DE602005000242T2

DE602005000242T2 - System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs mit mehreren prädiktiven Algorithmen und einem Auswahlprozess

Info

Publication number: DE602005000242T2
Application number: DE602005000242T
Authority: DE
Inventors: Nicolas Fangeat; Georges Levy
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Robert Bosch GmbH; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Robert Bosch GmbH; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-01-08
Also published as: CN1640701A; DE602005000242D1; JP2005219738A; EP1555180B1; KR20050075704A; ATE345249T1; US7225072B2; US20050187695A1; EP1555180A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs. Bei einer speziellen Anwendung bezieht sich die Erfindung auf Systeme, mit denen das Blockieren der Räder bei einem Bremsvorgang verhindert werden soll, was allgemein unter der Bezeichnung "ABS" bekannt ist. Allgemeiner betrifft die Erfindung alle Systeme, mit denen das Fahrzeug auf einer stabilen Trajektorie gehalten werden soll, indem automatisch auf Aktoren eingewirkt wird, die beispielsweise das Moment bestimmen, das durch den Motor oder die Bremsen (freineur) auf die Räder ausgeübt wird, oder die das Einschlagen eines oder mehrerer Räder bestimmen, oder auch solche, die die Aufhängung betreffen, von der man weiß, dass auch sie einen Einfluss auf die Trajektorie hat (beispielsweise aktive Stabilisierung). In der speziellen, oben angesprochenen Anwendung sind die Aktoren die Bremsen eines Rades oder das Element, das ein Motordrehmoment auf ein Rad ausübt.
STAND DER TECHNIK
Es sei daran erinnert, dass der longitudinale Reibungskoeffizient µ des Reifens der Quotient der longitudinalen Kraft ist, dividiert durch die vertikal wirkende Kraft, das heißt die auf den Reifen wirkende Last (im vereinfachten Fall eines reinen Bremsvorgangs, und der Fachmann kann dies leicht verallgemeinern); der Schlupf G des Reifens G = 0 % beträgt, wenn kein Schlupf zwischen Geschwindigkeit des Reifens und Geschwindigkeit des Fahrzeugs besteht, das heißt, wenn der Reifen frei rollt, und G = 100 % beträgt, wenn der Reifen in seiner Drehung blockiert ist. Typischerweise kann sich in Abhängig keit von der Umgebung (Eigenschaft des Bodens (Asphalt, Beton), trocken oder feucht (Wasserhöhe), Temperatur und Grad der Abnutzung des Reifens) der Wert von µ je nach Schlupf G und Art des Bodens stark ändern (µ_max beträgt etwa 0,15 bei Eis und etwa 1,2 bei trockenem Boden).
Man weiß, dass das Abbremsen eines Fahrzeugs umso effizienter ist, je besser man es schafft, den Schlupf G der Lauffläche auf einem Wert zu halten, der dem Maximalwert des Reibungskoeffizienten (manchmal nennt man diesen auch Haftkoeffizienten) entspricht. Man nennt µ_max den Maximalwert des Reibungskoeffizienten. Aber der durchschnittliche Fahrer ist nicht in der Lage, die Bremswirkung derart abzustimmen, dass diese Bedingung erfüllt wird.
Dies ist der Grund, weswegen man Systeme zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs entwickelt hat, bei denen die Bremskraft automatisch moduliert wird, um einen vorgegebenen Zielwert für den Schlupf zu erreichen, von dem man annimmt, dass er dem maximalen Reibungskoeffizienten entspricht.
Insbesondere wird in EP 1 371 534 , veröffentlicht am 17. Dezember 2003, ein Verfahren zum Regeln des Schlupfes vorgeschlagen, bei dem eine Größe verwendet wird, die die Erfinder bei ihren Forschungen entdecken konnten und welche "Invariante" genannt wird, wobei diese Größe so genannt wird, da sie im Wesentlichen konstant ist, was auch immer der betrachtete Reifen ist und die Reibung am Boden ist, auf dem der Reifen abrollt.
Wenn es auch mit diesem Verfahren möglich ist, einen Zielwert für den Schlupf festzulegen, mit dem man unter den realen Gegebenheiten des Abrollens dem realen Reibungskoeffizienten des Reifens effektiv sehr viel näher kommt, so kann dennoch der Fall eintreten, dass man einen besseren Zielwert definieren kann, um die Effizienz beim Bremsen (oder beim Beschleunigen) noch weiter zu verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein System zur Stabilitätsregelung vorgeschlagen, bei dem mehrere Vorhersage-Algorithmen und ein Auswahlprozess eingesetzt werden.
Allgemein gesagt, wird erfindungsgemäß ein System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs angegeben, bei dem ein charakteristischer Parameter Q für die Funktion eines Reifens des Fahrzeugs, der auf einem Boden abrollen soll, in Abhängigkeit von einem Parameter P nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit abhängt, wobei ein optimaler Wert des Parameters P durch einen Controller direkt oder indirekt vorgegeben wird, um auf wenigstens eines der ausgewählten Elemente aus der Gruppe einzuwirken, die umfasst: auf den Reifen wirkendes Drehmoment, Einschlagwinkel des Reifens, Winkel des Radsturzes des Reifens und vertikal auf den Reifen wirkende Kraft, wobei der Controller Einrichtungen umfasst zum:

• Bestimmen von Abschätzungen oder Messwerten (P_i, Q_i) für die aufeinander folgenden Werteindizes "i";
• Durchführen von "n" Berechnungs-Algorithmen parallel zueinander zum Bestimmen jeweils eines Zielwertes für den Parameter und somit Erzeugen von soviel Zielwerten P^Cn wie Algorithmen durchgeführt werden;
• Auswählen des besten Zielwertes P^Cn als optimalen Parameterwert durch Vergleichen von "n" Zielwerten P^Cn, um diejenigen Zielwerte zu eliminieren, die am wenigsten wahrscheinlich sind.

Das gewünschte Ergebnis besteht darin, den Wert eines Parameters Q auf einem gewählten Wert zu halten, der in der Situation, in der sich das Fahrzeug momentan befindet, ideal ist. In dieser Anmeldung wird detailliert eine Anwendung der Schlupfregelung bei einem Reifen beschrieben, die üblicherweise während eines Bremsmanövers oder während eines Manövers, mit dem auf die Gierbewegung eines Fahrzeugs eingewirkt wird, erfolgt (Funktion, die im ersteren Fall unter dem Namen ABS bekannt ist, oder Funktion, die im zweiten Fall unter dem Namen ESP bekannt ist). Schließlich wird eine Anwendung genannt, die auf die Regelung der Trajektorie unter Verwendung weiterer Aktoren zielt, welche auf das Moment an den Rädern einwirken.
Bei einer ersten Anwendung der Erfindung wird ein System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem der Parameter P der Schlupf G des Reifens ist und der charakteristische Parameter Q der Reibungskoeffizient µ des Reifens ist, wobei das System Einrichtungen umfasst, um dem Reifen eine Längskraft vorzugeben, Einrichtungen zum Modulieren der Längskraft und Einrichtungen, um bei jeder Aktivierung der Einrichtungen, mit denen dem Reifen eine longitudinale Kraft vorgegeben wird, den Schlupfparameter G^Opt auf folgende Art und Weise zu berechnen:

• Bestimmen von Werten für den Reibungskoeffizienten µ_i für jeden Schlupf G_i entsprechend den aufeinander folgenden Werteindizes "i" für die Längskraft;
• Durchführen von "n" Berechnungs-Algorithmen parallel zueinander zum Bestimmen jeweils eines Zielwertes des Schlupfes und somit Erzeugen von soviel Zielwerten G^Cn wie Algorithmen durchgeführt werden;
• Auswählen des besten Zielwertes G^Cn als optimalen Schlupfwert G^Opt durch Vergleichen von "n" Zielwerten G^Cn, um diejenigen Zielwerte zu eliminieren, die am wenigsten wahrscheinlich sind.

Die bevorzugte Anwendung der Erfindung beruht auf der Schlupfregelung eines gebremsten Rades beim Bremsen. In der gesamten fol genden Beschreibung bezieht man sich bei diesem Fall auf eine Vorrichtung zum Modulieren der longitudinalen Kraft, die Einfluss auf die Vorgabe für die Bremsung hat. Es soll in diesem Fall ein für alle Mal gelten, dass die oben genannten und weiter unten genauer beschriebenen Operationen zu Beginn jedes Bremsmanövers initialisiert werden (i = 0). Wenn man jedoch die vorliegende Erfindung zur Steuerung des Schlupfes eines beschleunigten Rades einsetzen will, wirkt die Vorrichtung für die Modulation der longitudinalen Kraft auf das Motormoment auf die Räder, und man initialisiert (i = 0) die angegebenen Operationen bei jeder Aufforderung zur Änderung des Motormoments auf ein Moment, das über einer vorgegebenen Schwelle liegt.
Es sei hier außerdem angemerkt, dass es im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht wichtig ist, ob die Lauffläche, deren Reibungseigenschaften hier Gegenstand sind, die eines Reifens oder einer elastischen Bereifung ohne Schlauch oder auch die einer Kette ist. Die Begriffe "Lauffläche", "Reifen" oder "Luftreifen", "Bereifung", "elastische Bereifung", "Kette" oder auch "Rad" müssen als äquivalent zueinander aufgefasst werden. Man beachte außerdem, dass das Festlegen der Werte des Reibungskoeffizienten µ_i für jeden Schlupf G_i direkt gemessen werden kann oder aufgrund anderer Messungen oder Abschätzung anderer Größen, wie der Kraft in der Ebene des Bodens und der vertikalen Last abgeschätzt werden kann.
Die Auswahl des optimalen Schlupfes erfolgt ausgehend von einem Vergleich zwischen allen Algorithmen. Beispielsweise stellt man für jeden Algorithmus von 1 bis n nach Erfassung von ausreichend Werten G_i eine Vergleichsbilanz auf, indem man den Absolutwert des relativen Abstandes zwischen dem Ziel G^Cn des Algorithmus "n" und dem Ziel G^Csel#n–1 der vorangehenden Auswahl "n – 1" berechnet. Mit Hilfe eines charakteristischen Wertes (λ) für die physikalische Funk tion der Drehung des Reifens auf dem Boden wählt man einen Toleranzbereich über dem vorher berechneten Abstand und über der Basis dieses charakteristischen Wertes. Die Auswahl erfolgt wie folgt: wenn der Abstand innerhalb des Toleranzbereiches liegt, dann wird G^Cn als optimaler Wert G^Opt für den Schlupf ausgewählt; wenn der Abstand nicht innerhalb des Toleranzbereiches liegt, dass wird G^Csel#n–1 als optimaler Wert G^Opt für den Schlupf ausgewählt.
Als erste Wahl legt man einen bevorzugten Algorithmus experimentell fest, beispielsweise den Algorithmus, der statistisch den Zielwert gibt, der dem idealen Zielwert am nächsten kommt. Dieser für den Beginn der Iterationen ausgewählte Algorithmus führt zu einer ersten Auswahl für den Zielwert, das heißt einen ersten Referenzwert, woraus sich die Bezeichnung als Zielwert G^Csel#n–1 ableitet.
Man kann als charakteristischen Wert λ auf die Änderung von G gegenüber der Zeit zurückgreifen, da dies ausreichend gut die Art des Bodens beschreibt, auf dem man sich bewegt; es ist bekannt, dass auf einem Boden mit geringer Haftung das Rad sehr schnell zur Blockade neigt, da die Änderung in zeitlicher Hinsicht sehr groß ist und umgekehrt.
Die Grenzen für den Toleranzbereich werden mit einer Boolesche Logik oder einer unscharfen Logik oder irgendeiner mathematischen Funktion berechnet.
In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung erläutert, mit der der den Umständen nach am besten geeignete der drei Algorithmen ausgewählt wird:

• Ein erster Algorithmus, bei dem auf das Prinzip der Invarianten zurückgegriffen wird, was in der vorher genannten Patentanmeldung erläutert wird, für alles, was die Bestimmung des Zielwertes für den Schlupf mittels dieses Prinzips betrifft, was in der vorliegenden Anmeldung der Bequemlichkeit halber "Invarianten-Algorithmus" oder genauso gut "Invt" genannt werden wird;
• ein zweiter Algorithmus, der an sich neu ist, welcher in der vorliegenden Anmeldung der Bequemlichkeit halber "Durchschnitts-Algorithmus" oder auch "Avg" genannt werden wird;
• ein dritter Algorithmus, der an sich neu ist, der in der vorliegenden Anmeldung der Bequemlichkeit halber "Benetzungs-Algorithmus" oder auch "Wet" genannt werden wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Bei den folgenden Figuren zeigt:
1 schematisch das Prinzip der Erfindung;
2 eine spezielle Verarbeitung bei der ersten Erfassung von Messwerten oder Abschätzungen;
3 weitere Einzelheiten der speziellen Verarbeitung;
4 eine weitere Verarbeitung bei der Erfassung von Messwerten oder Abschätzungen;
5 den Invarianten-Algorithmus;
6 den Durchschnitts-Algorithmus;
7 den Benetzungs-Algorithmus;
8 ein schematisches Blockdiagramm zur Erläuterung der Umsetzung der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BESTEN ART UND WEISE ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG
Bezugnahme auf den "Invarianten-Algorithmus"
Es wird hier nur kurz auf den Invarianten-Algorithmus Bezug genommen. Insbesondere wird auf das Beispiel 1 verwiesen, das in der vorher genannten Patentanmeldung beschrieben wird, wobei Bezug auf die automatische Aufrechterhaltung der Funktion eines Reifens eines Fahrzeugs bei einem bestimmten Reibungskoeffizienten genommen wird, beispielsweise dem maximalen Reibungskoeffizienten µ_max. Der Invarianten-Algorithmus erlaubt es insbesondere, den Schlupf G so zu bestimmen, dass ein vorgegebener optimaler Wert G^Opt beibehalten wird. Der vorgegebene Schlupf G^Opt stellt insbesondere keine Einschränkung dar und wird so gewählt, dass der vorgegebene Wert des Reibungskoeffizienten im Wesentlichen dem Wert µ_max entspricht. In diesem Fall ist es sinnvoll, diesen speziellen optimalen Wert G_max zu bezeichnen. Man stellt fest, dass sich die Position des Maximums für diesen Reifen in Abhängigkeit vom Boden ändert. Es gibt eine Invariante "Invt", die für alle unterschiedlichen Böden gleich ist.
Durch Anwendung der Gleichung zum Bestimmen der Invarianten auf die Analyse des Haftungskoeffizienten in Abhängigkeit vom Schlupf wird die Invariante insbesondere auf die folgende Art und Weise berechnet:
wobei p einen positiven Wert kleiner als 1 annimmt.
Was p anbetrifft, so liegt sein Wert vorzugsweise zwischen 0,25 und 0,75, zum Beispiel beträgt er 0,5, wobei der Leser auf die Beschreibung bezüglich der Auswirkungen der Wahl des Wertes von p in der vorher genannten Patentanmeldung verwiesen wird.
Man erhält auf diese Art und Weise:
Es wird eine Invariante "Invt" eingeführt, indem man die Verarbeitung von Daten bei einem ersten Wert für den Schlupf G, der dem Maximum des Reibungskoeffizienten µ_max entspricht, und bei einem zweiten Wert, der 50 % des ersten Wertes beträgt, beispielsweise 50 % des vorher genannten Schlupfes, durchführt. Man kann so daraus einen ersten Wert für "Invt" ableiten.
Anschließend bietet es sich an, die Steigung α₁ der Kurve µ_i = f(G_i) zu bestimmten, die in 5 dargestellt ist. Hierzu berechnet man direkt α₁ = µ_i/G_i oder verwendet eine angepasste Regression, beispielsweise eine lineare Regression.
Beispielsweise berechnet man die beiden speziellen Koeffizienten A^Lin und B^Lin durch die folgende lineare Regression, die auf "q" Messpunkte oder Abschätzungspunkte angewendet wird:
woraus sich der Ausdruck für die Steigung α = A^Lin·G + B^Lin ergibt.
Anschließend berechnet sich G^Opt auf die folgende Art und Weise:
Eine weitere, gut geeignete Regression ist eine exponentielle Regression.
Somit werden bei einem ersten, als "Invarianten-Algorithmus" bezeichneten Algorithmus die folgenden Operationen durchgeführt.

• Bestimmen der Steigung α₁ der Gerade, die durch den Ursprung und (G_i, µ_i) verläuft,
• Berechnen der Koeffizienten A_.P. durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, bei der man von einer ausreichenden Anzahl von Paaren (α_i, G_i) ausgeht, um eine Änderungskurve α_i = f(G_i, A_.P.) zu erzeugen,
• Berechnen eines ersten Zielwertes für den Schlupf G^Cinvt unter Verwendung einer vorgegebenen Invariante "Invt".

Man hat gesehen, dass die Invariante "Invt" im Wesentlichen den Wert 0,58 annimmt. In der Praxis jedoch kann man die Invariante "Invt" als Parameter für die Anpassung des Systems verwenden.
Beschreibung des "Durchschnitt"-Algorithmus
Der "Durchschnitt"-Algorithmus besteht darin, die Änderung der Krümmung der Kurve µ(G) zu erkennen. Es ist in der Tat einsichtig, dass eine derartige Änderung die Annäherung an das Reibungsmaximum anzeigt. Daher verarbeitet man die Messwerte oder die Schätzwerte für den Schlupf und für den dazu gehörenden Reibungskoeffizienten mittels zweier Regressionen, wovon eine darauf abzielt, eine Änderungskurve zu erzeugen, die zwingend durch den Ursprung verläuft, und die andere darauf abzielt, eine Änderungskurve zu erzeugen, die nicht unbedingt durch den Ursprung verlaufen muss, das heißt, bei der der erste Punkt offen gelassen wird.
Somit werden in einem zweiten Algorithmus die folgenden Operationen durchgeführt:

• Bestimmen der Koeffizienten A_[avg/p] durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, bei der man von einer ausreichenden Anzahl von Paaren (µ_i, G_i) ausgeht, um eine erste Änderungskurve µ_i = f(G_i, A_[avg/p]) zu erzeugen, die zwingend durch den Ursprung und das oder die Paare (µ_i, G_i) verläuft, bei denen µ_i ungleich null ist,
• Bestimmen eines Indikators für die mittlere Steigung α₁ der ersten Änderungskurve,
• Bestimmen der Koeffizienten B_[avg/p] durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, bei der man von einer ausreichenden Anzahl von Paaren (µ_i, G_i) ausgeht, um eine zweite Änderungskurve µ_i = f(G_i, B_[avg/p]) durch das oder die Paare (µ_i, G_i) zu erzeugen, bei denen µ_i ungleich null ist,
• Bestimmen eines Indikators für die mittlere Steigung α₂ der zweiten Änderungskurve,
• solange die Differenz zwischen α₁ und α₂ kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert für die Steigung ist, Wiederaufnahme der vorangehenden Operationen bei jeder neuen Erfassung von Wertepaaren (G_i, µ_i),
• sobald die Differenz zwischen α₁ und α₂ den vorgegebenen Schwellenwert für die Steigung übersteigt, Bestimmen eines Zielwertes für den Schlupf G^Cavg unter Verwendung wenigstens des letzten Wertepaares (G_i, µ_i).

Vorzugsweise fügt man eine zweite Bedingung hinzu, mit der die Festlegung des zweiten Zielschlupfes erfolgt, indem wenigstens das letzte Wertepaar (G_i, µ_i) verwendet wird, wobei die zweite Bedingung greift, sobald G_i einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, zum Beispiel 15 %.
Es wird insbesondere darauf hingewiesen, dass lineare Regressionen verwendet werden. In diesem Fall betrachtet man die Differenz zwischen zwei linearen Regressionen, wie es in 6 dargestellt ist. In diesem Fall gilt Folgendes:

• Die erste Änderungskurve, die in 6 gestrichelt dargestellt ist, ist eine erste Gerade µ_i = A_avg·G_i, die per Konvention durch den Ursprung (abgesehen von einer Korrektur G₀, einer Korrektur, die später erläutert werden wird) und durch das oder die Paare (µ_i, G_i) verläuft, die man durch die erste lineare Regression erhält, bei der ein erster Koeffizient A_avg berechnet wird.
• Die zweite Änderungskurve, die in 6 strichpunktiert dargestellt ist, ist eine zweite Gerade µ_i = A_lin·G_i + B_lin (eine weniger steile Gerade), die durch das oder die Paare (µ_i, G_i) verläuft, wobei man offen lässt, ob sie durch den Ursprung verläuft, die man durch eine zweite lineare Regression erhält, bei der die Koeffizienten A_lin und B_lin berechnet werden (was eine Korrektur G₀ nicht ausschließt, die später erläutert werden wird).

Selbstverständlich handelt es sich um lineare Regressionen, so dass die Indikatoren jeweils direkt die Steigungen α₁ und α₂ jeder der Geraden angeben.
Experimentell wurde festgestellt, dass im Fall der Modellierung durch Geraden (lineare Regressionen) der Schwellenwert für die Steigung, der für die Differenz zwischen α₁ und α₂ vorgegeben ist, vorzugsweise in der Größenordnung von 30 % liegt.
Am Ende kann der Zielwert für den Schlupf G^Cavg ganz einfach gleich dem letzten Wert G_i sein. Alternativ und genauer gesagt bestimmt man den Zielwert für den Schlupf zu
wobei β ein Anpassungsparameter ist. Wenn man in der vorliegenden Anmeldung von einem Anpassungsparameter spricht, so bedeutet dies, dass selbst für den Fall, dass für diesen Parameter ein Wert oder ein Wertebereich existiert, durch den die physikalische Realität widergespiegelt wird, man in der Praxis diesen Parameter willkürlich einstellen kann wie einen Feinreglerknopf für die Funktion des Systems zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs in der Praxis. Es sei außerdem noch hinzugefügt, dass der Parameter β eine Analogie mit der Invarianten aufweist, was für β bedeutet, dass es einen Wert von etwa 1,04 aufweist, im Vergleich zum Wert von 0,58 für die Invariante.
Wie man im folgenden sehen wird, ist es empfehlenswert, ohne einschränkend gemeint zu sein, den Druchschnitt-Algorithmus als Referenzwert für die Bestimmung des Zielschlupfes auszuwählen, da man experimentell festgestellt hat, dass dieser der robusteste für alle Arten von Reifen und alle Arten von Böden ist. Daher dient dieser Algorithmus zur Validierung der Auswahl unter den Zielwerten der anderen Algorithmen. Ein Beispiel für die Durchführung der Auswahl unter den Algorithmen wird am Ende dieser Anmeldung beschrieben.
Beschreibung des "Benetzt"-Algorithmus
Wie sein Name bereits sagt, ist dieser Algorithmus insbesondere gedacht für die Berechnung eines Zielwertes auf benetztem Boden (tatsächlich auf Böden mit geringer Haftung). Tatsächlich kommt es auf dieser Art von Boden sehr schnell zum Blockieren des Rades, und man läuft Gefahr, dass man zu spät erkennt, dass das Maximum der Kurve µ(G) bereits durchschritten wurde.
Das Prinzip dieses Algorithmus besteht darin, die Ableitung des Schlupfes nach der Zeit zu untersuchen. Wenn man eine zu schnelle Entwicklung erkennt, d.h. tatsächlich eine zu schnelle Änderung des Schlupfes, kann man davon ausgehen, dass das System nicht mehr stabil ist, da man den Schlupf, der der maximalen Reibung entspricht, überschritten hat oder ihn gerade überschreitet. Dieser Algorithmus besteht daher aus:

• Berechnen der Änderung von G in Bezug auf die Zeit je nach Erfassung der Werte G_i,
• solange die Änderung größer als eine untere Schwelle ist, Berechnen von Koeffizienten A_[wet,p] durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, um die Änderung von G in Bezug auf die Zeit durch eine Änderungskurve zu erzeugen, die eine Funktion von (G_i, A_[wet,p]) ist,
• sobald die Änderung größer ist als eine obere Schwelle, Bestimmen eines dritten Zielwertes für den Schlupf G^Cwet unter Verwendung wenigstens der letzten Werte von A_[wet,p].

Vorzugsweise wird der Algorithmus nur für Wert für den Schlupf über 4 % verwendet. Es ist von Vorteil, wenn der genannte untere Schwellenwert in der Größenordnung von 100 % pro Sekunde liegt und der genannte obere Schwellenwert in der Größenordnung von 300 % pro Sekunde liegt.
Bei einer einfachen Anwendung dieses Algorithmus wird eine lineare Regression verwendet, so dass man die Koeffizienten A_wet und B_wet auf folgende Art und Weise berechnet:
und der Zielwert für den Schlupf G^Cwet ergibt sich wie folgt:
Obgleich ein experimenteller Wert von 200 % pro Sekunde (siehe 1) als Parameter "dG_tgt" zu guten Ergebnissen führen würde, kann man in der Praxis diesen Parameter beliebig einsetzen als Regelknopf für die Feineinstellung der Funktion des Systems für die Stabilitätsregelung des Fahrzeugs in der Praxis, genau wie es für die Parameter β und Invariante gilt.
Vorschläge für Verbesserungen betreffend die erste Erfassung von Daten
Im Folgenden werden einige kleine Korrekturen an den Werten für den Schlupf und den Reibungskoeffizienten ganz am Anfang eines Bremsmanövers vorgeschlagen. Zu Beginn von Bremsvorgängen wurde festgestellt, dass die Kurve µ(G) ein sonderbares Verhalten zeigen kann. Das Ziel dieses ersten Teils des Algorithmus ist es, dieses Verhalten zu korrigieren. In den 2 und 3 kann man sehen, dass bei feuchtem Boden der Fuß der Kurve µ(G) nicht linear erscheint und dass bei einem µ mit dem Wert null dies für den Schlupf gilt.
Vermutlich ist dies zurückzuführen auf Fehler bei der Messung des Wertes für den Schlupf. Nicht zurückzuführen ist es jedoch auf einen repräsentativen Beweis physikalischer Phänomene beim Kontakt der Lauffläche mit dem Boden. Dies ist hinderlich für die Algorithmen bei der Berechung des Zielwertes für den Schlupf, die auf der Untersuchung der Steigung der Kurve µ(G) beruhen. Selbstverständlich hängt dies stark von den konkreten technischen Mitteln ab, die im Fahrzeug eingesetzt werden, um diese Informationen zu erfassen. Folglich sind die in diesem Zusammenhang gemachten Andeutungen einfache Vorschläge, die bei der Anwendung nützlich sein können, wenn man mit diesen Problemen zu tun bekommt, es sind jedoch keine Einschränkungen. Ganz allgemein ist es von Nutzen, die Form des Fußes der Kurve mit der Änderung des Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit vom Schlupf ohne Einschränkung zu korrigieren, wenn sie einen wenig einleuchtenden Verlauf zeigt.
Der erste Teil der Verarbeitung der Daten besteht daher darin, den Wert für den Schlupf zu berechnen, so dass man daraus die Daten für die zuverlässige Berechnung eines Zielwertes für den Schlupf oder eines Optimums für den Schlupf verwenden kann. Dieser Schlupf sei mit G₀ bezeichnet. 2 zeigt, dass dieser Schlupf G₀ etwa 3 % beträgt. Man erhält einen plausibleren Verlauf der Kurve µ(G), indem man G₀ mit dem im Wesentlichen linearen Teil von dem Steigungsabschnitt der Kurve verbindet.
Folglich ist das System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs so ausgelegt, dass man vor allen Operationen, bei denen die Kurve mit der Änderung von µ_i in Abhängigkeit von G_i ausgewertet wird, eine Korrektur am Beginn der Kurve vornimmt, indem die ersten realen Paare (µ_i, G_i) eliminiert werden, so lange die Änderung von μ_i in Anhängigkeit von G_i nicht im Wesentlichen konstant ist, und indem der Schlupf G₀ im Zusammenhang mit einem Reibungskoeffizienten null gesucht wird (das ist selbstverständlich keine Einschränkung), so dass das Paar (0, G₀) und die nicht eliminierten Paare (µ_i, G_i) im Wesentlichen ausgerichtet sind, und indem eine Kurve verwendet wird, die von (0, G₀) ausgeht und die nicht eliminierten Paare (µ_i, G_i) erreicht, so dass für alle Werte von G_i, die größer als G₀ sind, G_i ersetzt wird durch G_i – G₀.
Dafür verwendet man beispielsweise einen Algorithmus, der die folgenden Schritte umfasst:

• Systematisches Eliminieren aller Schlupfwerte mit einem Reibungskoeffizienten kleiner als 0,01;
• kontinuierliches Berechnen der Regression von µ und G in Abhängigkeit von der Zeit, vorzugsweise bei exponentieller Regression in Bezug auf den Verlauf am Fuß der Kurve in dem Beispiel, das mit Hilfe von 2 und 3 dargestellt ist:

Man kann davon ausgehen, dass die gesammelten Werte die Wirklichkeit wiedergeben, wenn der Reibungskoeffizient, der abgeschätzt oder gemessen wurde, größer als 0,1 ist oder wenn der Schlupf 4 % übersteigt.
3 zeigt die Art und Weise, in welcher G₀ ausgehend von denjenigen Kurven festgelegt wird, die die gesammelten Werte jeweils für den Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Zeit und für den Schlupf in Abhängigkeit von der Zeit darstellen. Man sucht den Wert für die Zeit, bei dem die Regression der Kurve von µ einen bestimmten Wert annimmt, zum Beispiel 0,05 (siehe das horizontale Segment zwischen einer Abszisse null und einer Ordinate mit dem Wert 0,05 und die gestrichelte Kurve). Der Wert von G₀ zu diesem Zeitpunkt wird der Wert für die Regression der Kurve des Schlupfes sein (siehe das vertikale Segment zwischen dem Punkt, den man vorher erhalten hat, und einem Punkt auf der durchgezogenen Kurve, wodurch man den Wert des Schlupfes G₀ erhält).
Man fährt dann damit fort, vor allen Operationen, bei denen die Kurve der Änderungen von µ_i in Abhängigkeit von G_i ausgewertet wird, eine Korrektur des Anfangs der Kurve vorzunehmen, indem man die ersten realen Paare (µ_i, G_i) eliminiert, so lange die Änderung von µ_i in Abhängigkeit von G_i nicht im Wesentlichen konstant ist, und indem man den Schlupf G₀ zu einem Reibungskoeffizient null sucht, so dass das Paar (0, G₀) und die nicht eliminierten Paare (µ_i, G_i) im Wesentlichen ausgerichtet sind, und eine Kurve benutzt, die durch (0, G₀) verläuft, und die nicht eliminierten Paare (µ_i, G_i) wieder verbindet. Danach wird bei allen verwendeten Algorithmen für jeden Wert von G_i, der größer als G₀ ist, G_i durch G_i – G₀ ersetzt.
Es wurde bisher vorgeschlagen, berechnete oder abgeschätzte Werte für µ zu verwenden. In bestimmten Fällen ergibt jedoch die Art und Weise der Gewinnung des Reibungskoeffizienten (ausgehend von der Bremskraft, die ihrerseits auf der Basis des Bremsdruckes unter Berücksichtigung der speziellen Eigenschaften bei jedem Fahrzeug und ausgehend von der Radgeschwindigkeit abgeschätzt wird) kein zufriedenstellendes Ergebnis (die Kurve µ(G), die berechnet wurde, ist zu flach oder steigt kontinuierlich an). Man weiß, dass dies nicht realistisch ist. Um dieses Problem zu korrigieren, kann eine numerische Korrektur des berechneten Wertes µ durchgeführt werden. Diese Korrektur basiert auf der Geschwindigkeit der Entwicklung des Schlupfes in Abhängigkeit von der Zeit. Tatsächlich, wenn sich die Geschwindigkeit des Rades (und daher der Schlupf) überschnell entwickelt, heißt dies, dass man sich im instabilen Bereich der Kurve µ(G) befindet. Daher sollte die Kurve µ(G) abnehmen, was man auf folgende Art in einem System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs ausnutzt, bei dem die Änderung des Schlupfes bezüglich der Zeit über eine vorgegebene Schwelle für die Änderung hinaus dazu führt, dass man vor allen Operationen, bei denen die Krümmung der Änderung von ☐_i in Abhängigkeit von G_i zugrunde liegt, eine Korrektur am Ende der Kurve vornimmt, indem man die Werte von ☐_i, die den Schlupfwerten entsprechen, die zur Änderung des Schlupfes bezüglich der Zeit über die vorgegebene Schwelle für die Änderung hinaus führen, durch die folgenden korrigierten Werte ersetzt:
wobei "Acorr" ein Abstimmungskoeffizient ist und für jeden Algorithmus spezifisch sein kann. Beispielsweise fand man, dass in der Praxis für den "Durchschnitt"-Algorithmus ein guter Wert bei 0,2 liegt. 4 zeigt diese Korrektur. Dank dieser Korrektur findet die Kurve µ(G) zurück zu einer Form, die sicher eher übereinstimmt mit der physikalischen Realität, so dass es möglich wird, zuverlässigere Werte mit den Algorithmen zu erzeugen.
Es sei hier angemerkt, dass, wenn der Wert von µ_max seinerseits durch diese Korrektur modifiziert wurde, alle Algorithmen, die verwendet wurden, auf der Form der Kurve und nicht auf ihren Werten basieren. Der Leser wird außerdem auf die oben genannte Patentanmeldung verwiesen, wo erläutert wurde, dass der "Invariant"-Algorithmus es ermöglicht, einen Zielwert für den Schlupf zu berechnen, ohne selbst den exakten Wert des dazugehörigen Reibungskoeffizienten zu berechnen, welcher ohne Nutzen ist für die korrekte Funktion der Regelung des Schlupfes eines Fahrzeugrades.
Auswahl unter den Zielwerten für den Schlupf, die sich durch die verschiedenen Algorithmen ergeben
Es wurden verschiedene Zielwerte mit den erläuterten Algorithmen (Invariant, Durchschnitt, Benetzung) berechnet. Das allgemeine Prinzip der Auswahl ist in 1 dargestellt. Wie ersichtlich, nutzt man die Messwerte oder Abschätzungswerte, allgemein als Erfassungswerte bezeichnet, des Schlupfes G_i und des Koeffizienten für den Schlupf µ_i zu jedem "i" der Werte für den Schlupf. Parallel berechnet man einen Zielwert G^ci des Schlupfes mittels der n Algorithmen Alg "n". Schließlich wählt man unter diesen Zielwerten durch Vergleich aus, wobei man eine Funktion f(λ) verwendet, mit der es möglich ist, einen oder mehrere charakteristische Werte für die physikalische Funktion beim Abrollen des Reifens auf dem Boden zu finden.
Im Folgenden wird ein Fall aus der Praxis beschrieben, ohne dass dies als Einschränkung zu verstehen ist, um den letztendlich gültigen Wert zu finden, das heißt den optimalen Schlupf, der für die Regulierung des Schlupfes eines Rades eingesetzt wird.
8 zeigt die Operationen. Man nimmt hier den Algorithmus "Durchschnitt" als eine Referenz, die zur Beurteilung der anderen herangezogen wird. Das Prinzip des Algorithmus der Auswahl unter den verschiedenen Zielwerten beruht auf der Tatsache, dass einer der Zielwerte den Referenzwert darstellt, der ein hohes Vertrauen rechtfertigt, was immer die Natur des Bodens sei. Die Wahl wird auf Grund des Abstandes von diesem Referenzwert und mit Hilfe der Ableitung des Schlupfes nach der Zeit
getroffen werden, um die Arten des Bodens zu charakterisieren.
Die Auswahl des optimalen Schlupfes unter den Zielwerten, die sich aus den Algorithmen "Durchschnitt" und "Benetzt" ergeben, erfolgt beispielsweise auf die folgende Art und Weise:

• Berechnen des relativen Abstandes zwischen G^Cavg und G^Cwet als Absolutwert G^E,
• Vorauswahl eines Wertes G^Csel#1 auf die folgende Art und Weise: – Solange die Änderung von G bezüglich der Zeit in einer vorgegebenen Zone liegt, Verwendung des Wertes G^Cavg als Wert G^Csel#1, – wenn die Änderung von G in Bezug auf die Zeit nicht in der vorgegebenen Zone liegt, Bestimmen eines vorgegebenen kritischen Bereiches, dessen Amplitude von der Änderung von G bezüglich der Zeit abhängt, und: – wenn G^E in dem vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Cavg als Wert G^Csel#1, – wenn G^E nicht in dem vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Cwet als Wert G^Csel#1,
• Verwenden des Wertes G^Csel#1 als endgültige Auswahl für den optimalen Wert des Schlupfes G^Opt.

Vorzugsweise entspricht die genannte vorgegebene Zone den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit, die kleiner als ein unterer Grenzwert sind, und der vorgegebene kritische Bereich entspricht den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit, die größer als ein erster kritischer Schwellenwert ΔG^max sind. Der untere Grenzwert und der kritische Schwellenwert sind Parameter für die Abstimmung des Systems.
Der kritische Schwellenwert wird vorzugsweise mittels eines unscharfen Logikprozesses ausgewählt, um variabel zu sein und besser angepasst werden zu können an die realen Umstände. Durch diesen Prozess kann der Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Wert der Änderung des Schlupfes G bezüglich der Zeit variieren. Ausschließlich zu Zwecken der Erläuterung sei bemerkt, dass man festgestellt hat, dass sich gute Ergebnisse erzielen lassen, indem man den kritischen Schwellenwert zwischen 0 % und 2,5 % variieren lässt für einen Wert für die Änderung des Schlupfes in Abhängigkeit von der Zeit zwischen 350 % (unterer Grenzwert) und 400 % pro Sekunde (oberer Grenzwert), und indem man den kritischen Schwellenwert bei 2,5 % für die Werte oberhalb dieses oberen Grenzwertes festlegt.
Wenn man anschließend den "Invarianten"-Algorithmus verwendet, ersetzt man den letzten Schritt durch eine Auswahl zwischen der obigen Vorauswahl und dem Zielwert, den man durch den "Invarianten"-Algorithmus erhält, indem man wie folgt vorgeht:

• Wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit in einem vorgegebenen Bereich liegt, dann ist der Wert für den optimalen Schlupf G^Opt gleich G^Csel#1;
• wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht in dem vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Csel#1 in einem vorgegebenen optimalen Bereich liegt, dann ist der optimale Wert für den Schlupf G^Opt gleich G^Cinvt;
• wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht im vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Csel#1 nicht in dem vorgegebenen optimierten Bereich liegt, dann ist der optimale Wert für den Schlupf G^Opt gleich G^Csel#1.

Es ist von Vorteil, wenn der genannte vorgegebene Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die größer als ein vorgegebener Schwellenwert für die Auswahl sind, und wenn der genannte vorgegebene optimierte Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die kleiner als ein opti mierter Schwellenwert ΔG^opt sind. Die Schwellenwerte für die Wahl und die optimierten Schwellenwerte sind ihrerseits Parameter für die Anpassung des Systems. Der optimierte Schwellenwert kann außerdem mit einem unscharfen Logikprozess ausgewählt werden, um ihn variabel zu halten und besser an die realen Umstände anpassen zu können. Lediglich zur Erläuterung sei angemerkt, dass gute Ergebnisse erzielt wurden, indem der Schwellenwert für die Wahl bei 300 % pro Sekunde festgelegt wurde und der optimierte Schwellenwert bei 5 % festgelegt wurde.
Man hat gesehen, dass der Prozess der Auswahl in zwei aufeinander folgenden Schritten abläuft. Der erste Schritt bezieht den "Durchschnitt"-Algorithmus und den "Benetzung"-Algorithmus ein, und der zweite Schritt bezieht den "Invarianten"-Algorithmus ein. Im Folgenden wird für den ersten und für den zweiten Schritt ein anderer Prozess vorgeschlagen.
Die Auswahl des optimalen Schlupfes unter den Zielwerten, die sich durch die Algorithmen "Invariant" und "Durchschnitt" ergeben, läuft beispielsweise auf die folgende Art und Weise ab:

• Vorauswahl eines Wertes G^Csel#1 auf die folgende Art und Weise: – Wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit in einem vorgegebenen Bereich liegt, so ist der Wert G^Csel#1 gleich G^Cavg; – wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht in dem genannten vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Cavg in einem vorgegebenen optimierten Bereich liegt, so ist der Wert G^Csel#1 gleich G^Cinvt; – wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht in dem vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Csel#1 nicht in dem ge nannten vorgegebenen optimierten Bereich liegt, so ist der Wert G^Csel#1 gleich G^Cavg.
• Verwenden von G^Csel#1 als endgültige Auswahl für den Wert des optimalen Schlupfes G^Opt.

Wenn man schließlich den Algorithmus "Benetzt" verwendet, ersetzt man den letzten Schritt durch eine Auswahl zwischen der obigen Vorauswahl und dem Zielwert, der sich durch den Algorithmus "Benetzt" ergibt, indem man wie folgt vorgeht:

• Berechnen des relativen Abstandes als Absolutwert G^E zwischen G^Csel#1 und G^Cwet,
• Auswahl des Wertes G^Opt auf die folgende Art und Weise: – Solange die Änderung von G bezüglich der Zeit in einer vorgegebenen Zone liegt, Verwenden von G^Csel#1 als Wert G^Opt, – wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht in der vorgegebenen Zone liegt, Bestimmen eines vorgegebenen kritischen Bereiches, dessen Amplitude von der Änderung von G bezüglich der Zeit abhängt, und: – wenn G^E in dem genannten vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Csel#1 als Wert G^Opt, – wenn G^E nicht in dem genannten vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Cwet als Wert G^Opt.

Wie bereits angedeutet, ist es von Vorteil, wenn die verschiedenen Zonen und Bereiche mit Bezug auf Schwellenwerte ausgewählt werden. Diese Schwellenwerte sind ihrerseits Parameter für die Anpassung des Systems. Sie können ebenso gut durch einen unscharfen Logikprozess ausgewählt werden. Es sei hier angemerkt, dass das, was in Bezug auf die erste Erläuterung eines Prozesses für die Auswahl in Bezug auf die kritische Schwelle, die Schwelle für die Aus wahl und die optimierte Schwelle gesagt wurde, für die zweite Erläuterung eines Prozesses für die Auswahl gültig bleibt.
Anwendung auf andere Situationen
In der genannten Patentanmeldung wurde die Möglichkeit von anderen Anwendungen des "Invariant"-Algorithmus demonstriert, beispielsweise bei der Analyse der Längskraft bei Drift, die sich bei einem Luftreifen oder einer elastischen Bereifung in einer Funktionszone nahe der Sättigung der Längskraft bei Drift entwickelt. Das hat seinen Grund in der Ähnlichkeit der Gesetzmäßigkeiten für die Änderung dieser physikalischen Phänomene. Auf gleiche Art und Weise gibt es bei der vorliegenden Erfindung Anwendungen, die über den einfachen Vergleich zwischen den Vorhersagen der einzelnen Algorithmen zur Modellierung des Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit vom Schlupf hinausgehen. Zum Abschluss dieses Themas sei nur noch darauf verwiesen (selbstverständlich ohne dass selbst diese Anfügung als Einschränkung verstanden werde), dass sich die Erfindung auch auf ein System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs bezieht, mit dem der Wert für den Driftwinkel δ eines Reifens vorhergesagt werden soll, wo die laterale Kraft (auch "Driftlängskraft" genannt) maximal ist.
In diesem Fall ist der Parameter P der Winkel für die Drift δ des Reifens, und der charakteristische Parameter Q ist die Driftlängskraft F_y des Reifens. Es handelt sich darum, vorherzusehen, wann der Reifen sein Maximum erreicht und daher nicht mehr in der Lage sein wird, seine primäre Funktion zu erfüllen, die darin besteht, sicherzustellen dass sich das Fahrzeug drehen kann, um die Funktion des Reifens auf einem vorgegebenen Wert bezüglich der Driftlängskraft F_y aufrechtzuerhalten, oder um den Fahrer zu informieren. Um die Funktion des Reifens mit einem vorgegebenen Zielwert aufrechtzuerhalten, kann man eventuell automatisch präventive Interventionen zur Reduktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs vornehmen, um kritische Fahrsituationen zu vermeiden (bei denen sich das Fahrzeug nicht dreht, wie es der Fahrer will, was zu einem Unfall führen kann). Um diese Aktionen bewusst vorzunehmen, ist es außerdem nützlich, eine Auswahl unter den mehreren Zielwerten der verschiedenen Algorithmen vorzunehmen.
In diesem Fall betrifft die Erfindung ein System mit Einrichtungen, um einen Parameter "ξ" in Abhängigkeit von Befehlen, die von dem Fahrer des Fahrzeugs über eine Eingabe eingegeben werden, und in Abhängigkeit von Befehlen zu steuern, die von einem Trajektorien-Controller ausgegeben werden, Einrichtungen zum Modulieren des Parameters "ξ" und Einrichtungen, um bei jeder Aktivierung der Einrichtungen für die Vorgabe des Parameters "ξ" den Parameter des Driftwinkels δ^Opt auf die folgende Art und Weise zu berechnen: bei jeder Aktivierung des Systems zur Vorgabe der Änderung von ξ bei wenigstens zwei verschiedenen Indizes "i" des Driftwinkels Verwenden verschiedener Werte F_Yi (gemessen oder berechnet) und des dazugehörigen Driftwinkels δ_i, den man durch Abschätzung oder direkte Messung erhält,

• Durchführen von "n" Berechnungs-Algorithmen parallel zueinander zum Bestimmen jeweils eines Zielwertes für den Schlupf und somit Erzeugen von soviel Zielwerten δ^Cn wie Algorithmen durchgeführt werden;
• Auswählen des besten Zielwertes δ^Cn als optimalen Parameterwert durch Vergleichen von "n" Zielwerten δ^Cn, um diejenigen Zielwerte zu eliminieren, die am wenigsten wahrscheinlich sind.

Claims

System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs, bei dem ein charakteristischer Parameter Q für die Funktion eines Reifens eines Fahrzeugs zum Abrollen auf einem Boden sich gemäß einer bestimmten Gesetzmäßigkeit in Abhängigkeit von einem Parameter P ändert, wobei ein optimaler Wert des Parameters P durch einen Controller direkt oder indirekt vorgegeben wird, um auf wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe einzuwirken, die umfasst: auf den Reifen wirkendes Drehmoment, Einschlagwinkel des Reifens, Radsturzwinkel des Reifens und vertikal auf den Reifen wirkende Kraft, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller Einrichtungen umfasst zum: • Bestimmen von Abschätzungen oder Messwerten (P_i, Q_i) für die aufeinander folgenden Werteindizes "i"; • Durchführen von "n" Berechnungs-Algorithmen parallel zueinander zum Bestimmen jeweils eines Zielwertes für den Parameter und somit Erzeugen von soviel Zielwerten P^Cn wie Algorithmen durchgeführt werden; • Auswählen des besten Zielwertes P^Cn als optimalen Parameterwert durch Vergleichen von "n" Zielwerten P^Cn, um diejenigen Zielwerte zu eliminieren, die am wenigsten wahrscheinlich sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, bei dem der Parameter P der Schlupf G des Reifens ist und der charakteristische Parameter Q der Reibungskoeffizient µ des Reifens ist, wobei das System Einrichtungen umfasst, um dem Reifen eine Längskraft vorzugeben, Einrichtungen zum Modulie ren der Längskraft und Einrichtungen, um bei jeder Aktivierung der Einrichtungen, mit denen dem Reifen eine longitudinale Kraft vorgegeben wird, den Schlupfparameter G^Opt auf folgende Art und Weise zu berechnen: • Bestimmen von Werten für den Reibungskoeffizienten µ_i für jeden Schlupf G_i entsprechend den aufeinander folgenden Werteindizes "i" für die Längskraft; • Durchführen von "n" Berechnungs-Algorithmen parallel zueinander zum Bestimmen jeweils eines Zielwertes des Schlupfes und somit Erzeugen von soviel Zielwerten G^Cn wie Algorithmen durchgeführt werden; • Auswählen des besten Zielwertes G^Cn als optimalen Schlupfwert G^Opt durch Vergleichen von "n" Zielwerten G^Cn, um diejenigen Zielwerte zu eliminieren, die am wenigsten wahrscheinlich sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 2, bei dem die Auswahl des optimalen Schlupfes erfolgt, indem die folgenden Operationen bei jedem Algorithmus zwischen 1 und n durchgeführt werden: • Berechnen des Absolutwertes des relativen Abstandes zwischen dem Zielwert G^Cn des Algorithmus "n" und der vorangehenden Auswahl G^Csel#n–1, • Verwenden eines charakteristischen Wertes (λ) der physikalischen Funktion der Drehung des Reifens auf dem Boden und Verwenden dieses charakteristischen Wertes zum Berechnen eines Toleranzbereiches für den vorher berechneten Abstand, • Fortfahren mit der Auswahl auf folgende Art: – Wenn der Abstand im Toleranzbereich liegt, Auswählen von G^Cn als Wert für den optimalen Schlupf G^Opt, – wenn der Abstand nicht in dem Toleranzbereich liegt, Auswählen von G^Csel#n–1 als Wert für den optimalen Schlupf G^Opt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 3, bei dem der charakteristische Wert λ die Änderung von G bezüglich der Zeit ist.
System nach Anspruch 4, bei dem die Grenzwerte des Toleranzbereiches berechnet werden durch einen Prozess, der ausgewählt wird aus einer Gruppe, die die unscharfe Logik und die Boolesche Logik und eine mathematische Funktion enthält.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem ein erster Algorithmus auf eine Invariante zurückgreift und die folgenden Operationen durchführt: • Bestimmen der Steigung α_i der Gerade, die durch den Ursprung und durch (G_i, µ_i) verläuft, • Berechnen der Koeffizienten A_p durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, bei der man von einer ausreichenden Anzahl von Paaren (α₁, G_i) ausgeht, um eine Änderungskurve α_i = f(G_i, A_p) zu erzeugen, • Berechnen eines ersten Zielwertes G^Cinvt für den Schlupf unter Verwendung einer vorgegebenen Invariante "Invt".
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 6, bei dem man die Invariante auf folgende Art und Weise bestimmt:
wobei p einen positiven Wert kleiner als 1 annimmt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 7, bei dem man zwei spezielle Koeffizienten A_p, A und B, durch eine Regression aus der Gruppe bestimmt, die eine lineare Regression und eine exponentielle Regression umfasst.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem ein zweiter Algorithmus die folgenden Operationen durchführt: • Bestimmen der Koeffizienten A_[avg/p] durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, bei der man von einer ausreichenden Anzahl von Paaren (µ_i, G_i) ausgeht, um eine erste Änderungskurve µ_i = f(G_i, A_[avg/p]) zu erzeugen, die zwingend durch den Ursprung und das oder die Paare (µ_i, G_i) verläuft, bei denen µ_i ungleich null ist, • Bestimmen eines Indikators für die mittlere Steigung α₁ der ersten Änderungskurve, • Bestimmen der Koeffizienten B_[avg/p] durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, bei der man von einer ausreichenden Anzahl von Paaren (µ_i, G_i) ausgeht, um eine zweite Änderungskurve µ_i = f(G_i, B_[avg/p]) durch das oder die Paare (µ_i, G_i) zu erzeugen, bei denen µ_i ungleich null ist, • Bestimmen eines Indikators für die mittlere Steigung α₂ der zweiten Änderungskurve, • solange die Differenz zwischen α₁ und α₂ kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert für die Steigung ist, Wiederaufnahme der vorangehenden Operationen bei jeder neuen Erfassung von Wertepaaren (G_i, µ_i), • sobald die Differenz zwischen α₁ und α₂ den vorgegebenen Schwellenwert für die Steigung übersteigt, Bestimmen eines Zielwertes für den Schlupf G^Cavg unter Verwendung wenigstens des letzten Wertepaares (G_i, µ_i).
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 9, bei dem bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes durch den Schlupf G_i der Zielwert G^Cavg für den Schlupf unter Verwendung wenigstens des letzten Paares der Werte (G_i, µ_i) festgelegt wird.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 9, bei dem: • die erste Änderungskurve eine erste Gerade µ_i = A_avg·G_i ist, die zwingend durch den Ursprung und das oder die Paare (µ_i, G_i) verläuft, die man durch eine erste lineare Regression erhält, wobei man einen ersten Koeffizienten A_avg berechnet, • die zweite Änderungskurve eine zweite Gerade µ_i = A_lin·G_i + B_lin, die durch das oder die Paare (µ_i, G_i) verläuft, die man durch eine zweite lineare Regression erhält, wobei man die Koeffizienten A_lin und B_lin berechnet.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der Zielwert für den Schlupf G^Cavg bestimmt wird, so dass er gleich dem letzten Wert G_i ist.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem der Zielwert für den Schlupf
bestimmt wird, wobei β ein Anpassungsparameter ist.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 13, bei dem β einen Wert von etwa 1,04 einnimmt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 13, bei dem β ein Anpassungsparameter ist, der für die Anpassung des Systems verwendet wird.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei dem der vorgegebene Schwellenwert für die Steigung für die Differenz zwischen α₁ und α₂ in der Größenordnung von 30 % liegt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem durch einen dritten Algorithmus die folgenden Operationen durchgeführt werden: • Berechnen der Änderung von G in Bezug auf die Zeit je nach Erfassung der Werte G_i, • solange die Änderung größer als eine untere Schwelle ist, Berechnen von Koeffizienten A_[wet,p] durch direkte Berechnung oder durch eine geeignete Regression, um die Änderung von G in Bezug auf die Zeit durch eine Änderungskurve zu erzeugen, die eine Funktion von (G_i, A_[wet,p]) ist, • sobald die Änderung größer ist als eine obere Schwelle, Bestimmen eines Zielwertes für den Schlupf G^Cwet unter Verwendung wenigstens der letzten Werte von A_[wet,p].
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 17, bei dem eine lineare Regression verwendet wird und man die Koeffizienten A_wet und B_wet auf folgende Art und Weise berechnet:
und der Zielwert für den Schlupf G^Cwet sich wie folgt ergibt:
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 18, bei dem "dG_tgt" 200 % pro Sekunde beträgt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 18, bei dem "dG_tgt" als Anpassungsparameter verwendet wird.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 20, bei dem die Modulationseinrichtung für die Längskraft auf die Bremsvorgabe einwirkt und man die angegebenen Operationen bei jedem Beginn eines Bremsmanövers initialisiert (i = 0).
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 20, bei dem die Modulationseinrichtung für die Längskraft auf das Motormoment auf die Räder einwirkt und man die angegebenen Operationen bei jedem Beginn einer Vorgabe für die Änderung des Motormoments auf über einen vorgegebenen Schwellenwert für das Moment initialisiert (i = 0).
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 22, bei dem vor allen Operationen, bei denen die Änderungskurve von µ_i in Abhängigkeit von G_i ausgewertet wird, eine Korrektur am Beginn der Kurve vorgenommen wird, indem die ersten realen Paare (µ_i, G_i) eliminiert werden, so lange die Änderung von µ_i in Anhängigkeit von G_i nicht im Wesentlichen konstant ist, und indem der Schlupf G₀ zu einem Reibungskoeffizienten null gesucht wird, so dass das Paar (0, G₀) und die nicht eliminierten Paare (µ_i, G_i) im Wesentlichen ausgerichtet sind, und wobei eine Kurve verwendet wird, die von (0, G₀) ausgeht und die nicht eliminierten Paare (µ_i, G_i) verbindet, so dass für jeden Wert von G_i, der größer als G₀ ist, G_i ersetzt wird durch G_i – G₀.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 2 bis 23, bei dem dann, wenn die Änderung des Schlupfes in Bezug auf die Zeit größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, man vor allen Operationen, bei denen die Kurve der Änderung von µ_i in Abhängigkeit von G_i ausgewertet wird, eine Korrektur am Ende der Kurve vornimmt, indem man die Werte von µ_i, die denjenigen Schlupfwerten entsprechen, welche die Änderung des Schlupfwertes in Bezug auf die Zeit über den vorgegebenen Schwellenwert für die Änderung anheben, durch die folgenden korrigierten Werte ersetzt:
wobei "Acorr" ein vorgegebener Parameter ist.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 24, bei dem "Acorr" einen Wert von etwa 0,2 annimmt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 25, bei dem "Acorr" als Anpassungsparameter verwendet wird.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs, bei dem gleichzeitig die Algorithmen einer der Ansprüche 9 bis 16 und einer der Ansprüche 17 bis 20 eingesetzt werden, wobei die Auswahl des optimalen Schlupfes auf die folgende Art und Weise erfolgt: • Berechnen des relativen Abstandes zwischen G^Cavg und G^Cwet als Absolutwert G^E, • Vorauswahl eines Wertes G^Csel#1 auf die folgende Art und Weise: – Solange die Änderung von G bezüglich der Zeit in einer vorgegebenen Zone liegt, Verwendung des Wertes G^Cavg als Wert G^Csel#1, – wenn die Änderung von G in Bezug auf die Zeit nicht in der vorgegebenen Zone liegt, Bestimmen eines vorgegebenen kritischen Bereiches, dessen Amplitude von der Änderung von G bezüglich der Zeit abhängt, und: – wenn G^E in dem vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Cavg als Wert G^Csel#1, – wenn G^E nicht in dem vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Cwet als Wert G^Csel#1, • Verwenden des Wertes G^Csel#1 als endgültige Auswahl für den optimalen Wert des Schlupfes G^Opt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 27, bei dem die genannte vorgegebene Zone den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die kleiner als ein unterer Grenzwert sind, und der genannte vorgegebene kritische Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die größer als eine erste kritische Schwelle ΔG^max sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 27 und 28, bei dem die endgültige Auswahl durch die folgenden Schritte ersetzt wird: • Wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit in einem vorgegebenen Bereich liegt, dann ist der Wert für den optimalen Schlupf G^Opt gleich G^Csel#1; • wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht in dem vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Csel#1 in einem vorgegebenen optimalen Bereich liegt, dann ist der optimale Wert für den Schlupf GP^Opt gleich G^Cinvt; • wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht im vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Csel#1 nicht in dem vorgegebenen optimierten Bereich liegt, dann ist der optimale Wert für den Schlupf G^Opt gleich G^Csel#1.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 29, bei dem der genannte vorgegebene Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die größer als ein vorgegebener Schwellenwert für die Auswahl sind, und der genannte vorgegebene optimierte Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die kleiner als ein optimierter Schwellenwert ΔG^opt sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 30, bei dem die kritische und die optimierte Schwelle berechnet werden durch einen Prozess, der ausgewählt wird aus einer Gruppe, die die unscharfe Logik und die Boolesche Logik und eine mathematische Funktion enthält.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 30, bei dem der untere Grenzwert, die kritische Schwelle, die Auswahlschwelle und die optimierte Schwelle Anpassungsparameter sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs, bei dem gleichzeitig die Algorithmen einer der Ansprüche 6 bis 8 und einer der Ansprüche 9 bis 16 eingesetzt werden, wobei die Auswahl des optimalen Schlupfes auf die folgende Art und Weise erfolgt: • Vorauswahl eines Wertes G^Csel#1 auf die folgende Art und Weise: – wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit in einem vorgegebenen Bereich liegt, dann ist der Wert G^Csel#1 gleich G^Cavg; – wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht in dem vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Cavg in einem vorgegebenen optimalen Bereich liegt, dann ist der Wert G^Csel#1 gleich G^Cinvt; – wenn die Änderung von G bezüglich der Zeit nicht im vorgegebenen Bereich liegt und wenn die Differenz G^E2 als Absolutwert zwischen G^Cinvt und G^Csel#1 nicht in dem vorgegebenen optimierten Bereich liegt, dann ist der Wert G^Csel#1 gleich G^Cavg. • Verwenden des Wertes G^Csel#1 als endgültige Auswahl für den optimalen Wert des Schlupfes G^Opt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 33, bei dem der vorgegebene Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die größer als ein vorgegebener Schwellenwert für die Auswahl sind, und der vorgegebene optimierte Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die kleiner als ein optimierter Schwellenwert ΔG^opt sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs, bei dem gleichzeitig der Algorithmus einer der Ansprüche 17 bis 19 eingesetzt wird, wobei die endgültige Auswahl durch die folgenden Schritte ersetzt wird: • Berechnen des relativen Abstandes zwischen G^Cavg und G^Cwet als Absolutwert G^E, • Vorauswahl eines Wertes G^Opt auf die folgende Art und Weise: – Solange die Änderung von G bezüglich der Zeit in einer vorgegebenen Zone liegt, Verwendung des Wertes G^Opt als Wert G^Csel#1, – wenn die Änderung von G in Bezug auf die Zeit nicht in der vorgegebenen Zone liegt, Bestimmen eines vorgegebenen kritischen Bereiches, dessen Amplitude von der Änderung von G bezüglich der Zeit abhängt, und: – wenn G^E in dem vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Opt als Wert G^Csel#1, – wenn G^E nicht in dem vorgegebenen kritischen Bereich liegt, Verwenden des Wertes G^Cwet als Wert G^Opt.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 35, bei dem der vorgegebene Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die kleiner als ein unterer Grenzwert sind, und der vorgegebene optimierte Bereich den Änderungen des Schlupfes G bezüglich der Zeit entspricht, die größer als ein erster kritischer Schwellenwert ΔG^max sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 36, bei dem die kritische und die optimierte Schwelle berechnet werden durch einen Prozess, der ausgewählt wird aus einer Gruppe, die die unscharfe Logik und die Boolesche Logik und eine mathematische Funktion enthält.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 36, bei dem der untere Grenzwert, die kritische Schwelle, die Auswahlschwelle und die optimierte Schwelle Anpassungsparameter sind.
System zur Stabilitätsregelung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, bei dem der Parameter P der Driftwinkel δ des Reifens ist und der charakteristische Parameter Q die Driftlängskraft F_y des Reifens ist, wobei das System Einrichtungen umfasst, um einen Parameter "ξ" in Abhängigkeit von Befehlen, die von dem Fahrer des Fahrzeugs über seine Eingabeeinrichtung eingegeben wurden, und in Abhängigkeit von Befehlen, die durch einen Trajektorien-Controller ausgegeben werden, zu steuern, Einrichtungen zum Modulieren des Parameters "ξ" und Einrichtungen, um den Parameter des Driftwinkels δ^Opt jedes Mal, wenn die Einrichtungen zum Vorgeben des Parameters "ξ" aktiviert werden, auf folgende Art zu berechnen: • bei jeder Aktivierung des Systems zur Vorgabe der Änderung von ξ bei wenigstens zwei verschiedenen Indizes "i" des Driftwinkels Verwenden verschiedener Werte F_Yi und des dazugehörigen Driftwinkels δ_i, den man durch Abschätzung oder direkte Messung erhält, • Durchführen von "n" Berechnungs-Algorithmen parallel zueinander zum Bestimmen jeweils eines Zielwertes für den Schlupf und somit Erzeugen von soviel Zielwerten δ^Cn wie Algorithmen durchgeführt werden; • Auswählen des besten Zielwertes δ^Cn als optimalen Parameterwert durch Vergleichen von "n" Zielwerten δ^Cn, um diejenigen Zielwerte zu eliminieren, die am wenigsten wahrscheinlich sind.