt vorher für dieses Fahrzeug gespeichert wurde. Diese Wahrschein
lichkeit des seitlichen Gleitens wird auf der Basis einer Übertragungs
funktion aus dem Fahrbetriebseingang und den Fahrverhaltensdaten berech
net, wobei letztere die Ausgänge verschiedener Sensoren sind.
Schnelle Fourier-Transformationen werden in Abschätzungssyste
men mit Übertragungsfunktionen verwendet. Die Fahrbetriebseingangsdaten
und die Verhaltensdaten werden frequenzmäßig analysiert und Fourier-Trans
formationen verwendet, um die Antwort anzunähern. Schnelle Fourier-Trans
formationen lassen sich leicht über einen Allzweckanalysator, der
auf einem Computer installiert ist, vornehmen.
Jedoch haben die schnellen Fourier-Transformationen, die für
die oben genannten Zwecke verwendet wurden, verschiedene Nachteile. Es
werden Daten benötigt, die über relativ große Zeitperioden für nieder
frequente Signale erhalten werden. Die Anzahl von Daten haben eine
Potenz von zwei (8, 16, 32, 64, . . .) und manchmal wird keine geeignete
Anzahl von Daten erhalten. Eine geschlossene Schleife zur Rückkopp
lungssteuerung kann nicht berechnet werden.
In einem Fahrzeug wie einem Lastkraftwagen oder einem Bus
umfassen die Fahrzeugverhaltensdaten Vibrationsfrequenzen mit einer
Komponente von etwa 1/100 eines Hertz. Dementsprechend erhält man kein
praktisches System zur Durchführung der Berechnung in Realzeit während
des Fahrens. Dies ist das Hauptproblem, das die Verwirklichung einer
Fahrzeugverhaltenssteuerung für kommerzielle Fahrzeuge behindert.
Im Falle eines Personenkraftwagens ist, obwohl die Anzahl von
Passagieren variieren kann, das Körpergewicht der Passagiere (beispiels
weise 50 kg pro Person) relativ klein zum Gesamtgewicht des Fahrzeugs
(beispielsweise 2000 kg) und nur eine geringe Anzahl von Leuten wird
mitgenommen. Zusätzlich kommt hinzu, daß die Sitzposition der Passagiere
in einem Personenkraftfahrzeug in einer unteren Schwerpunktsposition
fixiert ist, so daß selbst dann, wenn Berechnungen unter Verwendung
eines Fahrzeugmodells (das die physikalischen Konstanten des Fahrzeugs
enthält) mit festen Sitzanordnungen durchgeführt wird, eine Änderung in
der Anzahl der Passagiere die Genauigkeit und Verläßlichkeit der durch
die Fahrzeugverhaltenssteuerung berechneten Resultate nicht signifikant
beeinträchtigt. Bei einem großen Fahrzeug können sich jedoch die physi
kalischen Eigenschaften des Fahrzeugs entsprechend dem beladenen Zustand
oder entsprechend der Anzahl von mitgenommenen Passagieren und ihren
Sitzpositionen beträchtlich ändern. Beispielsweise wird im Falle eines
Lastkraftwagens das Gesamtgewicht und der Schwerpunkt des Fahrzeugs,
wenn es unbeladen ist, sehr verschieden von dem Fall sein, in dem die
maximale Ladekapazität im wesentlichen ausgeschöpft ist. Die physikali
schen Eigenschaften des Fahrzeugs ändern sich dementsprechend stark, so
daß dann, wenn Berechnungen unter Verwendung eines feststehenden Fahr
zeugmodells durchgeführt werden, unrealistische Werte erhalten werden.
Außerdem sind die Beladezustände eines Lastkraftwagens keines
wegs immer gleich. Das Gewicht der Ladung und ihre Position oder der
Schwerpunkt ändern sich von Fall zu Fall. Im Falle eines großen Omni
busses kann die Anzahl von Passagieren von keinem bis etwa fünfzig
Personen variieren, wobei auch die Position der Passagiere innerhalb des
Fahrzeugs sich von Fall zu Fall ändern kann. Im Falle eines regulären
Linienbusses bedeutet dies, daß die Anzahl und Position von Passagieren
von Haltestelle zu Haltestelle variieren kann. Die Verwendung eines
feststehenden Fahrzeugmodells als Basis für eine Verhaltenssteuerung
kann daher nicht zu einer praktikablen Fahrzeugverhaltenssteuerung
führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugverhaltens
steuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die für
große und insbesondere kommerzielle Fahrzeuge geeignet ist.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 gelöst.
Hierdurch ist es insbesondere möglich, Fahrzeugverhaltens
daten, die viele niederfrequente Komponenten enthalten, auszuwerten.
Unterschiedliche Last- oder Passagieraufkommen werden berücksichtigt.
Hierzu werden anstelle von schnellen Fourier-Transformationen Übertra
gungsfunktionsantworten durch Anwendung einer Autoregression auf die
Daten abgeschätzt, wobei ein autoregressives Modell zum Identifizieren
dynamischer Eigenschaften verwendet wird.
Die schnelle Fourier-Transformationsverarbeitung hat verschie
dene Vorteile, wie die leichte Verfügbarkeit eines Allzweckanalysators
und die schnelle Durchführung. Um jedoch eine vernünftige Auflösung für
niederfrequente Komponenten, d. h. Langzeitkomponenten, zu erhalten, sind
Daten über eine Zeit zu sammeln, die etwa gleich dem Zweifachen des
Zeitintervalls sind. Da beispielsweise Fahrzeugverhaltensdaten im Falle
eines großen Fahrzeugs Frequenzkomponenten von etwa 1/100 Hertz (ent
sprechend einer Periode von 100 sec) enthalten, bedeutet dies, daß eine
Realzeitabschätzung undurchführbar ist. Da im Gegensatz hierzu Auto
regression Abschätzungen retroaktiv macht, indem vergangene Daten durch
Gewichtungskoeffizienten multipliziert werden, werden adäquate Resultate
nacheinander erhalten, so daß sich dies für eine Realzeitsteuerung
eignet. Während bei der Fourier-Transformation als Datenzahl eine Potenz
von zwei, d. h. 2n Daten, erfordert, bietet die Autoregression größere
Freiheit, indem keinerlei Zwang bezüglich der Datenzahl aufgedrängt wird
und Abschätzungen erzeugt werden können, die die Daten verwenden, die zu
einem gegebenen Zeitpunkt vorhanden sind. Ferner ist die Fourier-Trans
formation prinzipiell unbrauchbar zum Liefern von Abschätzungen für eine
geschlossene Schleife oder in anderen Worten in Fällen, in denen die
Steuerung auf einer Rückkopplungsschleife basiert, in der Abschätzungen
unmittelbar zu den Fahrzeugverhaltensdaten zurückgeliefert werden,
während die Autoregression für Abschätzungen in geschlossener Schleife
geeignet sind. Einem Stabilitätssteuersystem werden Fahrbetriebsdaten
(Steuerung, Bremsung, und so weiter) und Fahrzeugverhaltensdaten (die
Ausgänge von an dem Fahrzeug montierten Sensoren) eingegeben und es
schätzt den dynamischen Zustand des Fahrzeugs ab, wobei eine Steuerung
das Fahrzeug mit modifizierten Eingängen beliefert, die durch Modifi
zieren der Fahrbetriebseingänge und von Störungseingängen in Überein
stimmung mit den Abschätzungen durch das Stabilitätssteuersystem erhal
ten werden. Das Stabilitätssteuersystem umfaßt ein numerisches Modell,
das die physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs (Gewicht, Schwer
punkt, Reibkoeffizient der Räder, und so weiter) als numerische Werte
enthält, während ein "Beobachter", der die Fahrbetriebseingänge als
Daten aufnimmt und auf das numerische Modell Bezug nimmt, um in Form von
Übertragungsfunktionen Fahrzeugantworten zu folgern. Außerdem ist eine
Einrichtung vorgesehen, die die Antworten auf der Basis des Autoregres
sionsmodells abschätzt, indem zu jeder Zeit k ein Datum X(k) durch einen
Wert ausgedrückt wird, der erhalten wird durch Multiplizieren eines
vergangenen Datums zu einer Zeit M vor k durch Gewichtungskoeffizienten
A(m), wodurch die Übertragungsfunktionsantworten abgeschätzt werden.
Mathematisch kann dies ausgedrückt werden durch
wobei das Datum X(k) zur Zeit k eine Vektorgröße, M die Anzahl von
Vergangenheitspunkten in retroaktiver Zeit bezogen auf die Zeit von k
aus, A(m) der Gewichtungskoeffizient für die Zeit m und ε(k) der resi
duelle Vektor zur Zeit k ist.
Die Steuereinrichtung, die die modifizierten Eingänge liefert,
kann ein elektronisches Bremssystem (EBS) umfassen, das als Eingänge die
Fahrbetriebseingänge und die Fahrzeugverhaltensdaten empfängt und auto
matisch das Fahrzeug mit modifizierten Fahrbetriebseingängen versorgt.
Das numerische Modell des Fahrzeugs kann in Übereinstimmung
mit dem Gewicht und der Anordnung der hiervon getragenen Ladung oder der
Anzahl der Passagiere und ihrer Sitzpositionen auf den neuesten Stand
gebracht werden. Insbesondere kann dies auf der Basis der Ergebnisse,
die von dem "Beobachter" berechnet wurden, vorgenommen werden.
Automatisches teilweises Updaten des numerischen Modells des
Fahrzeugs ermöglicht es, ein numerisches Modell beizubehalten, das kon
tinuierlich irgendwelche Änderungen in der Ladungsbedingung eines großen
Fahrzeugs oder in der Anzahl der aufgenommenen Passagiere und ihrer
Sitzpositionen nachläuft mit dem Ergebnis, daß die Kriterien zum Ent
scheiden, wann gefährliche Zustände auftreten, immer auf einem geeigne
ten Stand gehalten werden können.
Die Fahrbetriebseingänge, die von dem Stabilitätssteuersystem
verarbeitet werden, können den Bremsdruck und den Steuerungswinkel um
fassen, während die Fahrzeugverhaltensdaten die Ausgangsdaten von Gie
rungsratensensoren, Rollgeschwindigkeitssensoren, Seitenbeschleunigungs
sensoren und Raddrehzahlsensoren umfassen können.
Das elektronische Bremssystem kann ein Antiblockiersystem
(ABS) umfassen, das die Ausgänge der Raddrehzahlsensoren als Fahrzeug
verhaltensdaten und die Bremsdrücke als Fahrbetriebseingänge aufnimmt
und intermittierend Bremsdruck anlegt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten
Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Fahrzeugverhaltenssteuerung.
Fig. 2 dient zur Erläuterung der Bildung eines "Beobachters"
und eines automatischen Updatens eines numerischen Modells für die
Fahrzeugverhaltenssteuerung.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Stabilitäts
steuersystems.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Hardwareausbildung einer Fahr
zeugverhaltenssteuerung.
Fig. 5 zeigt perspektivisch ein Beispiel für die Anordnung von
an einem Fahrzeug montierten Sensoren.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Hardwareausführung bei einem
dreiachsigen Fahrzeug.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Hardwareausführung bei einem
vierachsigen Fahrzeug.
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der normalen
Steuerung.
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Updatens von
Fahrzeugmodellparametern.
Fig. 10(a), (b) und (c) zeigen die Eingangsdatenänderungsrate
des Steuerungswinkels, Gierungsrate und Änderungsrate des Rutschwinkels.
Fig. 11(a) und (b) zeigen ein Beispiel für eine Übertragungs
funktion.
Fig. 12(a) und (b) zeigen ein weiteres Beispiel einer Übertra
gungsfunktion.
Gemäß Fig. 1 wird das Verhalten eines Fahrzeugs 1 durch eine
Fahrzeugverhaltenssteuerung gesteuert, wobei eine Vielzahl von Fahrbe
triebseingängen wie Steuern, Bremsen und Beschleunigen, denen das Fahr
zeug 1 unterworfen wird, zu einer Antwort hierauf als Fahrzeugverhalten
ausgewertet werden. Die Fahrzeugverhaltenssteuerung 2 ist auf dem Fahr
zeug 1 montiert und umfaßt ein Stabilitätssteuersystem 3 und ein elek
tronisches Bremssystem 4, insbesondere ein ABS-System.
Um das Verhalten des Fahrzeugs 1 datenmäßig zu beobachten,
werden Fahrzeugverhaltensdaten von auf dem Fahrzeug 1 montierten Senso
ren 11 ausgegeben. Die Fahrzeugverhaltensdaten umfassen Fahrgeschwindig
keit, Seitenbeschleunigung, Gierungsrate, Rollgeschwindigkeit, Raddreh
zahl, und so weiter.
Nachdem das Stabilitätssteuersystem 3 als Eingänge Fahrbe
triebseingänge und Fahrzeugverhaltensdaten empfängt, schätzt es das
Fahrzeugverhalten voraussagend ab und liefert dieses Ergebnis an das
elektronische Bremssystem 4. Letzteres nimmt die Fahrbetriebseingänge
und Fahrzeugverhaltensdaten sowie zusätzlich den Ausgang des Stabili
tätssteuersystems 3 und schickt einen Ausgang an das Fahrzeug 1, der
automatisch die Fahrbetriebseingänge und Störungseingänge in Richtung
auf sicherere Werte einstellt. Dies bildet einen modifizierten Eingang.
Ein "Beobachter" 5, der zur Abschätzung im Rahmen eines Auto
regressionsmodells verwendet wird, nimmt die Daten für die Fahrbetriebs
eingänge auf und folgert die Fahrzeugverhaltensantworten in Form von
Übertragungsfunktionen. Hierzu verwendet er fahrzeugbezogene Parameter,
die vorher in einem numerischen Modell 6 des Fahrzeugs gespeichert
wurden. Bei der Autoregression wird zu jeder Zeit k das Datum X(k), das
diesen Transferfunktionen zugeordnet ist, durch Werte ausgedrückt, die
durch Multiplizieren von vergangenen Daten zu einer Zeit M vor k mit
Gewichtungskoeffizienten A(m) erhalten werden. Mathematisch wird dies
ausfgedrückt durch
wobei das Datum X(k) zum derzeitigen Zeitpunkt eine Vektorgröße, M die
Anzahl von vergangenen Zeitpunkten, auf die von der Zeit k retroaktiv
Bezug genommen wird, A(m) der Gewichtungskoeffizient zur Zeit m und
ε(k) der residuelle Vektor zur Zeit k ist.
Gemäß Fig. 3 führt eine Verarbeitungseinheit 7 vergleichende
Berechnungen entsprechend einer Vielzahl von Parametern wie Gewicht,
Schwerpunkt und Achsabstand durch, die in dem numerischen Modell 6 ent
halten sind, und berechnet die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines
Vorderradschleuderns, eines Hinterradschleuderns, eines Radabhebens und
so weiter. Diese Wahrscheinlichkeiten werden durch eine Abschätzeinheit
8 abgeschätzt und dann, wenn eine Wahrscheinlichkeit genügend groß ist
und ein vorbestimmtes Kriterium überschreitet, berechnet eine Einheit 9
die Werte der gesteuerten Variablen, die diese Wahrscheinlichkeit auf
eine Sicherheitsstufe reduzieren. Das Ergebnis dieser Berechnung wird an
das elektronische Bremssystem 4 gegeben.
Das elektronische Bremssystem 4, beispielsweise ein ABS-System,
empfängt über eine automatische Sicherheitskontrolleinrichtung
41 die Ergebnisse der Berechnungen durch eine ABS-Berechnungseinrichtung
42, die als ABS-Einrichtung funktioniert, und berechnet Korrekturwerte.
Diese werden als modifizierte oder korrigierte Eingänge an das Fahrzeug
gegeben. Spezifische Steuerbeispiele, die hierdurch angewendet werden,
umfassen das Bremsen nur des linken rückwärtigen Rades oder das Bremsen
aller Räder, jedoch mit einem verminderten Bremsbetrag beim rechten
Vorderrad.
Wenn das Verhalten, das von dem "Beobachter" 5 gefolgert wird,
nicht mit dem tatsächlich durch die Sensoren 11 beobachteten Verhalten
übereinstimmt, werden einige Parameter, die sich auf Fahrzeugeigenschaf
ten beziehen, die in dem numerischen Modell 6 eingestellt sind, automa
tisch auf den neuesten Stand gebracht. Wenn sich beispielsweise das
getragene Gewicht ändert oder wenn die Art der Ladungsanordnung geändert
wird oder wenn die Anzahl von Passagieren oder ihre Sitzposition sich
ändert, werden die Parameter, die die Eigenschaften des Fahrzeugs aus
drücken, nicht länger zum tatsächlichen Verhalten passen. Wenn dies
auftritt, werden die vorher in dem numerischen Modell 6 des Fahrzeugs
gehaltenen Parameter automatisch geändert, so daß sie dem Fahrzeugver
halten entsprechen. Dieses Updaten wird durchgeführt, wenn das Fahrzeug
sicher fährt, d. h. wenn das Fahrzeugverhalten relativ zu den Fahrbe
triebseingängen und den Störungseingängen sich innerhalb sicherer Gren
zen befindet.
Gemäß Fig. 4 ist ein Steuerkreis 51 als eine elektronische
Einrichtung an dem Fahrzeug 1 montiert und umfaßt einen programmge
steuerten Rechnerkreis. Steuerkreis 51 umfaßt insbesondere ein Stabili
tätssteuersystem (VSC), das als Eingänge die Fahrbetriebseingänge und
die Fahrzeugverhaltensdaten empfängt und den dynamischen Zustand des
Fahrzeugs 1 abschätzt und ausgibt. Steuerkreis 51 umfaßt ferner eine
Steuerung, die das Fahrzeug 1 mit modifizierten Eingängen versorgt, die
durch Modifizieren der Fahrbetriebseingänge und der Störungseingänge zu
sichereren Werten hin entsprechend den Abschätzungen ausgegeben von dem
Stabilitätssteuersystem erhalten werden. Das Stabilitätssteuersystem
umfaßt hierbei ein numerisches Modell, das die physikalischen Eigen
schaften des Fahrzeugs als numerische Werte enthält, und einen "Beob
achter", der die Daten der Fahrbetriebseingänge aufnimmt und unter Be
zugnahme auf das numerische Modell die Fahrzeugantworten in Form von
Übertragungsfunktionen folgert, wobei auch ein Mittel vorgesehen ist,
das die Antworten auf der Basis eines Autoregressionsmodells abschätzt,
indem ein Datum X(k), das der Übertragungsfunktion zugeordnet ist, zu
jeder Zeit k durch einen Wert ausgedrückt wird, der durch Multiplizieren
eines vergangenen Datums zu einer Zeit M vor k mit einem Gewichtungs
koeffizienten A(m) zugeordnet ist.
Ein Gierungsratensensor 52, ein Seitenbeschleunigungssensor
53, ein Rollgeschwindigkeitssensor 60 und ein Längsbeschleunigungssensor
61 sind an dem Fahrzeug montiert, wobei ihre verschiedenen Detektions
ausgänge mit dem Steuerkreis 51 verbunden sind. Ein Raddrehzahlsensor 55
ist an jedem der vier Räder 54 angebracht, deren Ausgänge ebenfalls mit
dem Steuerkreis 51 verbunden sind. Bremsdrucksensoren 57 sind an Brems
verstärkungsbetätigern 56 befestigt und mit ihren Ausgängen an den
Steuerkreis 51 angeschlossen, ein Steuerungswinkelsensor 59 ist am
Steuerrad 58 angebracht und mit dem Steuerkreis 51 verbunden. Ein Dreh
zahlsensor 63 ist mit einem Drehzahlregler 62 zum Steuern der Brenn
kraftmaschine verbunden und ausgangsmäßig an den Steuerkreis 51 ange
schlossen. Die verschiedenen Sensoren sind auch in der perspektivischen
Darstellung eines Lastkraftwagens gemäß Fig. 5 eingezeichnet.
Die Fahrzeugverhaltenssteuerung kann nicht nur bei einem zwei
achsigen Fahrzeug gemäß Fig. 4 und 5, sondern auch bei einem drei- oder
vierachsigen Fahrzeug verwendet werden, wie sich aus den Fig. 6 und 7
ergibt.
Bei der dreiachsigen Konstruktion sind jedem Rad 54 der drei
Achsen ein Raddrehzahlsensor 55, ein Bremsverstärkerbetätiger 56 und ein
Bremsdrucksensor 57 zugeordnet, während dies bei der vierachsigen Kon
struktion für jedes Rad 54 der vier Achsen der Fall ist.
Ein Beispiel für den Steuerungsablauf im Steuerkreis 51 ist in
Fig. 8 für den Fall normaler Steuerung gegeben. Fahrzeugverhaltensdaten
werden verwendet und die Berechnung im Rahmen des Autoregressionsmodells
durchgeführt. Hierbei sind die Fahrzeugverhaltensdaten zu jeder Zeit k
ausgedrückt durch einen Wert, der durch Multiplizieren zur Zeit M bevor
k zurückliegender Daten durch Gewichtungskoeffizienten A(m) erhalten
wird. Wenn sich des weiteren die Belastungszustände oder die Anzahl von
Passagieren oder deren Positionen ändern, wird die Steuerung gemäß Fig.
9 durchgeführt und die Parameter des Fahrzeugmodells auf den neuesten
Stand gebracht. Dieses Updaten wird automatisch durch konstantes Über
wachen durchgeführt, ob Änderungen erforderlich sind oder nicht. Hierbei
werden ebenso die Fahrzeugverhaltensdaten durch das Autoregressions
modell erzeugt. Der Update-Modus gemäß Fig. 9 wird in Schritt S9 von
Fig. 8 durchgeführt.
In Fig. 10 sind Beispiele von Eingangsdaten dargestellt, und
zwar in Fig. 10(a) der Steuerungswinkel, in Fig. 10(b) die Gierungsrate
und in Fig. 10(c) der Gleitwinkel. Die Horizontalachse stellt die Zeit
achse (in sec) dar und ist überall die gleiche. Wenn das Steuerrad 58
betätigt wird, wird dies vom Steuerungswinkelsensor 59 festgestellt, der
das in Fig. 10(a) dargestellte Eingangsdatum zum Steuerkreis 51 schickt.
Der Gierungsratensensor 52 stellt die Gierungsrate fest, die mit diesem
Steuervorgang verbunden ist, und schickt das in Fig. 10(b) gezeigte
Eingangsdatum zum Steuerkreis 51. Gleichzeitig stellt der Seitenbe
schleunigungssensor 53 den Gleitwinkel fest und schickt das in Fig.
10(c) dargestellte Eingangsdatum zum Steuerkreis 51. Während Fig. 10(a)
den Eingang darstellt, stellen die Fig. 10(b) und (c) die Antworten in
bezug auf das Verhalten des Fahrzeugs hierzu dar.
Der Steuerkreis 51 berechnet die Übertragungsfunktionen für
dieses Fahrzeug auf der Basis dieser Daten. Eine Übertragungsfunktion
ist eine komplexe Funktion und ein praktischer Weg zu ihrer Darstellung
besteht darin, die Frequenz längs der Horizontalachse aufzuzeichnen und
die Amplitude und Phase längs Vertikalachsen darzustellen. Auf der Basis
eines vergleichbar einfachen Modells stellen sich die Amplitudencharak
teristika als eine gleichförmige Kurve mit Abwärtsneigung nach rechts zu
sich vergrößernden Frequenzen heraus, wobei auch die Phasencharakteri
stika sich als eine nach rechts neigende Kurve darstellen. Fig. 11(a)
und (b) zeigen entsprechend die Frequenzeigenschaften der Amplitude und
Phase der Gierungsrate, während Fig. 12(a) und (b) die Frequenzcharak
teristika von Amplitude und Phase des Gleitwinkels zeigen. Hierbei han
delt es sich um Graphen, die Übertragungsfunktionen darstellen, die auf
der Basis aktueller Daten entsprechend der beschriebenen Fahrzeugverhal
tenssteuerung berechnet wurden.
Wenn Übertragungsfunktionen auf diese Weise bestimmt sind,
wird eine Fahrzeugverhaltenssteuerung folgendermaßen durchgeführt: Die
dynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs werden unter Verwendung dieser
Übertragungsfunktionen berechnet und, wenn eine abnorme Bewegung ein
vorbestimmtes festes Kriterium überschreitend vorhergesagt wird, wird
ein unterschiedlicher Bremsdruck auf jedes Rad ausgeübt, wodurch die
anormale Bewegung des Fahrzeugs unterdrückt wird. Da es sich bei letzte
rem um eine Technik handelt, die üblicherweise bereits in Kraftfahr
zeugen verwendet wird, werden hierzu keine detaillierteren Ausführungen
gemacht. Allerdings werden bei der Anwendung auf ein kommerzielles Fahr
zeug, etwa ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus, die Übertragungsfunk
tionen, die die Fahrzeugansprachen selbst ausdrücken, Änderungen unter
worfen, die Parametern wie Ladebedingungen und Nummer und Anzahl von
Passagieren entsprechen, so daß auf diese Weise die Übertragungsfunk
tionen auf den neuesten Stand gebracht werden.
Bei der in Fig. 11(a) dargestellten gestrichelten Linie han
delt es sich um die vorher in dem numerischen Modell als Übertragungs
funktion gespeicherten Werte. Dieses Modell nimmt eine Standardbelastung
beispielsweise von einem Drittel der maximalen Ladekapazität an. Wenn
nun zusätzliche Ladung vorhanden ist, ändern sich sowohl das Gesamtge
wicht als auch der Schwerpunkt. Als Ergebnis hiervon ist die Antwort des
Fahrzeugs auf den gleichen Steuerungseingang natürlich unterschiedlich,
d. h. die vorab gespeicherte Übertragungsfunktion ist zu ändern. Wenn die
Übertragungsfunktion entsprechend dem Fahrzeugverhalten, wie es an den
Sensoren erscheint, neu berechnet wird, ergibt sich die durchgezogene
Linie von Fig. 11(a), die unterschiedlich von der gestrichelt darge
stellten Linie ist, die die vorab gespeicherte Übertragungsfunktion
darstellt. Wie im Zusammenhang mit Fig. 9 erläutert, wird diese Berech
nung automatisch durchgeführt. Wenn dieser Unterschied, d. h. der gestri
chelte Bereich in Fig. 11(a), größer als eine vorbestimmte Grenze ist,
wird das gespeicherte Modell selbst auf den neuesten Stand gebracht, wie
es durch die durchgezogene Linie dargestellt ist, wobei die neu berech
neten Werte die derzeitigen Bedingungen des Fahrzeugs reflektieren. Dies
wird ebenso automatisch durchgeführt, wie im Zusammenhang mit Fig. 9
erläutert ist. Das automatische Updaten des gespeicherten numerischen
Modells der Übertragungsfunktionen bedeutet, daß eine geeignete Verhal
tenssteuerung durchgeführt werden kann, selbst wenn die Ladung oder die
Anzahl der Passagiere geändert wurde. Dies kann in Realzeit durchgeführt
werden und basiert auf Daten, die während eines kurzen Zeitraums gesam
melt wurden. Hierdurch läßt sich die Fahrsicherheit des Fahrzeugs ver
läßlich steigern.
Claims (5)
1. Fahrzeugverhaltenssteuerung, umfassend
ein Stabilitätssteuersystem (3), das entsprechend Fahrbe triebseingängen und eingegebenen Fahrzeugverhaltensdaten den dynamischen Zustand des Fahrzeugs abschätzt, und
eine Steuerung, die das Fahrzeug mit modifizierten Eingängen versorgt, die durch Modifizieren der Fahrbetriebseingänge und von Stör eingängen zu sichereren Werten hin entsprechend der Abschätzung des Stabilitätssteuersystems erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilitätssteuersystem (3) ein numerisches Modell, das die physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs (1) als numerische Werte enthält, und einen Beobachter (5) aufweist, der Fahrbetriebseingänge als Daten aufnimmt, und auf das numerische Modell Bezug nimmt, um in Form von Übertragungsfunktionen Fahrzeugantworten zu folgern, und eine Ein richtung vorgesehen ist, die das Antworten auf der Basis eines Autore gressionsmodells abschätzt, indem ein Datum X(k), das der Übertragungs funktion zugeordnet ist, zu jeder Zeit k durch einen Wert ausgedrückt wird, der durch Multiplizieren eines vergangenen Datums zu einer Zeit M vor k mit einem Gewichtungskoeffizienten A(m) zugeordnet ist.
ein Stabilitätssteuersystem (3), das entsprechend Fahrbe triebseingängen und eingegebenen Fahrzeugverhaltensdaten den dynamischen Zustand des Fahrzeugs abschätzt, und
eine Steuerung, die das Fahrzeug mit modifizierten Eingängen versorgt, die durch Modifizieren der Fahrbetriebseingänge und von Stör eingängen zu sichereren Werten hin entsprechend der Abschätzung des Stabilitätssteuersystems erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilitätssteuersystem (3) ein numerisches Modell, das die physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs (1) als numerische Werte enthält, und einen Beobachter (5) aufweist, der Fahrbetriebseingänge als Daten aufnimmt, und auf das numerische Modell Bezug nimmt, um in Form von Übertragungsfunktionen Fahrzeugantworten zu folgern, und eine Ein richtung vorgesehen ist, die das Antworten auf der Basis eines Autore gressionsmodells abschätzt, indem ein Datum X(k), das der Übertragungs funktion zugeordnet ist, zu jeder Zeit k durch einen Wert ausgedrückt wird, der durch Multiplizieren eines vergangenen Datums zu einer Zeit M vor k mit einem Gewichtungskoeffizienten A(m) zugeordnet ist.
2. Fahrzeugverhaltenssteuerung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Steuerung, die die modifizierten Eingänge liefert,
ein elektronisches Bremssystem (4) umfaßt, das als Eingänge die Fahr
betriebseingänge und die Fahrzeugverhaltensdaten empfängt und automa
tisch das Fahrzeug (1) mit modifizierten Fahrbetriebseingängen versorgt.
3. Fahrzeugverhaltenssteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel zum teilweisen Updaten des numerischen
Modells auf der Basis der von dem Beobachter (5) berechneten Ergebnisse
vorgesehen sind.
4. Fahrzeugverhaltenssteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Stabilitätssteuersystem (2)
empfangenen Fahrbetriebseingänge Bremsdruck und Steuerungswinkel um
fassen, während die Fahrzeugverhaltensdaten die Ausgangsdaten von einem
Gierungsratensensor (52), einem Rollgeschwindigkeitssensor (60), einem
Seitenbeschleunigungssensor (53) und Raddrehzahlsensoren (55) sind.
5. Fahrzeugverhaltenssteuerung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das elektronische Bremssystem (3) ein Antiblockier
system (ABS) umfaßt, das die Ausgänge der Raddrehzahlsensoren (55) als
die Fahrzeugverhaltensdaten und die Bremsdrücke als Fahrbetriebseingänge
aufnimmt und intermittierend Bremsdruck anlegt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13134797A JP3588226B2 (ja) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | 車両の姿勢制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19822584A1 true DE19822584A1 (de) | 1998-11-26 |
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ID=15055819
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19822584A Ceased DE19822584A1 (de) | 1997-05-21 | 1998-05-20 | Fahrzeugverhaltenssteuerung |
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DE (1) | DE19822584A1 (de) |
HU (1) | HUP9801095A3 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19859966A1 (de) * | 1998-12-29 | 2000-07-13 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeuges |
EP1256499A2 (de) * | 2001-04-24 | 2002-11-13 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Vorrichtung zur Regelung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs |
EP1650062A1 (de) * | 2004-10-23 | 2006-04-26 | DaimlerChrysler AG | Integration eines Fahrzeugmodells mit Echtzeitaktualisierung |
WO2006129820A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle braking/driving force control apparatus |
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1997
- 1997-05-21 JP JP13134797A patent/JP3588226B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-05-15 HU HU9801095A patent/HUP9801095A3/hu unknown
- 1998-05-20 DE DE19822584A patent/DE19822584A1/de not_active Ceased
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Also Published As
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HUP9801095A3 (en) | 2000-02-28 |
HU9801095D0 (en) | 1998-07-28 |
JPH10315940A (ja) | 1998-12-02 |
HUP9801095A2 (hu) | 1999-01-28 |
JP3588226B2 (ja) | 2004-11-10 |
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