DE19822584A1 - Fahrzeugverhaltenssteuerung - Google Patents

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.

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.