DE19859966A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeuges - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung eines FahrzeugesInfo
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Abstract
Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeuges. Zu diesem Zweck enthält die Vorrichtung erste Ermittlungsmittel, mit denen wenigstens zwei Fahrzeugbewegungsgrößen, die die Fahrzeugbewegung, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, beschreiben, ermittelt werden. Ferner enthält die Vorrichtung zweite Ermittlungsmittel, mit denen für jede der Fahrzeugbewegungsgrößen eine charakteristische Größe ermittelt wird. Dabei enthalten die zweiten Ermittlungsmittel Anpassungsmittel, mit denen die zeitlichen Verläufe der charakteristischen Größen an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden. Außerdem enthält die Vorrichtung Reglermittel, mit denen wenigstens in Abhängigkeit der Fahrzeugbewegungsgrößen und der charakteristischen Größen Eingriffsgrößen ermittelt werden, die Aktuatormitteln zur Durchführung von wenigstens Bremseneingriffen und/oder Motoreingriffen, mit denen das Fahrzeug stabilisiert wird, zugeführt werden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Stabilisierung eines Fahrzeuges. Solche Vorrichtungen
und Verfahren sind aus dem Stand der Technik in vielerlei
Modifikationen bekannt.
Aus dem SAE-Paper 973284 "Vehicle Dynamics Control for Com
mercial Vehicles" ist eine Vorrichtung zur Stabilisierung
eines als Fahrzeuggespann ausgeführten Nutzfahrzeuges, wel
ches aus einem Zugfahrzeug und einem Auflieger besteht, be
kannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Schwimmwinkel und die
Gierrate des Zugfahrzeuges und der sich zwischen dem Zug
fahrzeug und dem Auflieger einstellende Knickwinkel gere
gelt. Hierzu wird jeweils eine Regelabweichung zwischen den
Istwerten und den Sollwerten für den Schwimmwinkel, die
Gierrate und den Knickwinkel ermittelt. In Abhängigkeit die
ser Regelabweichungen werden Motoreingriffe und/oder Brem
seneingriffe zur Stabilisierung des Fahrzeuggespannes durch
geführt.
Aus der in der Automobiltechnischen Zeitschrift (ATZ) 96,
1994, Heft 11, auf den Seiten 674 bis 689 erschienen Veröf
fentlichung "FDR - Die Fahrdynamikregelung von Bosch" wird
eine entsprechende Stabilisierungsvorrichtung für Personen
kraftwagen beschrieben. Bei dieser Stabilisierungsvorrich
tung werden bei der Regelung lediglich die Gierrate und der
Schwimmwinkel des Fahrzeuges berücksichtigt.
Weder die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur
Stabilisierung des Fahrzeuggespannes noch die aus dem Stand
der Technik bekannte Vorrichtung zur Stabilisierung des Per
sonenkraftwagens sieht vor, die zeitlichen Verläufe der
Sollwerte für die zu regelnden Größen an das Fahrzeugverhal
ten anzupassen. Dadurch ergibt sich folgender Nachteil:
Führt der Fahrer eines Fahrzeuges beispielsweise eine Lenk
bewegung aus, so vergeht erfahrungsgemäß eine gewisse Zeit
dauer, bis das Fahrzeug dieser Lenkbewegung folgt und bei
spielsweise die gewollte Kurvenfahrt ausführt, d. h. den auf
grund der Lenkbewegung initialisierten stationären bzw. ein
geschwungenen Zustand erreicht bzw. einnimmt. Wenn nun die
Sollwerte mittels entsprechender Fahrzeugmodelle, die den
stationären Zustand beschreiben, in Abhängigkeit des Lenk
winkels ohne zeitliche Anpassung ermittelt werden, so liegen
von Anfang an für die Sollwerte die Werte des stationären
Zustandes vor. Da aber der momentane Istzustand des Fahrzeu
ges, zumindest unmittelbar nach Einleitung der Lenkbewegung,
noch nicht dem stationären Zustand entspricht, so liegt eine
Regelabweichung vor, die fälschlicherweise zu Regeleingrif
fen führt, die nicht erforderlich sind, und die bei einer
Anpassung der zeitlichen Verläufe der Sollwerte an das Fahr
zeugverhalten nicht ausgeführt werden würden.
Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, bestehende Vorrichtungen bzw. Verfahren zur Stabili
sierung von Fahrzeugen bzgl. der Bildung der Regelabweichung
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw.
durch die des Anspruchs 15 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält erste Ermittlungs
mittel, mit denen wenigstens zwei Fahrzeugbewegungsgrößen,
die die Fahrzeugbewegung, insbesondere in Fahrzeugquerrich
tung, beschreiben, ermittelt werden. Diese Fahrzeugbewe
gungsgrößen entsprechen den vorstehend aufgeführten Istwer
ten. Darüber hinaus enthält die Vorrichtung zweite Ermitt
lungsmittel, mit denen für jede der Fahrzeugbewegungsgrößen
eine charakteristische Größe, die dem vorstehend erwähnten
Sollwert entspricht, ermittelt wird. Die charakteristischen
Größen beschreiben das vom Fahrer gewünschte Fahrzeugverhal
ten. Ferner sind Reglermittel vorhanden, mit denen wenig
stens in Abhängigkeit der Fahrzeugbewegungsgrößen und der
charakteristischen Größen Eingriffsgrößen ermittelt werden.
Diese Eingriffsgrößen werden Aktuatormitteln zur Durchfüh
rung von wenigstens Bremseneingriffen und/oder Motoreingrif
fen, mit denen das Fahrzeug stabilisiert wird, zugeführt.
Um eine Verbesserung bzgl. der Bildung der Regelabweichung
zu erzielen, weisen die zweiten Ermittlungsmittel Anpas
sungsmittel auf, mit denen die zeitlichen Verläufe der cha
rakteristischen Größen an das Fahrzeugverhalten angepaßt
werden. D. h. bei der Bildung der charakteristischen Größen
wird berücksichtigt, daß das Fahrzeug nicht sofort den sta
tionären Zustand einnimmt, sondern diesen erst nach einer
gewissen Zeitdauer einnimmt.
Da die charakteristischen Größen auch, d. h. nach einer ge
wissen Zeitdauer, den stationären Zustand des Fahrzeuges be
schreiben sollen, enthalten die zweiten Ermittlungsmittel
vorteilhafterweise Bestimmungsmittel, mit denen Endwerte für
die charakteristischen Größen ermittelt werden. Diese End
werte entsprechen den Werten der Fahrzeugbewegungsgrößen,
die in dem stationären Zustand des Fahrzeuges vorliegen. Die
Endwerte werden den Anpassungsmitteln zugeführt und die cha
rakteristischen Größen werden in Abhängigkeit dieser Endwer
te ermittelt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Endwerte we
nigstens in Abhängigkeit einer Lenkwinkelgröße, die den für
das Fahrzeug eingestellten Lenkwinkel beschreibt, und einer
Geschwindigkeitsgröße, die die Geschwindigkeit des Fahrzeu
ges beschreibt, ermittelt werden. Bei der Geschwindigkeit
des Fahrzeuges handelt es sich vorteilhafterweise um die Ge
schwindigkeit des Zugfahrzeuges.
Aus den vorstehenden Überlegungen folgt, daß die zeitlichen
Verläufe der charakteristischen Größen dergestalt mit den
Anpassungsmitteln an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden,
daß die charakteristischen Größen vorteilhafterweise erst
nach einer vorgegebenen, für das Fahrzeug charakteristischen
Zeitdauer, den jeweiligen Endwert erreichen.
Bzgl. der für das Fahrzeug charakteristischen Zeitdauer ha
ben sich zwei Vorgehensweisen als vorteilhaft erwiesen: Ent
weder ist die Zeitdauer fest vorgegeben oder die Zeitdauer
wird wenigstens in Abhängigkeit einer das Fahrzeugverhalten
beschreibenden Größe ermittelt.
Für die Anpassung der zeitlichen Verläufe der charakteristi
schen Größen bieten sich vorteilhafterweise ebenfalls zwei
Vorgehensweisen an. Entweder werden mit den Anpassungsmit
teln die zeitlichen Verläufe aller charakteristischen Größen
in gleicher Weise an das Fahrzeugverhalten angepaßt. In die
sem Fall ist die Zeitdauer, nach der die charakteristischen
Größen den jeweiligen Endwert erreichen, für alle charakte
ristischen Größen gleich. Diese Vorgehensweise ist dann an
wendbar, wenn das Fahrzeug für sämtliche Fahrzeugbewegungs
größen, für die die Regelung durchgeführt wird, das selbe
zeitliche Verhalten, was das Einnehmen des stationären Zu
standes angeht, zeigt. Oder es wird mit den Anpassungsmit
teln der zeitliche Verlauf jeder einzelnen charakteristi
schen Größe gesondert an das Fahrzeugverhalten angepaßt. In
diesem Fall ist die Zeitdauer für jede charakteristische
Größe verschieden. Diese Vorgehensweise ist dann erforder
lich, wenn das Fahrzeug für die Fahrzeugbewegungsgrößen, für
die die Regelung durchgeführt wird, unterschiedliches zeit
liches Verhalten zeigt.
Vorteilhafterweise sind die Anpassungsmittel als Filtermit
tel ausgebildet, mit denen über die Vorgabe einer Filterkon
stante die zeitlichen Verläufe der charakteristischen Größen
beeinflußt werden.
Von besonderem Vorteil hat es sich erwiesen, wenn als Fil
termittel ein Allpaßfilter verwendet wird. Mit Hilfe eines
Allpaßfilters kann die Phase und somit der zeitliche Verlauf
der charakteristischen Größe verändert werden, ohne daß da
bei der Wert, d. h. die Amplitude der charakteristischen Grö
ße verändert wird. Entsprechendes gilt, wenn als Filtermit
tel ein Tiefpaßfilter verwendet wird, welches eine sehr
kleine Grenzfrequenz aufweist.
Wie bereits ausgeführt, werden die Endwerte wenigstens in
Abhängigkeit einer Lenkwinkelgröße und einer Geschwindig
keitsgröße ermittelt. Hierfür kommen Fahrzeugmodelle bzw.
mathematische Modelle zum Einsatz. Dabei wird ein Teil der
in diesen Modellen verwendeten Parameter wenigstens in Ab
hängigkeit von Fahrzeuggrößen und/oder Fahrzeugparametern
ermittelt.
Vorteilhafterweise gehen als Fahrzeuggrößen wenigstens eine
Massengröße und/oder wenigstens eine Schwerpunktslagengröße
ein. Somit ist sichergestellt, daß bei der Ermittlung der
charakteristischen Größen der Einfluß unterschiedlicher Be
ladung berücksichtigt wird. D. h. es werden Veränderungen des
Fahrzeugzustandes erkannt und in der Regelung berücksich
tigt. Bei einem Fahrzeuggespann werden vorteilhafterweise
sowohl für das Zugfahrzeug als auch für den Anhänger bzw.
Auflieger jeweils eine Massengröße bzw. eine Schwerpunktsla
gengröße ermittelt. Als Fahrzeugparameter gehen Geometriepa
rameter und/oder Reifenseitensteifigkeitsgrößen ein, da bei
de auch einen nicht unerheblichen Einfluß auf das Fahrzeug
verhalten haben.
Die in der Vorrichtung enthaltenen Reglermittel weisen ver
schiedene Einzelregler auf. Dabei ist solch ein Reglerkon
zept realisiert, bei dem zumindest einer dieser Einzelregler
die anderen beeinflußt, und/oder von denen einer dieser Reg
ler den anderen übergeordnet ist. Dieses Konzept hat den
Vorteil, daß für die beeinflußten bzw. die untergeordneten
Einzelregler auf bewährte Einzelregler zurückgegriffen wer
den kann.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest
für einen Teil der Endwerte eine Begrenzung ihres Wertes
durchgeführt wird. Die Begrenzung wird in Abhängigkeit einer
Querbeschleunigungsgröße, die die auf das Fahrzeug wirkende
Querbeschleunigung beschreibt und/oder in Abhängigkeit einer
Längsbeschleunigungsgröße, die die auf das Fahrzeug wirkende
Längsbeschleunigung beschreibt, oder in Abhängigkeit einer
Reibwertgröße, die den momentan vorliegenden Reibwert zwi
schen Fahrbahn und Reifen beschreibt, oder in Abhängigkeit
von Radkraftgrößen, die die auf die Räder des Fahrzeuges
wirkenden Kräfte beschreiben, durchgeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl bei Einzelfahr
zeugen als auch bei Fahrzeuggespannen eingesetzt werden.
Handelt es sich bei dem Fahrzeug, bei dem die erfindungsge
mäße Vorrichtung eingesetzt wird, um ein Fahrzeuggespann,
welches aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bzw. Auf
lieger besteht, so werden in diesem Fall mit den ersten Er
mittlungsmitteln drei Fahrzeugbewegungsgrößen ermittelt.
Zwei dieser Fahrzeugbewegungsgrößen beschreiben das Verhal
ten des Zugfahrzeuges und eine dieser Fahrzeugbewegungsgrö
ßen beschreibt die Lage und/oder das Verhalten des Anhängers
bzw. Aufliegers bzgl. des Zugfahrzeuges. Konkret wird in
diesem Fall als eine erste Fahrzeugbewegungsgröße eine Gier
geschwindigkeitsgröße, die die Giergeschwindigkeit des Zug
fahrzeuges beschreibt, und/oder als eine zweite Fahrzeugbe
wegungsgröße eine Schwimmwinkelgröße, die den Schwimmwinkel
des Fahrzeuges beschreibt, und/oder als eine dritte Fahr
zeugbewegungsgröße eine Knickwinkelgröße, die den sich zwi
schen Zugfahrzeug und Anhänger bzw. Auflieger einstellenden
Knickwinkel beschreibt, ermittelt.
Handelt es sich bei dem Fahrzeug, bei dem die erfindungsge
mäße Vorrichtung eingesetzt wird, um ein Einzelfahrzeug, so
werden als Fahrzeugbewegungsgrößen eine Giergeschwindig
keitsgröße und/oder eine Schwimmwinkelgröße ermittelt.
An dieser Stelle sei festgehalten, wie der Schwimmwinkel ei
nes Fahrzeuges geometrisch definiert ist: Der Schwimmwinkel
eines Fahrzeuges ist der Winkel zwischen der Richtung der
Fahrzeuggeschwindigkeit im Schwerpunkt des Fahrzeuges und
der Fahrzeuglängsachse.
Von Vorteil kann es auch sein, wenn die erfindungsgemäße
Vorrichtung eine Anhänger- bzw. Aufliegererkennung enthält,
mit der selbständig erkannt wird, ob ein Anhänger bzw. Auf
lieger an das Zugfahrzeug angekoppelt ist.
Vorteilhafterweise bieten sich zur Stabilisierung des Fahr
zeuges neben den bereits aufgeführten Bremseneingriffen und
Motoreingriffen auch Eingriffe in das Fahrwerk oder das in
das Getriebe an.
Weitere Vorteile sowie vorteilhafte Ausgestaltungen können
den Unteransprüchen, wobei auch eine beliebige Kombination
der Unteransprüche denkbar ist, der Zeichnung sowie der Be
schreibung des Ausführungsbeispiels entnommen werden.
Die Zeichnung besteht aus den Fig. 1 bis 5. Fig. 1 zeigt
ein Fahrzeuggespann, bei dem die erfindungsgemäße Vorrich
tung eingesetzt wird. In Fig. 2 ist das der Vorrichtung zu
grundeliegende Regelungsmodell dargestellt. In den Fig. 3
und 5 sind in unterschiedlichen Detailliertheitsgraden die
der Erfindung zugrundeliegende Regelstruktur dargestellt.
Fig. 4 zeigt einen Aufbau des Reglers.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeuggespann, welches aus einem Zug
fahrzeug 101 und einem Auflieger 102 besteht. Das Zugfahr
zeug 101 und der Auflieger 102 stehen über nicht dargestell
tes Drehgelenk, für gewöhnlich ein Königszapfen, in Wirkver
bindung.
Dem Ausführungsbeispiel liegt ein Sattelzug als Fahrzeugge
spann zugrunde. Dies soll keine Einschränkung darstellen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in entsprechender Weise
auch für ein Fahrzeuggespann anwendbar, welches aus einem
Zugfahrzeug und einem Deichselanhänger besteht. Ebenso ist
die erfindungsgemäße Vorrichtung in entsprechender Weise
auch für ein Einzelfahrzeug anwendbar.
Das Zugfahrzeug 101 weist Räder 105zij auf, denen Aktuatoren
zur Durchführung von Bremseingriffe zugeordnet sind. Bei der
Schreibweise 105zij gibt der Index z an, daß es sich um die
Räder des Zugfahrzeuges handelt. Der Index i gibt an, ob es
sich um eine Vorderachse (v) oder um eine Hinterachse (h)
handelt. Durch den Index j wird angezeigt, ob es sich um ein
rechtes (r) bzw. um ein linkes (1) Fahrzeugrad handelt. Der
Auflieger 102 weist Räder 105axj auf. Mit dem Index a wird
angezeigt, daß es sich um Räder des Aufliegers handelt. Der
Index x zeigt an, zu welcher Achse des Aufliegers das jewei
lige Rad gehört. Je näher die Fahrzeugachse der rückwärtigen
Berandung des Aufliegers ist, desto höher ist der Wert die
ses Indexes. Der Index j hat dieselbe Bedeutung wie im Zu
sammenhang mit dem Zugfahrzeug. Bei allen Größen bzw. Kompo
nenten, bei denen die Indizes a, i, j, x sowie z verwendet
werden, haben sie dieselbe Bedeutung.
An dieser Stelle sei bemerkt, daß die in Fig. 1 dargestell
te Anzahl der Räder des Zugfahrzeuges bzw. des Aufliegers
sowie die in Fig. 1 dargestellte Anzahl der Achsen keine
einschränkende Wirkung auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
hat. In entsprechender Weise können auch anstatt der in
Fig. 1 dargestellten Einzelräder teilweise Zwillingsräder
verwendet werden.
In Fig. 1 ist für das Zugfahrzeug dessen Längsachse 103
eingezeichnet. In entsprechender Weise ist für den Auflieger
dessen Längsachse 104 eingezeichnet. Wie Fig. 1 zu entneh
men ist, schließen die beiden Längsachsen 103 bzw. 104 einen
Winkel deltapsi ein, der als Knickwinkel bezeichnet wird. Je
nach dem, wie weit der Auflieger bezogen auf das Zugfahrzeug
ausgelenkt ist, ist der Knickwinkel deltapsi unterschiedlich
groß.
Außerdem sind in Fig. 1 das Fahrverhalten des Zugfahrzeuges
beschreibende Größen, wie die Längsbeschleunigung ax, die
Querbeschleunigung ay, die Gierrate omegaz sowie der für das
Zugfahrzeug eingestellte Lenkwinkel deltaz eingezeichnet.
Nachfolgend wird auf Fig. 2 eingegangen, in der das der er
findungsgemäßen Vorrichtung zugrundeliegende Regelungsmodell
dargestellt ist. Dieses Regelungsmodell enthält zwei Regel
schleifen, eine übergeordnete, die ausgehend vom Fahrer 204
gebildet wird und eine untergeordnete, die ausgehend von der
erfindungsgemäßen Regelstruktur 201 gebildet wird.
Mit 206 ist ein Fahrzeug dargestellt. Wie Fig. 2 zu entneh
men ist, wirken auf das Fahrzeug unter anderem Umweltein
flüsse, wie beispielsweise Seitenwind, Fahrbahnbeschaffen
heiten oder der Fahrbahnverlauf ein. Diese Umwelteinflüsse
erfährt auch der Fahrer 204. Durch diese Umwelteinflüsse
wird das Fahrzeugverhalten beeinflußt. Weitere Einflußnahmen
werden im folgenden noch vorgestellt. Das Fahrzeugverhalten,
beispielsweise das Wanken des Fahrzeuges bei Seitenwind, er
fährt auch der Fahrer. Gleichzeitig wird das Fahrzeugverhal
ten auch durch Sensoren 205b erfaßt. Dabei sollen in erster
Linie mit Hilfe eines Gierratensensors die Gierrate omegaz
des Zugfahrzeuges, mit Hilfe eines Querbeschleunigungssen
sors die Querbeschleunigung ay des Zugfahrzeuges, mit Hilfe
von Raddrehzahlsensoren die Radgeschwindigkeiten vrad sowohl
der Räder des Zugfahrzeuges als auch der des Aufliegers so
wie mit Hilfe eines geeigneten Sensormittels auch der Knick
winkel deltapsi erfaßt werden. Die Längsbeschleunigung ax
des Zugfahrzeuges kann entweder in bekannter Weise aus den
Radgeschwindigkeiten ermittelt oder mit Hilfe eines geeigne
ten Beschleunigungssensors erfaßt werden. Die mit Hilfe der
Sensoren 205b erfaßten Größen werden der Regelstruktur 201
zugeführt.
Aufgrund der Umwelteinflüsse und des Fahrzeugverhaltens,
welche der Fahrer erfährt bzw. welche auf den Fahrer wirken,
gibt er durch Betätigung des Lenkrades einen Lenkwinkel del
taz, durch Betätigung des Gaspedals ein Motormoment MMot und
durch Betätigung des Bremspedals einen Vordruck PB vor. Die
se vom Fahrer vorgegebenen Größen werden mit Hilfe von Sen
soren 205a erfaßt. Dabei wird der Lenkwinkel beispielsweise
mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors erfaßt. Das vom Fahrer
eingestellte Motormoment kann aus der Gaspedalstellung, die
beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Wegsensors oder
Potentiometers erfaßt wird, hergeleitet werden. Der vom Fah
rer eingestellte Vordruck wird mit Hilfe eines Drucksensors
erfaßt. Die mit Hilfe der Sensoren 205a erfaßten Größen wer
den sowohl den im Fahrzeug 206 enthaltenen Aktuatoren 202
als auch der Regelstruktur 201 zugeführt.
Der Block 202 enthält verschiedene Aktuatoren. Zum einen
enthält er den Rädern des Zugfahrzeuges bzw. den Rädern des
Aufliegers zugeordnete Bremsen. Zum anderen enthält er Mit
tel, mit denen der Vortrieb beeinflußbar ist, d. h. mit denen
beispielsweise Motoreingriffe durchführbar sind. Je nachdem,
um welche Art von Brennkraftmaschine es sich handelt, sind
dies Mittel zur Beeinflussung des Drosselklappenwinkels, des
Zündzeitpunktes oder der zugeführten Kraftstoffeinspritzmen
ge. Darüber hinaus können die Aktuatoren auch Mittel zur Be
einflussung der Lenkung enthalten, was in Fig. 2 dadurch
angedeutet ist, daß Block 202 eine Größe deltaz' an den
Block 203 ausgibt. Außerdem kann der Block 202 auch einen
Retarder umfassen.
Die Regelstruktur 201 ermittelt in Abhängigkeit der ihr zu
geführten Größen und gemäß der in ihr implementierten Rege
lung Größen deltaMMot sowie deltaPBrad, die ebenfalls der
Aktuatorik 202 zugeführt werden. Dabei wird in Abhängigkeit
der Größe deltaMMot der Vortrieb und in Abhängigkeit der
Größe deltaPBrad die Bremsen einzelner Räder beeinflußt.
Hierbei ist folgende Vorgehensweise vorgesehen: Nimmt der
Fahrer Eingriffe vor, d. h. sind die Größen PB, MMot bzw.
deltaz vorhanden, so werden im Block 202 diesen Größen die
von der Regelstruktur 201 erzeugten Größen beispielsweise
additiv überlagert. Liegen dagegen keine Eingriffe des Fah
rers vor, d. h. liegen keine Größen PB, MMot bzw. deltaz vor,
so werden die Eingriffe lediglich in Abhängigkeit der von
der Regelstruktur 201 erzeugten Größen deltaMMot bzw. del
taPBrad durchgeführt.
Mit der Zuführung der Größen PBrad, MMot' sowie deltaz' aus
gehend vom Block 202 auf den Block 203 wird angedeutet, daß
durch die mit Hilfe der Aktuatoren 202 durchgeführten Ein
griffe die Fahrzeugdynamik, genauer die Längs- bzw. die
Querdynamik des Fahrzeuges beeinflußt wird. Durch die mit
dem Strich versehene Schreibweise Mmot' bzw. deltaz' wird
angedeutet, daß die von den Aktuatoren ausgeführten Eingrif
fe eventuell andere sein können als die vom Fahrer vorgege
benen. Sofern das Fahrzeug mit einem Retarder ausgestattet
ist, können mit der Aktuatorik 202 auch Retardereingriffe
zur Beeinflussung der Fahrzeugdynamik durchgeführt werden.
An dieser Stelle sei auf folgendes hingewiesen: Die bei den
Größen PBrad sowie deltaPBrad verwendete Bezeichnung "rad"
weist darauf hin, daß einzelne Räder individuell beeinflußt
werden können. Darüber hinaus handelt es sich bei Fig. 2 um
eine schematische Darstellung zur Beschreibung des der er
findungsgemäßen Vorrichtung zugrundeliegenden Regelungsmo
dells. D. h. einzelne der in Fig. 2 dargestellten Blöcke
entsprechen nicht direkt einem technischen Äquivalent. Dies
gilt beispielsweise für den Block 203.
Im Zusammenhang mit Fig. 2 ist auch denkbar, daß ausgehend
von der Regelstruktur 201 Eingriffe in ein Lenksystem durch
geführt werden. Auf eine entsprechende Darstellung in Fig.
2, d. h. auf eine entsprechende Ausgabe von Größen durch die
Regelstruktur wurde allerdings verzichtet. In den noch zu
beschreibenden Fig. 3 bis 5 wurde auf die Berücksichti
gung eines Lenksystems verzichtet. Dies soll allerdings kei
ne Einschränkung darstellen. Es können durchaus auch solche
Regelstrukturen zum Einsatz kommen, die eine solche Einfluß
nahme vorsehen.
In Fig. 3 ist die Regelstruktur 201 detaillierter darge
stellt. Die mit Hilfe der Sensoren 205a erzeugten Signale
bzw. Größen Sxa, die den Fahrerwunsch darstellen, werden so
wohl einem Block 301 als auch den Aktuatoren 202 zugeführt.
Die abkürzende Schreibweise Sxa steht dabei stellvertretend
für die Signale bzw. Größen, die Fig. 2 im Zusammenhang mit
den Sensoren 205a zu entnehmen sind. Die mit Hilfe der Sen
soren 205b erzeugten Signale bzw. Größen Sxb, die das Fahr
zeugverhalten darstellen, werden dem Block 301 zugeführt.
Die abkürzende Schreibweise Sxb steht in diesem Fall für die
Signale bzw. Größen, die Fig. 2 im Zusammenhang mit den
Sensoren 205b zu entnehmen sind.
Block 301 stellt die in der Regelstruktur 201 enthaltene Si
gnalverarbeitung dar, die Filtermittel und Schätzmittel um
faßt. Mit Hilfe der Filtermittel wird zumindest ein Teil der
mit den Sensoren 205a bzw. 205b erfaßten Signale bzw. Größen
bearbeitet. Hierbei werden die Signale bzw. Größen zur Un
terdrückung von Störungen tiefpaßgefiltert. Außerdem wird
ein Teil der Signale bzw. Größen, sofern für das Regelkon
zept erforderlich, durch eine entsprechende Filterung diffe
renziert. Mit Hilfe der Schätzmittel werden Größen, die für
die Durchführung der Regelung erforderlich sind bzw. die bei
der Regelung berücksichtigt werden, ermittelt. Hierbei han
delt es sich um folgende Größen: Es werden Massengrößen, die
zum einen die Masse des Zugfahrzeugs und zum anderen die des
Aufliegers beschreiben ermittelt. Für die Bestimmung der
Massengrößen bietet sich folgende Vorgehensweise an. In Ab
hängigkeit der Radgeschwindigkeiten und der Antriebskraft,
die aus dem vom Fahrer vorgegebenen Motormoment hergeleitet
wird, wird für das Fahrzeuggespann eine Gesamtmasse ermit
telt. Da bei einem Sattelauflieger die Masse des Zugfahrzeu
ges bekannt ist, kann somit auf die Masse des Aufliegers ge
schlossen werden. Handelt es sich um ein Fahrzeuggespann,
welches aus einem Zugfahrzeug und einem Deichselanhänger be
steht, so muß bei der Ermittlung der beiden Einzelmassen die
Koppelkraft zwischen Zugfahrzeug und Deichselanhänger und
die auf das Fahrzeuggespann wirkende Längsbeschleunigung be
rücksichtigt werden. Die Koppelkraft kann entweder unter
Verwendung eines geeigneten Sensors oder durch ein geeigne
tes Schätzverfahren ermittelt werden. Alternativ bzw. ergän
zend zu den Massengrößen können auch die für das Zugfahrzeug
und den Auflieger jeweils geltenden Trägheitsmomente ermit
telt werden.
Es werden Schwerpunktslagengrößen, die zum einen für das
Zugfahrzeug die Lage des Schwerpunktes und zum anderen für
den Auflieger die Lage des Schwerpunktes beschreiben ermit
telt. Die beiden Schwerpunktslagengrößen können aus den Rad
lasten ermittelt werden, wenn das Fahrzeug beispielsweise
geradeaus fährt und weder beschleunigt noch gebremst wird.
Zur Ermittlung der Radlasten werden die Radgeschwindigkeiten
ausgewertet.
Es werden Radkraftgrößen, die die auf die einzelnen Räder
wirkenden Kräfte beschreiben, ermittelt. Es werden Schräg
laufwinkelgrößen, die die Schräglaufwinkel der einzelnen Rä
der beschreiben, ermittelt. Die Radkraftgrößen und die
Schräglaufwinkelgrößen werden wenigstens in Abhängigkeit der
Querbeschleunigung, der Gierrate, des Lenkwinkels und der
Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt.
Es wird eine Geschwindigkeitsgröße vf ermittelt, die die
Fahrzeuggeschwindigkeit in Fahrzeuglängsrichtung beschreibt.
Diese Geschwindigkeitsgröße vf wird in bekannter Weise aus
den Radgeschwindigkeiten ermittelt. Ferner wird eine Ge
schwindigkeitsgröße vy ermittelt, die die Fahrzeuggeschwin
digkeit in Fahrzeugquerrichtung beschreibt. Diese Geschwin
digkeitsgröße kann durch Integration aus der Querbeschleuni
gung ermittelt werden.
Es wird in geeigneten Fahrsituationen eine Reibwertgröße er
mittelt, die den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn be
schreibt. Die Reibwertgröße läßt sich in Abhängigkeit der
Längsbeschleunigung, die aus den Radgeschwindigkeiten ermit
telt wird und der Querbeschleunigung schätzen.
Außerdem wird eine Schwimmwinkelgröße ermittelt, die den
Schwimmwinkel des Zugfahrzeuges beschreibt, und die für die
Regelung erforderlich ist. Die Schwimmwinkelgröße wird in
Abhängigkeit der Fahrzeugquergeschwindigkeit, der Fahrzeug
längsgeschwindigkeit und der Gierrate des Fahrzeuges ermit
telt.
Ein Teil der im Block 301 erzeugten Signale bzw. Größen,
nämlich Sxc1, wird einem Block 302 zugeführt. Um welche Si
gnale bzw. Größen es sich dabei im einzelnen handelt, wird
im Zusammenhang mit Fig. 5 noch ausführlich beschrieben.
Ein anderer Teil der im Block 301 erzeugten Signale bzw.
Größen, nämlich Sxc2, wird einem Block 303 zugeführt. Bei
diesen Größen Sxc2 handelt es sich um die für die Regelung
benötigten Istwerte.
Bei dem Block 302 handelt es sich um das Referenzmodell, mit
dem die charakteristischen Größen Sxd, d. h. die für die Re
gelung benötigten Sollwerte, ermittelt werden. Diese charak
teristischen Größen werden dem Block 303 zugeführt. Block
303 stellt den eigentlichen Regler dar, der in Abhängigkeit
der Istwerte Sxc2, d. h. den Fahrzeugbewegungsgrößen, und der
charakteristischen Größen Sxd, d. h. der Sollwerte, die ei
gentliche Regelung durchführt und dabei die Größen deltaMMot
und deltaPBrad ermittelt, die zur Durchführung der Rege
lungseingriffe der Aktuatorik 202 zugeführt werden. Der Reg
ler kann als PD-Regler realisiert sein, für den ein Teil
seiner Parameter beispielsweise in Abhängigkeit einer Reib
wertgröße oder in Abhängigkeit von Radkraftgrößen ermittelt
werden. Außerdem kann der Regler 303 auch eine Situationser
kennung enthalten, mit der unter anderem die Fahrzeugsitua
tion überwacht wird. In Abhängigkeit der Fahrzeugsituation
werden entsprechende Beeinflussungen der Größen deltaMMot
bzw. deltaPBrad durchgeführt.
Im folgenden wird auf Fig. 4 eingegangen, in der der Regler
303 und die Aktuatorik 202 detaillierter dargestellt sind.
Der Regler 303 weist drei Einzelregler 401, 402 und 403 auf.
Von diesen drei Einzelreglern ist der Einzelregler 401 den
anderen beiden übergeordnet, d. h. die Einzelregler 402 und
403 werden von dem Einzelregler 401 beeinflußt.
Dem Einzelregler 401, der den Regler zur Durchführung der
Fahrdynamikregelung darstellt, d. h. der die Regelung der
Gierrate und des Schwimmwinkels des Zugfahrzeuges und des
Knickwinkels durchführt, werden sowohl die Größen Sxc2, d. h.
die Fahrzeugbewegungsgrößen, als auch die Größen Sxd, d. h.
die charakteristischen Größen für die Fahrzeugbewegungsgrö
ßen zugeführt. In Abhängigkeit der Größen Sxc2 und Sxd bil
det der Einzelregler 401 die entsprechenden Regelabweichun
gen. Gemäß der in ihm implementierten Regelung setzt er die
Regelabweichungen in zwei Größen Sxe bzw. Sxf um, von denen
die Größen Sxe dem Einzelregler 402 zugeführt wird. Bei dem
Einzelregler 402 handelt es sich um einen Bremsschlupfregler
und bei den ihm zugeführten Größen Sxe um Größen, die den an
den Rädern einzustellenden Bremsschlupf beschreiben.
Die mit Hilfe des Einzelreglers 401 erzeugten Größen Sxf,
bei denen es sich um Größen handelt, die den an den An
triebsrädern einzustellenden Antriebsschlupf beschreiben,
werden dem Einzelregler 403, einem Antriebsschlupfregler,
zugeführt.
Weitere Größen, die den Einzelreglern 402 bzw. 403 zugeführt
werden, sind in Fig. 4 der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellt, was allerdings keine Einschränkung darstellen
soll. Bei den nicht dargestellten Größen handelt es sich
beispielsweise um die Radgeschwindigkeiten der einzelnen Rä
der.
In dem Einzelregler 402 werden die ihm zugeführten Größen
Sxe in Größen deltaPBrad1 umgesetzt, die einem in der Aktua
torik enthaltenen Block 404, einer elektropneumatischen
Bremse, zugeführt werden. Bei der elektropneumatischen Brem
se handelt es sich um eine Bremse, bei der die den einzelnen
Rädern zugeordneten Ventile durch elektrische Signale zur
Beeinflussung der in den Radbremszylindern enthaltenen
Druckluft, die das Bremsmedium darstellt, betätigt werden.
Im Einzelregler 403 werden die ihm zugeführten Größen Sxf in
Größen deltaPBrad2 sowie deltaMMot umgesetzt. Die Größen
deltaPBrad 2 werden dem Block 404 und die Größen deltaMMot
einem Block 405, der Motorbeeinflussungsmittel darstellt,
zugeführt. An dieser Stelle sei erwähnt, daß die in Fig. 4
enthaltenen Größen deltaPBrad1 und deltaPBrad2 in den
Fig. 2 bzw. 3 als Größen deltaPBrad zusammengefaßt sind.
Der Block 404 führt in Abhängigkeit der ihm zugeführten Grö
ßen deltaPBrad1, deltaPBrad2 sowie dem Vordruck PB die Brem
seneingriffe durch. Block 405 führt in Abhängigkeit der ihm
zugeführten Größen deltaMMot sowie dem vom Fahrer vorgegebe
nen Motormoment MMot die Eingriffe in den Vortrieb, genauer
gesagt die Eingriffe in den Motor, durch.
Wie bereits weiter oben schon erwähnt, kann in der Aktuato
rik 202 auch eine Vorrichtung zur Durchführung von Lenkungs
eingriffen enthalten sein. Da in Fig. 4 auf die Berücksich
tigung einer entsprechenden Vorrichtung verzichtet wurde,
wird der Aktuatorik 202 auch nicht die Größe deltaz' zuge
führt.
Nachfolgend wird auf Fig. 5 eingegangen.
Die mit Hilfe der Sensorik 205b erfaßten Größen Sxb werden
dem Block 301, der die Signalverarbeitung darstellt, zuge
führt. Die mit Hilfe der Sensorik 205a erfaßten Größen Sxa
werden sowohl dem Block 301 als auch der Aktuatorik 202 zu
geführt.
Ausgehend von den ihm zugeführten Größen Sxa bzw. Sxb werden
im Block 301 verschiedene Größen bzw. Signale erzeugt. Zum
einen handelt es sich um die Fahrzeugbewegungsgröße ome
gaist, die die Gierrate des Zugfahrzeuges beschreibt, um die
Fahrzeugbewegungsgröße betaist, die den Schwimmwinkel des
Zugfahrzeuges beschreibt und um die Fahrzeugbewegungsgröße
deltapsiist, die den Knickwinkel beschreibt. Diese drei
Fahrzeugbewegungsgrößen werden dem Regler 313 zugeführt. Im
Detail wird die Fahrzeugbewegungsgröße omegaist dem Diffe
renzbildungsmittel 505, die Fahrzeugbewegungsgröße betaist
dem Differenzbildungsmittel 506 und die Fahrzeugbewegungs
größe deltapsiist dem Differenzbildungsmittel 507 zugeführt.
Diese drei Fahrzeugbewegungsgrößen entsprechen den jeweils
für die Regelung erforderlichen Istwerten. In Fig. 3 sind
sie in den Größen Sxc2 enthalten.
Die beiden Fahrzeugbewegungsgrößen omegaist und deltapsiist
gehen durch Filterung aus den entsprechenden Größen, die mit
Hilfe des Gierratensensors bzw. dem Knickwinkelsensor ermit
telt wurden, hervor. Die Fahrzeugbewegungsgröße betaist
wird, wie oben beschrieben, durch Schätzung ermittelt.
Ferner werden im Block 301 eine Geschwindigkeitsgröße vf,
die die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beschreibt, und eine
Lenkwinkelgröße deltaz, die den für das Zugfahrzeug einge
stellten Lenkwinkel beschreibt, ermittelt. Beide Größen wer
den dem Regler 302, genauer gesagt den Bestimmungsmitteln
501, 502 sowie 503 zugeführt. Sowohl die Geschwindigkeits
größe vf als auch die Lenkwinkelgröße deltaz sind in den in
Fig. 3 dargestellten Größen Sxc1 enthalten.
Darüber hinaus werden im Block 301 Größen Sxg erzeugt, die
ebenfalls den Bestimmungsmitteln 501, 502 sowie 503 zuge
führt werden. Die Größen Sxg sind in den in Fig. 3 darge
stellten Größen Sxc1 enthalten. Auf die einzelnen in den
Größen Sxg enthaltenen Einzelgrößen wird weiter unten noch
eingegangen.
Sofern die Zeitdauer, nach der die charakteristischen Größen
den jeweiligen Endwert erreichen, nicht fest vorgegeben ist,
wird diese Zeitdauer St im Block 301 beispielsweise in Ab
hängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Fahr
zeugmasse ermittelt. Die so ermittelte Zeitdauer St wird ei
nem Block 504, der noch zu beschrieben ist, zugeführt. Auch
die Größe St ist in den in Fig. 3 dargestellten Größen Sxc1
enthalten.
In den Bestimmungsmitteln 501 wird in Abhängigkeit der ihnen
zugeführten Geschwindigkeitsgröße vf und der Lenkwinkelgröße
deltaz ein Endwert omegasolls für die charakteristische Grö
ße omegasolld ermittelt. Zu diesem Zweck ist in den Bestim
mungsmitteln 501 ein Fahrzeugmodell abgelegt, für welches
die Geschwindigkeitsgröße vf und die Lenkwinkelgröße deltaz
die Eingangsgrößen darstellen. Der Endwert omegasolls wird
dem Block 504 zugeführt.
In entsprechender Weise wird mit Hilfe der Bestimmungsmittel
502 in Abhängigkeit der Geschwindigkeitsgröße vf und der
Lenkwinkelgröße deltaz unter Verwendung eines Fahrzeugmo
dells ein Endwert betasolls für die charakteristische Größe
betasolld ermittelt und mit Hilfe der Bestimmungsmittel 503
in Abhängigkeit der Geschwindigkeitsgröße vf und der Lenk
winkelgröße deltaz und unter Verwendung eines Fahrzeugmo
dells ein Endwert deltapsisolls für die charakteristische
Größe deltapsisolld ermittelt. Beide Endwerte werden dem
Block 504 zugeführt.
Obwohl den drei Bestimmungsmitteln 501, 502 und 503 diesel
ben Größen als Eingangsgrößen zugeführt werden, enthalten
diese Bestimmungsmittel unterschiedliche Fahrzeugmodelle.
Wie bereits oben schon erwähnt, werden den Bestimmungsmit
teln 501, 502 und 503 die Größen Sxg zugeführt. Zum einen
sind in diesen Größen Sxg Einzelgrößen, wie beispielsweise
die Querbeschleunigung bzw. die Längsbeschleunigung des Zug
fahrzeuges, eine Reibwertgröße oder die geschätzten Radkräf
te enthalten, in deren Abhängigkeit die einzelnen Endwerte,
in erster Linie die Endwerte für die Gierrate und den Knick
winkel, je nach den vorliegenden Bedingungen auf physika
lisch sinnvolle Werte begrenzt werden. In Abhängigkeit der
Querbeschleunigung werden beispielsweise die Endwerte für
die Gierrate bzw. für den Knickwinkel auf solche Werte be
grenzt, bei denen keine Kippgefahr vorliegt. Zum anderen
sind in den Größen Sxg Fahrzeuggrößen wie beispielsweise die
beiden Massegrößen, die die Masse des Zugfahrzeuges bzw. die
des Aufliegers beschreiben, oder die beiden Schwerpunktsla
gengrößen, die die Schwerpunktslage für das Zugfahrzeug bzw.
den Auflieger beschreiben, enthalten.
In den Bestimmungsmitteln 501, 502 und 506 sind Fahrzeugpa
rameter, die zum einen Geometrieparameter, die die Fahrzeug
geometrie beschreiben oder Reifenseitensteifigkeitsgrößen,
die die Reifenseitensteifigkeiten der verwendeten Reifen be
schreiben, abgelegt. Sowohl die Geometrieparameter als auch
die Reifenseitensteifigkeitsgrößen werden im Vorfeld ermit
telt. In Abhängigkeit der den Bestimmungsmitteln zugeführten
Fahrzeuggrößen und in Abhängigkeit der Fahrzeugparameter
werden verschiedene Parameter, die in den Fahrzeugmodellen
enthalten sind, ermittelt. Durch diese Vorgehensweise werden
die Fahrzeugmodelle beispielsweise an die aktuelle Beladung
des Fahrzeuges angepaßt. Bei diesen Parametern der Fahrzeug
modelle handelt es sich beispielsweise um sogenannte Eigen
lenkgradienten.
Anstelle der vorstehend beschriebenen Ermittlung der Parame
ter der Fahrzeugmodelle, bei der die Größen, von denen diese
Parameter abhängen, geschätzt werden, bietet es sich alter
nativ an, diese Parameter direkt mit Hilfe eines geeigneten
Schätzverfahrens zu ermitteln.
Block 504 stellt Anpassungsmittel dar, mit denen die zeitli
chen Verläufe der charakteristischen Größen omegasolld, be
tasolld sowie deltapsisolld an das Fahrzeugverhalten ange
paßt werden. Mit Hilfe der Anpassungsmittel 504 werden die
charakteristischen Größen in Abhängigkeit des jeweiligen
Endwertes ermittelt, d. h. die charakteristische Größe ome
gasolld wird in Abhängigkeit des Endwertes omegasolls, die
charakteristische Größe betasolld wird in Abhängigkeit des
Endwertes betasolls und die charakteristische Größe deltap
sisolld wird in Abhängigkeit des Endwertes deltapsisolls er
mittelt. Mit Hilfe der Anpassungsmittel 504 werden dabei die
zeitlichen Verläufe der charakteristischen Größen dergestalt
an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden, daß die charakte
ristischen Größen erst nach einer vorgegebenen, für das
Fahrzeug charakteristischen Zeitdauer, den jeweiligen End
wert erreichen. Wie bereits angedeutet, handelt es sich bei
dieser Zeitdauer entweder um eine fest vorgegebene Zeitdauer
oder es wird im Block 301 eine Zeitdauer St wenigstens in
Abhängigkeit einer das Fahrzeugverhalten beschreibenden Grö
ße ermittelt. Mit Hilfe der Anpassungsmittel 504 können ent
weder die zeitlichen Verläufe aller charakteristischen Grö
ßen in gleicher Weise an das Fahrzeugverhalten oder der
zeitliche Verlauf jeder einzelnen charakteristischen Größe
gesondert an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden. Im er
sten Fall ist die Zeitdauer für alle charakteristischen Grö
ßen gleich, im zweiten Fall ist die Zeitdauer für jede cha
rakteristische Größe verschieden.
Bei den Anpassungsmitteln 504 handelt es sich um Filtermit
tel, die insbesondere als Tiefpaßfilter oder als Allpaßfil
ter ausgebildet sind. Durch die Vorgabe einer Filterkonstan
te werden die zeitlichen Verläufe der charakteristischen
Größen beeinflußt. Die Filterkonstante entspricht dabei ent
weder direkt der fest vorgegebenen Zeitdauer oder der ermit
telten Zeitdauer St oder sie wird in Abhängigkeit dieser
Größen ermittelt.
Die charakteristische Größe omegasolld wird ausgehend von
den Anpassungsmitteln 504 dem Differenzbildungsmittel 505
zugeführt. Mit Hilfe des Differenzbildungsmittels 505 wird
in Abhängigkeit der charakteristischen Größe omegasolld und
der Fahrzeugbewegungsgröße omegaist die Regelabweichung del
taomega für die Gierrate ermittelt, die einem Block 508 zu
geführt wird. In entsprechender Weise wird die charakteri
stische Größe betasolld dem Differenzbildungsmittel 506 zu
geführt und in Abhängigkeit von betasolld und der Fahrzeug
bewegungsgröße betaist die Regelabweichung deltabeta für den
Schwimmwinkel ermittelt, die ebenfalls dem Block 508 zuge
führt wird. Ebenso wird die charakteristische Größe deltap
sisolld dem Differenzbildungsmittel 507 zugeführt und in Ab
hängigkeit von deltapsisolld und der Fahrzeugbewegungsgröße
deltapsiist die Regelabweichung deltadeltapsi für den Knick
winkel ermittelt, die ebenfalls dem Block 508 zugeführt
wird.
Der Block 508 umfaßt einen in Fig. 5 nicht dargestellten
Einzelregler 401', der dem in Fig. 4 enthaltenen Einzelreg
ler 401 von der Funktion her entspricht. Allerdings sind bei
dem im Block 508 enthaltenen Einzelregler 401' die im Ein
zelregler 401 enthaltenen Differenzbildungsmittel 505, 506
sowie 507 ausgelagert. Ferner umfaßt der Block 508 die in
Fig. 4 dargestellten Einzelregler 402 und 403. In Abhängig
keit der ihm zugeführten Regelabweichungen ermittelt der
Block 508 die Größen deltaMMot und deltaPBrad. Diese Größen
werden der Aktuatorik 202 zur Durchführung der erforderli
chen Stabilisierungseingriffe zugeführt. Liegt beispielswei
se ein Untersteuern des Zugfahrzeuges vor, so wird dessen
kurveninneres Hinterrad gebremst, liegt dagegen ein Über
steuern des Zugfahrzeuges vor, so wird dessen kurvenäußeres
Vorderrad gebremst. In beiden Fällen wird durch den radindi
viduellen Bremseneingriff ein Gegengiermoment erzeugt, wel
ches dem Untersteuern bzw. Übersteuern entgegenwirkt.
Abschließend sei nochmals zusammengefaßt: Bei der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich in um eine Vorrich
tung, mit der das Fahrverhalten des Fahrzeuges so beeinflußt
wird, daß die Stabilität und Beherrschbarkeit des Fahrzeuges
in kritischen Situationen in Übereinstimmung mit dem Erfah
rungshorizont des Fahrers gewährleistet ist. Mit den bisher
bekannten Bremsschlupfregelsystemen und/oder Antriebs
schlupfregelsystemen werden längsdynamisch kritische Situa
tionen entschärft und stabilisierende Seitenkräfte aufrecht
erhalten. Dadurch bleibt die Lenkfähigkeit aufrechterhalten
und die Traktion wird erhöht. Durch ein Fahrdynamiksystem
wird der Fahrer darüber hinaus in beliebigen querdynamisch
kritischen Situationen unterstützt und das Fahrzeug in allen
Fahrsituationen stabilisiert. Insbesondere bei Sattelzügen
wird das Fahrverhalten bei Spurwechseln, bei Kurvenfahrt und
bei Lastwechseln verbessert. Außerdem wird ein Umkippen bzw.
Einknicken des Sattelzuges vermieden.
Ausgehend von den für Personenkraftwagen bekannten Fahrdyna
miksystemen gilt es mit Blick auf Nutzkraftwagen zu beach
ten, daß die Schwerpunktlage, die Masse und die Geometrie
stark beladungsabhängig sind bzw. von der Aufliegerart be
einflußt wird.
An dieser Stelle sei nochmals bemerkt, daß die erfindungsge
mäße Vorrichtung sowohl für ein Fahrzeuggespann als auch für
ein Solofahrzeug einsetzbar ist. Bei einem Fahrzeuggespann
werden die Gierrate und der Schwimmwinkel des Zugfahrzeuges
sowie der Knickwinkel geregelt. Bei einem Solofahrzeug wer
den sowohl die Gierrate als auch der Schwimmwinkel geregelt.
Abschließend sei bemerkt, daß die in der Beschreibung ge
wählte Form des Ausführungsbeispiels sowie die in den Figu
ren gewählte Darstellung keine einschränkende Wirkung auf
die erfindungswesentliche Idee darstellen soll.
Claims (15)
1. Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeuges (101,
102),
die erste Ermittlungsmittel (205a, 205b, 301) enthält, mit denen wenigstens zwei Fahrzeugbewegungsgrößen (omegaist, be taist, deltapsiist), die die Fahrzeugbewegung, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, beschreiben, ermittelt werden, die zweite Ermittlungsmittel (302) enthält, mit denen für jede der Fahrzeugbewegungsgrößen eine charakteristische Grö ße (omegasolld, betasolld, deltapsisolld) ermittelt wird, wobei die zweiten Ermittlungsmittel Anpassungsmittel (504) enthalten, mit denen die zeitlichen Verläufe der charakteri stischen Größen an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden, und
die Reglermittel (303) enthält, mit denen wenigstens in Ab hängigkeit der Fahrzeugbewegungsgrößen und der charakteri stischen Größen Eingriffsgrößen (deltaMMot, deltaPBrad) er mittelt werden, die Aktuatormitteln (202) zur Durchführung von wenigstens Bremseneingriffen und/oder Motoreingriffen, mit denen das Fahrzeug stabilisiert wird, zugeführt werden.
die erste Ermittlungsmittel (205a, 205b, 301) enthält, mit denen wenigstens zwei Fahrzeugbewegungsgrößen (omegaist, be taist, deltapsiist), die die Fahrzeugbewegung, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, beschreiben, ermittelt werden, die zweite Ermittlungsmittel (302) enthält, mit denen für jede der Fahrzeugbewegungsgrößen eine charakteristische Grö ße (omegasolld, betasolld, deltapsisolld) ermittelt wird, wobei die zweiten Ermittlungsmittel Anpassungsmittel (504) enthalten, mit denen die zeitlichen Verläufe der charakteri stischen Größen an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden, und
die Reglermittel (303) enthält, mit denen wenigstens in Ab hängigkeit der Fahrzeugbewegungsgrößen und der charakteri stischen Größen Eingriffsgrößen (deltaMMot, deltaPBrad) er mittelt werden, die Aktuatormitteln (202) zur Durchführung von wenigstens Bremseneingriffen und/oder Motoreingriffen, mit denen das Fahrzeug stabilisiert wird, zugeführt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweiten Ermittlungsmittel Bestimmungsmittel (501,
502, 503) enthalten, mit denen Endwerte (omegasolls, be
tasolls, deltapsisolls) für die charakteristischen Größen
ermittelt werden, wobei diese Endwerte den Anpassungsmitteln
zugeführt werden und die charakteristischen Größen in Abhän
gigkeit dieser Endwerte ermittelt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Endwerte wenigstens in Abhängigkeit einer Lenkwin
kelgröße (deltaz), die den für das Fahrzeug eingestellten
Lenkwinkel beschreibt, und einer Geschwindigkeitsgröße (vf),
die die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beschreibt, ermittelt
werden, insbesondere entsprechen die Endwerte den Werten der
Fahrzeugbewegungsgrößen, die in einem stationären Zustand
des Fahrzeuges vorliegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mit den Anpassungsmitteln die zeitlichen Verläufe der
charakteristischen Größen dergestalt an das Fahrzeugverhal
ten angepaßt werden, daß die charakteristischen Größen erst
nach einer vorgegebenen, für das Fahrzeug charakteristischen
Zeitdauer den jeweiligen Endwert erreichen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitdauer fest vorgegeben ist oder daß die Zeitdauer
(St) wenigstens in Abhängigkeit einer das Fahrzeugverhalten
beschreibenden Größe ermittelt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mit den Anpassungsmitteln die zeitlichen Verläufe aller
charakteristischen Größen in gleicher Weise an das Fahrzeug
verhalten angepaßt werden, oder
daß mit den Anpassungsmitteln der zeitliche Verlauf jeder
einzelnen charakteristischen Größe gesondert an das Fahr
zeugverhalten angepaßt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeich
net,
daß für den Fall, bei dem die zeitlichen Verläufe aller cha rakteristischer Größen in gleicher Weise an das Fahrzeugver halten angepaßt werden, die Zeitdauer für alle charakteri stischen Größen gleich ist, oder
daß für den Fall, bei dem der zeitliche Verlauf jeder ein zelnen charakteristischen Größe gesondert an das Fahrzeug verhalten angepaßt wird, die Zeitdauer für jede charakteri stische Größe verschieden ist.
daß für den Fall, bei dem die zeitlichen Verläufe aller cha rakteristischer Größen in gleicher Weise an das Fahrzeugver halten angepaßt werden, die Zeitdauer für alle charakteri stischen Größen gleich ist, oder
daß für den Fall, bei dem der zeitliche Verlauf jeder ein zelnen charakteristischen Größe gesondert an das Fahrzeug verhalten angepaßt wird, die Zeitdauer für jede charakteri stische Größe verschieden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anpassungsmittel als Filtermittel, insbesondere als
Tiefpaßfilter oder als Allpaßfilter, ausgebildet sind, mit
denen über die Vorgabe einer Filterkonstante die zeitlichen
Verläufe der charakteristischen Größen beeinflußt werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Endwerte mit Hilfe von Fahrzeugmodellen ermittelt
werden, wobei ein Teil der in diesen Fahrzeugmodellen ver
wendeten Parameter wenigstens in Abhängigkeit von Fahrzeug
größen und/oder Fahrzeugparametern ermittelt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß als Fahrzeuggrößen wenigstens eine Massengröße und/oder
wenigstens eine Schwerpunktslagengröße eingehen, und/oder
daß als Fahrzeugparameter Geometrieparameter und/oder Rei
fenseitensteifigkeitsgrößen eingehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reglermittel verschiedene Einzelregler aufweisen,
von denen zumindest einer (401) die anderen (402, 403) be
einflußt, und/oder von denen einer (401) den anderen (402,
403) übergeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest für einen Teil der Endwerte eine Begrenzung ihres
Wertes durchgeführt wird, insbesondere wird die Begrenzung
in Abhängigkeit einer Querbeschleunigungsgröße und/oder ei
ner Längsbeschleunigungsgröße, die die auf das Fahrzeug je
weils wirkende Querbeschleunigung und/oder Längsbeschleuni
gung beschreibt, oder in Abhängigkeit einer Reibwertgröße
oder in Abhängigkeit von Radkraftgrößen, die die auf die Rä
der des Fahrzeuges wirkenden Kräfte beschreiben, durchge
führt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fahrzeug ein Fahrzeuggespann ist, welches aus einem
Zugfahrzeug (101) und einem Anhänger bzw. Auflieger (102)
besteht, und
daß mit den ersten Ermittlungsmitteln drei Fahrzeugbewe gungsgrößen ermittelt werden, wobei zwei dieser Fahrzeugbe wegungsgrößen (omegaist, betaist) das Verhalten des Zugfahr zeuges beschreiben und eine dieser Fahrzeugbewegungsgrößen (deltapsiist) die Lage und/oder das Verhalten des Anhängers bzw. Aufliegers bzgl. des Zugfahrzeuges beschreibt.
daß mit den ersten Ermittlungsmitteln drei Fahrzeugbewe gungsgrößen ermittelt werden, wobei zwei dieser Fahrzeugbe wegungsgrößen (omegaist, betaist) das Verhalten des Zugfahr zeuges beschreiben und eine dieser Fahrzeugbewegungsgrößen (deltapsiist) die Lage und/oder das Verhalten des Anhängers bzw. Aufliegers bzgl. des Zugfahrzeuges beschreibt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß als eine erste Fahrzeugbewegungsgröße eine Giergeschwin
digkeitsgröße (omegaist), die die Giergeschwindigkeit des
Zugfahrzeuges beschreibt, ermittelt wird, und/oder
daß als eine zweite Fahrzeugbewegungsgröße eine Schwimmwin kelgröße (betaist), die den Schwimmwinkel des Fahrzeuges be schreibt, ermittelt wird, und/oder
daß als eine dritte Fahrzeugbewegungsgröße eine Knickwinkel größe, die den sich zwischen Zugfahrzeug und Anhänger bzw. Auflieger einstellenden Knickwinkel beschreibt, ermittelt wird.
daß als eine zweite Fahrzeugbewegungsgröße eine Schwimmwin kelgröße (betaist), die den Schwimmwinkel des Fahrzeuges be schreibt, ermittelt wird, und/oder
daß als eine dritte Fahrzeugbewegungsgröße eine Knickwinkel größe, die den sich zwischen Zugfahrzeug und Anhänger bzw. Auflieger einstellenden Knickwinkel beschreibt, ermittelt wird.
15. Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeuges (101,
102),
bei dem wenigstens zwei Fahrzeugbewegungsgrößen (omegaist, betaist, deltapsiist), die die Fahrzeugbewegung, insbesonde re in Fahrzeugquerrichtung, beschreiben, ermittelt werden, bei dem für jede der Fahrzeugbewegungsgrößen eine charakte ristische Größe (omegasolld, betasolld, deltapsisolld) er mittelt wird, wobei die zeitlichen Verläufe der charakteri stischen Größen an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden, und
bei dem wenigstens in Abhängigkeit der Fahrzeugbewegungsgrö ßen und der charakteristischen Größen Eingriffsgrößen (del taMMot, deltaPBrad) ermittelt werden, in deren Abhängigkeit wenigstens Bremseneingriffe und/oder Motoreingriffe, mit de nen das Fahrzeug stabilisiert wird, durchgeführt werden.
bei dem wenigstens zwei Fahrzeugbewegungsgrößen (omegaist, betaist, deltapsiist), die die Fahrzeugbewegung, insbesonde re in Fahrzeugquerrichtung, beschreiben, ermittelt werden, bei dem für jede der Fahrzeugbewegungsgrößen eine charakte ristische Größe (omegasolld, betasolld, deltapsisolld) er mittelt wird, wobei die zeitlichen Verläufe der charakteri stischen Größen an das Fahrzeugverhalten angepaßt werden, und
bei dem wenigstens in Abhängigkeit der Fahrzeugbewegungsgrö ßen und der charakteristischen Größen Eingriffsgrößen (del taMMot, deltaPBrad) ermittelt werden, in deren Abhängigkeit wenigstens Bremseneingriffe und/oder Motoreingriffe, mit de nen das Fahrzeug stabilisiert wird, durchgeführt werden.
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