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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Lenken eines Fahrzeugs mit einem
elektrisch unterstützten Lenksystem
(electrically assisted steering, EAS) beim Fahren in der Situation
von ABS-Split-mu-Betrieb, wobei die Räder auf der nahen Seite und
entfernten Seite des Fahrzeug auf relativ High-mu- bzw. relativ Low-mu-Oberflächen laufen,
oder umgekehrt, was zu der Notwendigkeit asymmetrischer Bremskraftmanöver führt.
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Elektrische
Hilfslenksysteme sind im technischen Gebiet gut bekannt. Elektrische
Hilfslenksysteme, die zum Beispiel einen Zahnstangengetriebesatz
zum Koppeln der Lenksäule
an die gelenkte Achse verwenden, liefern Hilfskraft durch Verwendung
eines Elektromotors, um entweder Drehkraft an eine mit einem Zahnradgetriebe
verbundene Lenkwelle anzulegen, oder lineare Kraft an ein Lenkelement
mit Zahnstangenzähnen an
demselben anzulegen. Der Elektromotor in solchen Systemen wird typischerweise
als Reaktion auf (a) ein vom Fahrer an das Lenkrad angelegtes Drehmoment
und (b) abgefühlter
Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert.
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Andere
bekannte elektrische Hilfslenksysteme schließen elektrohydraulische Systeme
ein, in denen die Hilfskraft durch Hydraulikmittel unter zumindest
teilweiser Steuerung eines elektronischen Steuersystems bereitgestellt
wird.
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Wenn
unter den letzteren Bedingungen ein Split-mu-Bremsvorgang stattfindet,
können
die nichtausbalancierten Bremsdrehmomente, die auftreten, nachteilig
die Fahrzeugstabilität
beeinflussen und haben die Tendenz, Schleudern des Fahrzeugs zu
verursachen.
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Es
ist aus JP-A-11 152055 eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, die
versucht, Fahrzeuginstabilität
durch Ausgeben von Steuersignalen zu verhindern, die sowohl die
zum Lenken benötigte
Kraft als auch die Fahrzeugbremskraft gemäß der Lenkabhängigkeit
entsprechend der Priorität
von Lenken in Bezug zum Bremsbetrieb bei einem Fahrtrichtungswechsel
des Fahrzeugs darstellen. Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkdrehmoment
werden durch Geschwindigkeits- und Drehmomentsensoren als Variablen
bestimmt, die einen Einfluss auf instabiles Fahrzeugverhalten haben,
Lenkwinkeländerungsrate,
Raddrehgeschwindigkeit und Reibungskoeffizient zwischen den Rädern und
der Straßenoberfläche werden
auch bestimmt. Ein Kontroller spei chert das Verhältnis zwischen den vorgenannten
Variablen und einer Anforderung, Instabilität des Fahrzeugs zu verhindern,
und beurteilt das Vorliegen einer Notwendigkeit von Instabilitätsverhinderung
anhand der Werte der Variablen, bevor das Fahrzeugverhalten instabil
wird. Er speichert und steuert dann das Verhältnis zwischen der Variablen,
der Lenkabhängigkeit,
der zum Lenken erforderlichen Kraft und der Bremskraft, wodurch
diesem Dokument zufolge das Fahrzeugverhalten durch das eigene Lenken
eines Fahrers stabilisiert werden kann.
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Es
ist aus DE-A-196 50 475C ein elektrisches Fahrzeuglenksystem bekannt,
das Kräfte
abfühlt,
die auf gelenkte Fahrzeugräder
einwirken, um eine Steuereinrichtung in die Lage zu bringen, Einbringungen
von Störungsvariablen
von der Straße
durch die gelenkten Fahrzeugräder
ohne Zeitverzögerung
aufzuzeichnen, und ihre Plausibilität mittels anderer eingegebener
Größen zu untersuchen.
Dies erlaubt ein multiredundantes System, bei dem die redundanten
Signale oder die von den Signalen bestimmten redundanten Informationen von
unterschiedlich strukturierten und angeordneten Sensoren stammen.
Es gibt auch die Möglichkeit,
dass die Steuereinrichtung als eine Funktion von an den gelenkten
Fahrzeugrädern
aktiven Kräften
ein manuelles Kraftbetätigungselement
ohne Verzögerung
steuert oder beeinflusst. Dies hat den Zweck, als eine Funktion der
jeweiligen Fahrbedingungen eine Betätigungskraft an der manuellen
Lenkeinrichtung oder an dem manuellen Lenkrad zu simulieren oder
modulieren, die durch den Fahrer gefühlt werden kann. Das System
nutzt direkte Kraftabfühlung
an den gelenkten Rädern
(instrumentierter Nabenträger)
und befasst sich primär
damit, wie die gelenkten Räder
zu steuern sind und die abgefühlten
Kräfte
darstellende Lenkrückmeldung
zu erzeugen ist.
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Es
ist aus US-A-6154 696 ein Verfahren zum Aufheben von Lenkvariationen
bekannt, die durch Drehmomentlenkung bewirkt werden, d. h. Lenkdrehmomente,
die erzeugt werden, wenn Kraft über
den Fahrzeuggetriebezug angelegt wird, die in das Lenksystem aufgrund
dessen zurückgemeldet
werden, dass eine nichtausbalancierte Geometrie innerhalb des Antriebszugs
und des Aufhängungssystems
vorliegt. Der Vorschlag ist davon abhängig, ein Drehmomentdifferenzsignal
zu liefern, das von einer Drehmomentsplitter-Steuereinheit erzeugt
wird. Es ist dann dieses Signal, das zum Liefern eines verknüpften Lenkausgleichsdrehmoments
verwendet wird. Ausgleichen dieser Grundanpassung mit einer reaktiven
Lenkkomponente, die dem Drehmomentdifferenzsignal hinzugefügt wird,
bildet eine weitere Verfeinerung. Die tatsächliche Ableitung dieses Signals
ist nicht beschrieben, es wird nur aufgeführt, dass dieses Signal durch
Betrachten von Lenkgeschwindigkeitsseitenbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit
und Giergeschwindigkeit erhalten wird, und dass irgendein Vergleich
dieser Werte gegenüber
Bezugswerten ausführt
wird.
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Es
ist aus DE-A-197 51 227A ein Radlenksystem bekannt, das einen Lenkdrehmomentausgleich
basierend auf einem Gierparameter bereitstellt, wobei das Gierparameter
operativ ist, wenn ein Bremsparameter ermittelt, dass es auf einer
Split-mu-Oberfläche arbeitet,
und wobei weiter das Gierparameter abhängig von Bremsdruckdifferenz
oder Seitenbeschleunigung ermittelt wird. Ein Hilfsantrieb lagert
die durch den Fahrer des Fahrzeugs initiierte Lenkbewegung und die
durch ein Betätigungselement
initiierte Bewegung übereinander, um
die Lenkbewegung des lenkbaren Rads zu erzeugen. Ein die Gierbewegung
des Fahrzeugs darstellendes Gierparameter wird ermittelt, und ein
Steuersignal wird bei Vorherrschen eines vorbestimmten Fahrzustands abhängig von
dem ermittelten Gierparameter berechnet. Das Betätigungselement wird dann durch
das erzeugte Steuersignal zum Initiieren der Bewegung gesteuert.
Ein den Bremszustand des Fahrzeugs darstellendes Bremsparameter
wird auch ermittelt, und das Vorliegen des Fahrzustands wird abhängig von
diesem ermittelten Bremsparameter bestimmt. Aktiver Lenkeingriff
wird nur eingeschaltet, wenn eine äußere Beeinträchtigung der
Fahrzeugbewegung ermittelt wird.
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Dieses
System stellt eine Lenkwinkelkorrektur fest, die einfach direkt
dem vom Fahrer eingegebenen Drehmoment überlagert wird. Der überlagerte
Winkel basiert auf dem Integral von Giergeschwindigkeitsfehler zum
Steuern einer Zielgiergeschwindigkeit. Es erfolgt keine Anpassung
der Selbstzentrierposition der Lenkung.
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Es
ist aus EP-A-1209 053 ein Lenksystem bekannt, das die Verwendung
von Giermomentschätzung, Anforderungslenkwinkel
und Lenksteuerung zum Erzeugen eines Anforderungslenkwinkels beinhaltet.
Giermoment wird anhand von Unterschieden in Bremskraft in einer
bekannten Weise berechnet. Ein Steuersystem liefert ein Korrekturlenkdrehmoment
basierend auf einem Giermoment, das von der Längsbremskraft abgeleitet wird
und die Messung von Bremsdrucken einschließt. Das System beinhaltet keine
Maßnahmen
zum Verschieben der Selbstzentrierposition der Lenkung.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Mittel
zu schaffen, durch das das Fahrzeug mittels Lenkeingriff stabil
und steuerbar zu halten ist, wenn unbalancierte Bremsdrehmomente
ansonsten die Tendenz hätten,
Schleudern des Fahrzeugs zu bewirken.
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Der
Erfindung zufolge wird ein Fahrzeugstabilitätsausgleichssystem geschaffen,
das eingerichtet ist, um dynamisch die Selbstzentrierposition und
das Lenkgefühl
des Lenksystems während
Split-mu-Bremsbetrieb anzupassen, umfassend:
- (a)
Mittel zum Feststellen mindestens einer Betriebsvariablen, die einen
Korrekturlenkwinkel für
das Fahrzeug darstellt und folglich eine Zielselbstzentrierposition
darstellt;
- (b) einen Fahrerrückmeldekontroller,
der eine der Betriebsvariablen oder die Summe von zwei oder mehr eine
Zielselbstzentrierposition darstellenden Variablen nimmt und davon
den tatsächlichen
Lenkwinkel subtrahiert, um einen Zielselbstzentrierfehler abzuleiten;
und
- (c) Verstärkungsmittel
zum Feststellen einer Drehmomentanforderung proportional zu dem
Zielselbstzentrierfehler, die zu dem EAS-Unterstützungsdrehmoment addiert wird,
um die Selbstzentrierposition so zu verschieben, dass der Fahrer
darin bestärkt
wird, das Lenkrad so zu bewegen, um den Zielselbstzentrierfehler
auf null zu reduzieren, damit das Fahrzeug stabil und steuerbar
gehalten wird.
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Eine
mögliche
Betriebsvariable, die einen Korrekturlenkwinkel darstellt, ist das
Bremsgiermoment. Dies kann zum Beispiel durch Erzeugen von Schätzungen
der Bremsdrucke an dem linken und rechten Vorderrad und Subtrahieren
derselben voneinander, Multiplizieren der Differenz mit einer Konstanten,
um die Differenz in Bremskräften
für die
Vorräder
zu erhalten, und Teilen des Ergebnisses durch die Spurbreite des
Fahrzeugs festgestellt werden.
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Das
Bremsgiermoment wird mit einer Verstärkung multipliziert, um den
Korrekturlenkwinkel zu erhalten.
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Eine
zweite mögliche
Betriebsvariable, die einen Korrekturlenkwinkel darstellt, ist Gieroszillation.
Diese kann zum Beispiel durch Invertieren eines Giergeschwindigkeitssignals,
Multiplizieren desselben mit einer Verstärkung und Verwenden des Ergebnisses
als ein Rückmeldesignal,
das Gieroszillationskorrektur liefert, festgestellt werden.
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Eine
dritte mögliche
Betriebsvariable, die einen Korrekturlenkwinkel darstellt, ist Seitendriftkorrektur. Diese
kann zum Beispiel durch Invertieren eines Fahrzeugsei tenbeschleunigungssignals
und Anwendung von Proportional- plus Integralausgleich zum Liefern
der Seitendriftkorrektur festgestellt werden.
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Vorzugsweise
nimmt der Fahrerrückmeldekontroller
eine der Betriebsvariablen oder die Summe von zwei oder mehr der
Variablen, subtrahiert sie von dem tatsächlichen Lenkwinkel und addiert
das Ergebnis zu dem EAS-Unterstützungsdrehmoment,
vorteilhaft mittels einer Verstärkung
und eines Begrenzers. Lenkgeschwindigkeitsrückmeldung kann angewendet werden,
um die Verschiebung zu verhindern, die zu gering gedämpften Lenkoszillationen
führt.
Vorzugsweise wird die Fahrerrückmeldung
bei niedrigeren Geschwindigkeiten auslaufen gelassen, um Behinderung
von Fahrermanövern
bei niedrigen Geschwindigkeiten zu vermeiden.
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Einem
weiteren Aspekt dieser Erfindung zufolge wird ein Fahrzeugstabilitätsausgleichssystem
geschaffen, das eingerichtet ist, um den dynamischen Zustand des
Fahrzeugs durch Beurteilung der Fahrzeugstabilität und/oder der Fahrereinwilligung
zu bestimmen, wobei mindestens eine gesteuerte Funktion des Bremssystems
abhängig
von dem dynamischen Zustand so angepasst wird, um die verfügbare Bremsnutzung zu
maximieren. Die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 42 sind auch auf
den letzteren Aspekt der Erfindung anwendbar, sowohl einzeln als
auch kombiniert.
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Die
Erfindung ist im Folgenden nur zum Aufführen eines Beispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das Erzeugung von Lenkwinkelanforderung zeigt;
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2 Giermomentschätzung anhand
von Bremsdruck darstellt;
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3 Giermomentschätzung anhand
von Vorderachsenbremsdrucken darstellt;
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4 Giermomentschätzung durch
ein Fahrzeugmodell und eine Rückkopplungsschleife
darstellt;
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5 Lenkwinkelanforderung
anhand von Giermomentschätzung
darstellt;
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6 Lenkwinkelanforderung
anhand von Giergeschwindigkeitsoszillation darstellt;
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7 Gierausgleich
durch Lenkgeschwindigkeitssteuerung darstellt;
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8 Seitendriftausgleich
darstellt;
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9 Seitendriftausgleich
anhand von Seitenbeschleunigung darstellt;
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10 Lenkpositionssteuerung
zu Anforderungslenkwinkel darstellt;
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11 Fahrereinwilligungsbeurteilung
anhand von Fahrerdrehmoment darstellt;
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12 Fahrereinwilligungsbeurteilung
anhand von Lenkwinkelfehler darstellt;
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13 ein
Blockdiagramm "höchster Ebene" eines die Erfindung
insgesamt verkörpernden
Systems ist;
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14 Freigabe
und Skalieren darstellt;
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15 Drehmomentanforderung
darstellt;
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16 Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
anhand von Giergeschwindigkeit darstellt;
-
17 Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
anhand von Lenkwinkel darstellt;
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18 ABS-Vorderachsengiersteuerung
bei Split-mu darstellt;
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19 ABS
mit Fahrereinwilligungsrückmeldung
darstellt;
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20 Hinterraddrucksteuerung
während
Split-mu-Bremsen darstellt;
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21 Lastübertragungsschätzung darstellt;
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22 Anforderungsdruckberechnung
darstellt;
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23 eine Übersicht
einer Grundausführungsform
eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Fahrerrückmeldekontrollers,
der einen jeglichen von drei Korrekturlenkwinkeln zum Bilden eines
Steuersignals verwendet, das dem elektrischen Hilfslenk-(EAS)Unterstützungsdrehmoment
hinzugefügt
wird;
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24 die
Verwendung eines Multiplizierers in Verbindung mit der Erzeugung
von Fahrereinwilligung zeigt;
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25 Diagramme
von Elementen zum Gebrauch bei der Feststellung von Fahrzeugstabilität zeigt;
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26 ein
Blockdiagramm ist, das eine Anzahl getrennter Steueroperationen
darstellt; und
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27 eine
Anzahl von Kurven aufweist, die ABS-Hinterachsenverhalten darstellen.
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Die
vorliegende Technik beinhaltet die Erzeugung einer oder mehrerer
Variablen, die Korrekturlenkwinkelanforderungen für das Fahrzeug
darstellen, welche einem "Fahrerrückmelde-" Kontroller geliefert
werden, um ein Ausgangssignal zum Modifizieren des EAS-Unterstützungsdrehmoments
zu erzeugen.
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Lenkwinkelanforderung
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Die
zum Erzeugen der Lenkwinkelanforderung benötigten Betriebsvariablen sind:
- a) Giermomentschätzung
- b) Giergeschwindigkeitsrückmeldung
oder "Oszillation"; und
- c) Seitendriftausgleich.
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Ein
Beispiel des Lenkwinkelanforderungsprozesses ist in 1 dargestellt,
die Lenkwinkelanforderung basierend auf verschiedenen Signalen zeigt,
wobei diese Anforderungslenkwinkel dann kombiniert werden, um einen
gesamten Anforderungslenkwinkel unter Berücksichtung der verschiedenen
möglichen
Komponenten zu erhalten.
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Die
Feststellung der verschiedenen Variablen soll nun getrennt beschrieben
werden.
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(a) Giermomentschätzung 28
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(1) Giermomentschätzung anhand
von Bremsdruck
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Gemessene
oder geschätzte
Raddrucke werden verglichen, um die Gesamtdifferenz in dem über dem Fahrzeug
angelegten Bremsdruck zu erhalten. Diese wird mit einer Verstärkung multipliziert,
um eine Schätzung
des Giermoments über
dem Fahrzeug zu erhalten. Die Verstärkung setzt sich aus geschätzter Bremsverstärkung (Bremsdruck
zu Längsreifenkraft)
und Fahrzeugspurbreite zusammen (siehe 2).
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(2) Giermomentschätzung anhand
von Druckdifferenz über
Vorderachse
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Bezugnehmend
auf 3, erzeugt der in der ABS-Software enthaltenen
ABS-Algorithmus
einen Merker zum Anzeigen, dass Split-mu-Bremsen stattfindet. Sie
erzeugt weiter Schätzungen
von Bremsdruck an jedem Vorderrad. Diese Bremsdruckschätzungen
vorne links und rechts (PFL, PFR) werden zum Berechnen eines Bremsgiermoments
und folglich einer Korrekturlenkwinkelanforderung verwendet. Die
Differenz in Bremsdruckschätzungen
für die
Vorderräder
wird mit einer Konstanten Kbrake multipliziert, um die Differenz
in den Bremskräften
für die
Vorderräder
zu erhalten. Diese Differenz in Kräften wird durch die Spurbreite
WT geteilt, um das Bremsgiermoment zu erhalten. Das Bremsgiermoment
wird mit einer Verstärkung
multipliziert, um den Korrekturlenkwinkel zu erhalten. Es ist ein
absoluter Winkel, kein Drehmoment.
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(3) Giermomentschätzung durch
Fahrzeugmodell und Rückkopplungsschleife
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Diese
ist in
4 dargestellt und verwendet einen dynamischen
Block BM, der das folgende Fahrzeugmodell
40 realisiert: Seitendynamik Seitendynamik:
Gierdynamik:
wobei:
- v
- = Seitengeschwindigkeits-(m/s)Zustand
- r
- = Giergeschwindigkeits-(rad/s)Zustand
- δ
- = Lenkwinkel von Vorderrädern (rad) – Eingabe
- Mψ
- = Behinderungsgiermoment
(Nm) – Eingabe
- Cαf
- = Vordereinzelrad-Seitenführungssteifigkeit
(N/rad)
- Cαr
- = Hintereinzelrad-Seitenführungssteifigkeit
(N/rad)
- a
- = Abstand Vorderachse
zu Schwerpunkt (m)
- b
- = Abstand Hinterachse
zu Schwerpunkt (m)
- M
- = Gesamte Fahrzeugmasse
(kg)
- III
- = Fahrzeuggierträgheit (kg/m2)
- U
- = Fahrzeuggeschwindigkeit
(m/s)
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Dies
ist ein gut anerkanntes Fahrzeugmodell mit zwei Freiheitsgraden
mit der Hinzufügung
eines direkten Giermomentausdrucks in der Gierdynamikformel. Dieser
Ausdruck beschreibt jegliche zusätzliche
Giermomentbehinderung, die nicht durch die Lenkeingabe berücksichtigt
wird. Das Modell 40 wird durch Eingaben von Lenkwinkel
(an den Straßenrädern), Giermoment-Behinderungseingabe
und Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert. Die Ausgabe ist die geschätzte Giergeschwindigkeit
des Modells.
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Die
Ausgabe des Fahrzeugmodells 40 wird mit der tatsächlichen
Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs verglichen, um einen Giergeschwindigkeitsfehler
zu erhalten. Dieser Fehler wird durch einen Kompensatorblock 42 (in
diesem Fall ein PID-Kompensator) verarbeitet, der die Giermomenteingabe
des Fahrzeugmodells in einem Versuch steuert, den Giergeschwindigkeitsfehler
zu minimieren. Diese Giermomentschätzung ist die Ausgabe, die
für anschließende Steuerung
verwendet wird.
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Die
Ausgabe der Schaltung von 4 und die
Ausgaben der anderen optionalen Bremsdruck-Giermoment-Funktionen
werden zu der Schaltung von 5 weitergeleitet,
um eine Lenkwinkelanforderung zu erzeugen, wie im Folgenden beschrieben
ist. Wie in 5 gezeigt ist, wird der Anforderungslenkwinkel
durch Multiplizieren der gewählten
Giermomentschätzung
mit einer Verstärkung 34 erzeugt.
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(b) Giergeschwindigkeitsrückmeldung 30
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(1) Giergeschwindigkeitsoszillation
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Bezugsnehmend
auf 6, unterscheiden sich die Gierdynamiken eines
Fahrzeugs bei einem Split-mu-Halt von normalem Fahren. Das Fahrzeug
hat die Tendenz, bei einer niedrigeren Frequenz von etwa 1 Hz zu
gieren. Diese Änderung
in der Gierdynamik ist schwer für
den Fahrer zu steuern. Das Giergeschwindigkeitssignal r wird bei
10 invertiert, und mit einer Verstärkung Kyaw multipliziert, und
als ein Rückmeldesignal zum
Erzeugen einer zusätzlichen
Korrekturlenkwinkelanforderung verwendet, um den Fahrer beim Steuern der
Gierdynamiken zu unterstützen.
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(2) Gierausgleich durch
Lenkgeschwindigkeitssteuerung
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Das
Ziel des Lenkradgeschwindigkeitskontrollers mit geschlossenem Regelkreis,
der in 7 gezeigt ist, besteht in dem Versuch, die Giergeschwindigkeit
der Vorderstraßenräder an die
Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen
anzupassen. Dies hat die Auswirkung, das scheinbares Schwenken des
Fahrzeugs um die Vorderräder
bewirkt wird.
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Der
Kontroller nimmt an, dass der Fahrer versucht, die Giergeschwindigkeit
des Fahrzeugs auf null zu reduzieren und unterstützt den Fahrer dabei, dies
zu erreichen. In dem ersten Element wird ein PD-Kontroller 38 auf
das Giergeschwindigkeitsfehlersignal zur Anwendung gebracht, um
eine Lenkgeschwindigkeitsanforderung zu erzeugen. Diese wird mit
einer skalierten Version der Handradgeschwindigkeit verglichen,
um ein Fehlersignal zu erzeugen. Der letzte PD-Kontroller 40 versucht
dann, das Handrad mit der gewünschten
Richtung und Geschwindigkeit zu bewegen. Eine Grenze verhindert,
dass der Kontroller Drehmomente anlegt, die zu übermäßigen Handradgeschwindigkeiten
führen
können,
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Die
Ausgabe der Steuerroutine würde
für die
vorliegenden Zwecke in einen Multiplizierer an einem Punkt unmittelbar
vor dem Split-mu-Merkerschalter von 14 und 23 eingegeben
werden, wie im Folgenden beschrieben ist.
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(c) Seitendriftausgleich 32
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Es
wird zuerst auf 8 bezuggenommen. Zum Verhindern,
dass das Fahrzeug vom Split-mu abdriftet, muss das Fahrzeug einen
Gierwinkel annehmen, um den durch die Giermomentkorrekturlenkung
erzeugten Schlupfwinkel auszubalancieren. Dies wird durch Verwendung
von integraler Rückkopplung
von Seitenbeschleunigung erreicht, wobei die Seitenbeschleunigung
bei 12 invertiert und durch den Proportional- plus Integralkompensator 14 geleitet
wird, um eine weitere zusätzliche
Korrekturlenkwinkelanforderung zu berechnen. Wie in 9 dargestellt
ist, wird auf diese Weise das Fahrzeugsseitenbeschleunigungssignal
mit einer Verstärkung
multipliziert, um ein proportionales Lenkanforderungssignal zu erhalten.
Das Seitenbeschleunigungssignal wird auch integriert, wobei das
Setzen des Split-mu-Merkers den Integrator zurückstellt, und mit einer Verstärkung multipliziert.
Die proportionalen und integralen Lenkanfordeurngen werden summiert,
um die Ausgangslenkanforderung zu erzeugen.
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Lenkpositionssteuerung
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Die
Ausgabe des Lenkwinkelanforderungsabschnitts des Kontrollers wird
in den Lenkpositionsteuerabschnitt eingegeben, der dem zentralen
Teil des Systems der 13 und 23 entspricht,
wie im Folgenden beschrieben ist. Der Lenkpositionskontroller akzeptiert
die Lenkwinkelanforderung und ein Fehler wird mit dem tatsächlichen
Lenkwinkel gebildet, wobei dieser durch eine Verstärkung angepasst
und dann begrenzt wird, bevor eine von der Lenkgeschwindigkeit abhängige Dämpfungsfunktion
davon abgezogen wird. Dieser skalierte und gedämpfte Lenkpositionsfehler wird
dann mit einem gefilterten Fahrzeuggeschwindigkeitswert multipliziert.
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Wie
in 10 gezeigt ist, wird somit die gewählte Kombination
von Anforderungslenkwinkelsignalen mit dem gemessenen Lenkwinkel
verglichen, um einen Lenkwinkelfehler zu erhalten. Der Lenkwinkelfehler wird
mit einer Verstärkung
multipliziert, um ein Anforderungslenkdrehmoment zu erhalten. Die
Lenkgeschwindigkeit wird mit einer Verstärkung multipliziert, um ein
Dämpfungsdrehmoment
zu erhalten, das von dem Anforderungslenkdrehmoment subtrahiert
wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird gegenüber einer Nachschlagetabelle
aufgezeichnet, um einen Skalierfaktor zum Auslaufen lassen der Drehmomentanforderung
bei niedrigen Geschwindigkeiten bereitzustellen. Dies wird durch
Multiplizieren des gedämpften
Lenkanforderungsdrehmoments mit dem Skalierfaktor erreicht.
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Fahrerrückmeldekontroller
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Ein
erster, einfacher Fahrerrückmeldekontroller
soll nun unter Bezugnahme auf 23 beschrieben werden.
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Nach
Berechnung einer Lenkwinkelanforderung in einem Lenkwinkelanforderungsabschnitt 20 besteht
die Anforderung dann in der Bestrebung, den Fahrer zu bestärken, diese
anzuwenden. Dies wird durch Verschieben der Selbstzentrierposition
des Lenksystems erreicht. Die Selbstzentrierposition ist die Summe
der Korrekturlenkwinkel, die an einem Addierer 23 in dem
Lenkwinkelanforderungsabschnitt 20 festgestellt wird. Die
Differenz zwischen der Selbstzentrierposition und der tatsächlichen
Position δ,
die tatsächlich
in dem Subtrahierelement 24 berechnet wird, wird mit einer
Verstärkung 26 Ksteer
multipliziert, das Ergebnis wird auf 16 begrenzt und zu dem EAS-Unterstützungsdrehmoment
addiert. Die Auswirkung besteht darin, dass, wenn der Fahrer seine
Hände vom
Lenkrad nimmt, das Lenkrad sich zu der neuen Selbstzentrierposition
bewegen wird. Wenn er seine Hände
auf dem Rad lässt,
wird er fühlen,
dass es sich zu der neuen Selbstzentrierposition bewegen "will". Bei 18 angelegte
Lenkgeschwindigkeitsrückmeldung
verhindert diese Verschiebung, was zu gering gedämpften Lenkoszillationen führt. Da
der Selbstzentrierkontroller im wesentlichen ein Lenkwinkelpositionskontroller
ist, dämpft
Anlegen negativer Rückmeldung
der Lenkgeschwindigkeit die Reaktion dieses Kontrollers durch Reduzieren
des Drehmoments, das an das System angelegt wird, wenn höhere Säulengeschwindigkeiten
erreicht werden. Die Fahrerrückmeldung
wird vorzugsweise eingerichtet, um bei niedriger Geschwindigkeit
auszulaufen und so Behinderung von Fahrermanövern bei niedrigen Geschwindigkeiten
zu vermeiden.
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In
dem einfachen Split-mu-Kontroller der 13 und 23 würde die
Ausgabe des Lenkpositionskontrollers über einen Split-mu-Merker direkt
in den Servolenk-Drehmomentsteuerkreis
weitergeleitet werden. Eine Anzahl zusätzlicher Verfeinerungen kann
jedoch an dem Steuerwert vorgenommen werden, der zu dem elektrischen
Servolenk-Drehmomentsteuerkreis weitergeleitet wird, die die Gesamtreaktion
und Qualität
der Steuerung verbessern. Eine erste Verbesserung kann durch Beurteilen
der "Fahrereinwilligung" erzielt werden.
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Beurteilung
von Fahrereinwilligung
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Die
Fahrereinwilligung kann als der Widerstand des Fahrers, die zusätzlichen
Lenkanforderungen anzunehmen, definiert werden, und typischerweise
würde ein 'einwilli gender Fahrer' ein solcher sein,
der keinen Widerstand leistete, und ein 'nicht einwilligender Fahrer' würde ein
solcher sein, der Widerstand leistete. Der Ausgangswert 'Fahrereinwilligung' kann einer der beiden
berechneten Werte oder eine Kombination derselben darstellen.
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Während der
Fahrer einwillig, übernimmt
die Steuerung vollständige
Autorität,
wenn der Fahrer Widerstand leistet, wird das Steuerdrehmoment reduziert,
damit der Fahrer das Fahrzeug beeinflussen kann. Es gibt drei Optionen
zum Erzeugen eines Werts für
Fahrereinwilligung. Die erste ist durch Beurteilung des Fahrerdrehmoments,
die zweite ist durch Beurteilung des Lenkwinkels, und schließlich kann
die Fahrereinwilligung von einer Kombination der beiden verschiedenen
Verfahren abgeleitet werden.
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In
dieser Situation könnte
die Kombination in Form einer Multipliziererfunktion oder einer
Minimumfunktion vorliegen, wie zum Beispiel in 24 dargestellt
ist. Alternativ könnte
der Multiplizierer mit einer MIN-Funktion ersetzt werden, die nur
den minimalen Wert von entweder Co-op1 oder Co-op 2 weiterleitet.
In allen Fällen
würde ein
einwilligender Fahrer durch einen Co-op-Wert von 1 angezeigt werden,
und ein nicht einwilligender Fahrer würde durch einen Wert von null
angezeigt werden.
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(1) Fahrereinwilligungsbeurteilung
anhand von Fahrerdrehmoment
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Es
wird auf 11 Bezug genommen, die die Erzeugung
eines Fahrereinwilligungsfaktors zwischen null und eins basierend
auf der gemessenen Fahrerdrehmomenteingabe zeigt. Ein niedriger
Drehmomentwert zeigt geringen Widerstand gegen Bewegung des Lenkrads
und folglich einen einwilligenden Fahrer an. Umgekehrt zeigt ein
hoher Drehmomentwert ein hohes Ausmaß von Lenkbewegung Widerstand
entgegensetzender Fahrereingabe an, und folglich einen nicht einwilligenden
Fahrer. Die Lenksäulendrehmomenteingabe
wird gefiltert, um hohe Frequenzkomponenten und Schrittwechsel zu
entfernen. Das gefilterte Drehmoment wird gegenüber einer Nachschlagetabelle
aufgezeichnet, um eine Fahrereinwilligungsbeurteilung zwischen null
und eins zu erhalten. Die Nachschlagetabelle ist geformt, um niedriges
Drehmoment gegenüber
einer hohen Einwilligungsbeurteilung und hohes Drehmoment gegenüber einer
niedrigen Einwilligungsbeurteilung aufzuzeichnen.
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Somit
wird ein Fahrereinwilligungsfaktor so erzeugt, um zwischen null
und eins basierend auf der gemessenen Fahrerdrehmomenteingabe zu
betragen. Ein niedriger Drehmomentwert zeigt geringen Widerstand gegen
Bewegung des Lenkrads und folglich einen einwilligenden Fahrer an.
Im umgekehrten Fall zeigt ein hoher Dreh momentwert ein hohes Ausmaß von Lenkbewegung
Widerstand entgegensetzender Fahrereingabe und folglich einen nicht
einwilligenden Fahrer an.
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Es
kann die Situation auftreten, durch die das Fahrerdrehmoment das
Vorzeichen wechselt, wobei es null zwischen zwei hohen Drehmomentgrößen durchquert.
In dieser Situation ist das oben aufgeführte Beurteilungsverfahren
allein unzureichend, da während
der Änderung
das Drehmoment null durchquert, was einen hohen Einwilligungsfaktor
erzeugen wird. In Wirklichkeit ist dies eine Übergangssituation, während der
der Fahrer nicht einwilligt.
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Zum Überwinden
dieses Problems wird ein zusätzlicher
Ausdruck verwendet, wobei das gefilterte Fahrerdrehmoment differenziert
wird, um eine Änderungsrate
von Drehmoment zu erhalten. In der obigen Situation ist die Änderungsrate
des Drehmoments hoch, was den Übergangswiderstand
gegen die Lenkbewegung zeigt. Wiederum zeigt im umgekehrten Fall
eine niedrige Änderungsrate
von Drehmoment eine stetige Fahrereingabe.
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Die Änderungsrate
von Drehmoment wird gegenüber
einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet, um eine Fahrereinwilligungsbeurteilung
zwischen null und eins zu erhalten. Die Nachschlagetabelle ist gestaltet, um
eine niedrige Änderungsrate
von Drehmoment gegenüber
einer hohen Einwilligungsbeurteilung und hohe Änderungsrate von Drehmoment
gegenüber
einer niedrigen Einwilligungsbeurteilung aufzuzeichnen.
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Die
Beurteilung anhand von gefiltertem Drehmoment und die Beurteilung
anhand der Änderungsrate von
Drehmoment werden durch Multiplikation kombiniert. Auf diese Weise
kombiniert ein hohes, sich sehr schnell änderndes Drehmoment zum Erhalten
einer niedrigen Einwilligungsbeurteilung. Ein niedriges, stetiges Drehmomentsignal
kombiniert zum Erhalten einer hohen Einwilligungsbeurteilung. Die
oben beschriebene Übergangssituation
mit einem niedrigen, sich sehr schnell ändernden Drehmomentsignal kombiniert
zum Erhalten einer niedrigen Einwilligungsbeurteilung.
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Die
als hoch angesehene Größe von Fahrerdrehmomentstärke und
das Profil der Nachschlagetabelle sind abhängig von dem Fahrzeug und den
Kundenanforderungen abstimmbar.
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(2) Fahrereinwilligungsbeurteilung
anhand von Lenkwinkelfehler
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12 stellt
die Erzeugung eines Fahrereinwilligungsfaktors zwischen null und
eins basierend auf erreichtem Lenkwinkel dar. Der durch die IVCS-Steuerung
verwendete Anforderungslenkwinkel wird mit dem gemessenen Lenkwinkel
verglichen, um einen Lenkwinkelfehler zu erhalten. Ein nicht einwilligender
Fahrer kann die Fahrzeugsteuerung (IVCS) außer Kraft setzen, so dass die
Anforderungslenkung nicht erreicht wird, wodurch ein Fehler zwischen
angefordertem Lenkwinkel und gemessenem Lenkwinkel erhalten wird.
Im umgekehrten Fall wird ein einwilligender Fahrer Bewegen der Lenkung
zu dem angeforderten Winkel zulassen, wodurch ein kleiner oder null
Fehler erhalten wird.
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Die
Größe des Lenkwinkelfehlers
wird gegenüber
einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet, um einen Fahrereinwilligungswert
zwischen null und eins zu erhalten. Die Nachschlagetabelle ist gestaltet,
um einen kleinen Lenkwinkelfehler gegenüber einer hohen Einwilligungsbeurteilung
und einen großen
Lenkwinkelfehler gegenüber
einer niedrigen Einwilligungsbeurteilung aufzuzeichnen.
-
Die
als groß betrachtete
Größe eines
Lenkwinkelfehlers und das Profil der Nachschlagetabelle sind abhängig von
dem Fahrzeug und den Kundenanforderungen abstimmbar.
-
Somit
kann ein Fahrereinwilligungsfaktor so erzeugt werden, um zwischen
null und eins basierend auf dem erreichten Lenkwinkel zu betragen.
Der durch den Kontroller verwendete angeforderte Lenkwinkel wird mit
dem gemessenen Lenkwinkel verglichen, um einen Lenkwinkelfehler
zu erhalten. Ein nicht einwilligender Fahrer kann die Steuerung
außer
Kraft setzen, so dass der angeforderte Lenkwinkel nicht erreicht
wird, wodurch ein Fehler zwischen angefordertem Lenkwinkel und gemessenem
Lenkwinkel erhalten wird. Im umgekehrten Fall wird ein einwilligender
Fahrer Bewegung der Lenkung zu dem angeforderten Winkel zulassen,
wodurch ein kleiner oder null Fehler erhalten wird.
-
Modifikation
von IVCS-Steuerung mit Fahrereinwilligung
-
Das
kombinierte Anforderungsdrehmoment wird durch Multiplikation mit
dem Splitmu-Merker freigegeben, wie in 23 gezeigt
ist. Das Drehmoment wird dann durch den Fahrereinwilligungsfaktor
skaliert. Während
der Fahrer einwilligt, übernimmt
die Steuerung vollständige
Autorität.
Wenn der Fahrer Widerstand leistet, wird das Steuerdrehmoment reduziert,
um den Fahrer das Fahrzeug beeinflussen zu lassen.
-
13 ist
ein Diagramm "höchster Ebene" das alle der möglichen
Ansätze
einschließt,
die wie hier beschrieben zur Spli-mu-Steuerung zur Anwendung gebracht
werden. 14 ist ein Freigabe- und Skalierdiagramm,
das zeigt, wie der mit Anforderungsdrehmoment skalierte und durch
Split-mu-Merker freigegebene Ausgabedrehmomentwert an das Lenksteuersystem
angelegt wird.
-
Das
System von 13 weist die Steuerfunktionen
von "Lenkwinkelanforderung" (1), "Drehmomentanforderung" (15)
auf, welche selbst aus der "Positionssteuerungs-"Funktion (10)
und der Gierausgleichsfunktion (7) besteht.
-
Die
Lenkdrehmomentanforderung (15) basiert
auf dem Anforderungslenkwinkel oder direkter Rückmeldung von einem Signal
wie zum Beispiel Giergeschwindigkeit. Wie in 14 gezeigt
ist, wird diese Drehmomentanforderung durch Multiplikation eines
Split-mu-Bremsen signalisierenden Merkers von dem ABS mit einem
Wert von eins freigegeben, wenn Split-mu-Bremsen ermittelt wird.
Das freigegebene Signal wird dann mit einem weiteren stetigen Faktor
zwischen null und eins abhängig
von der Fahrerreaktion multipliziert. Diese Drehmomentanforderung
wird zu dem EPAS zum Erlauben von Lenksteuerung gesendet.
-
Eine
jegliche oder mehrere der drei oben beschriebenen Lenkwinkelanforderungsvariablen
(a), (b) oder (c) kann als die Eingabe für den Fahrerrückmeldekontroller
verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass mindestens die erste
und zweite vorliegen, d. h. Giermomentkorrektur und Gieroszillationskorrektur.
Ein alle drei Variablen verwendender Aufbau erzeugt ein besonders
verbessertes Niveau von dynamischer Fahrzeugsteuerung.
-
Eine
weitere Verbesserung kann durch Gestalten der Lenkwinkelanforderung
erzielt werden, da die beschriebene Steuerung Lenkwinkel früher anwendet,
als es einem erfahrenen Fahrer möglich
wäre. Noch eine
weitere Verbesserung kann darin bestehen, einen gewissen Rückmeldeausgleich
in dem Fall der Gieroszillationssteuerung bereitzustellen.
-
Ein
Vorteil des vorliegenden Systems besteht darin, dass es einen Fahrer
bestärkt,
die korrekten Lenkeingaben während
eines Split-mu-Anhalts anzuwenden, so dass das Fahrzeug in einer
geraden Linie mit einem minimalen Ausmaß an Gieroszillation anhält. Dies
hat mehrere zusätzliche
Vorteile, wie zum Beispiel dem ABS-Lieferanten zu ermöglichen,
eine aggressivere ABS-Abstimmung (keine Aufhalten von Druckaufbau
an dem High-mu-Vorderrad, möglicherweise
keine Auswahl von niedrig auf dem High-mu-Hinterrad) zu verwenden,
wodurch der Bremsweg verbessert wird.
-
Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass der Fahrzeughersteller mehr
Freiheit bei der Fahrgestellkonfiguration gewinnt. Geradliniges
Split-mu-Bremsen und stabiles Bremsen in einer Kurve sind im Konflikt
stehende Anforderungen. Die hier vorhergehend beschriebene Lenksteuerung
vereinfacht deshalb einige dieser Beschränkungen.
-
Weitere Verbesserungen
an/Hinzufügungen
zu dem Bremskontroller
-
Wie
oben beschrieben ist, besteht ein durch das vorliegende System erreichbarer
Hauptvorteil darin, dass der Kontroller das Fahrzeug unter Gesamtsteuerung
des Fahrers stabilisieren kann und deshalb Kompromisse in der ABS-Steuersystemkonfiguration
entspannt werden können,
um so die verfügbare
Bremsnutzung ohne jegliche ungeeignete Auswirkung auf die Fahrzeugstabilität zu maximieren.
Dies bezeichnen wir allgemein als Gestalten der ABS-Bremsstrategie
aggressiver, wenn bestimmte Fahrzeugstabilitätskriterien erfüllt sind.
-
Zum
Bestimmen, ob eine aggressivere ABS-Bremsstrategie verwendet werden
könnte,
muss ein Verfahren zum Beurteilen der Stabilität des Fahrzeugs zur Anwendung
gebracht werden.
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Beurteilung
von Fahrzeugstabilität
-
Ein
während
eines Split-mu-Bremsmanövers
erzeugter Fahrzeugstabilitätswert
wird von der Giergeschwindigkeit und dem Lenkwinkel des Fahrzeugs
erzeugt. Der ausgegebene Fahrzeugstabilitätswert kann einen der beiden
berechneten Werte oder eine Kombination der beiden sein.
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(1) Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
anhand von Giergeschwindigkeit
-
Bezugnehmend
auf 16, erzeugt dieses Diagramm einen Fahrzeugstabilitätsfaktor
zwischen null und eins basierend auf der gemessenen Giergeschwindigkeit.
Eine niedrige Giergeschwindigkeit zeigt ein stabiles Fahrzeug an.
Umgekehrt zeigt ein hoher Giergeschwindigkeitswert ein weniger stabiles
Fahrzeug an.
-
Die
Giergeschwindigkeit wird gegenüber
einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet, um eine Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
zwischen null und eins zu erhalten. Die Nachschlagetabelle ist gestaltet,
um niedrige Giergeschwindigkeit gegenüber einer hohen Stabilitätsbeurteilung
und hohe Giergeschwindigkeit gegenüber einer niedrigen Stabilitätsbeurteilung
aufzuzeichnen.
-
Es
kann die Situation auftreten, durch die die Giergeschwindigkeit
klein ist, das Fahrzeug jedoch dennoch instabil ist. Wenn zum Beispiel
der Fahrer einen übermäßigen Lenkwinkel
anlegt, um einer Giergeschwindigkeit entgegenzuwirken, wird die
Fahrzeuggiergeschwindigkeit vor Umkehr des Vorzeichens abfallen,
wenn das Fahrzeug in die entgegengesetzte Richtung giert. In Situationen
wie dieser ist das obige Beurteilungsverfahren allein unzureichend,
da bei Richtungswechsel die Giergeschwindigkeit null durchquert,
was zum Erhalt einer fälschlich
als stabil eingeschätzten
Fahrzeugbeurteilung führen
würde.
-
Zum Überwinden
dieses Problems wird ein zusätzlicher
Ausdruck verwendet, wobei die Giergeschwindigkeit differenziert
wird, um Gierbeschleunigung zu erhalten. In der obigen Situation
ist die Gierbeschleunigung hoch, was Übergangsfahrzeuginstabilität zeigt.
Wiederum zeigt im umgekehrten Fall eine niedrige Gierbeschleunigung
ein stabileres Fahrzeug mit einer stetigen Giergeschwindigkeit.
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Die
Gierbeschleunigung wird gegenüber
einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet, um eine Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
zwischen null und eins zu erhalten. Die Nachschlagetabelle ist gestaltet,
um niedrige Gierbeschleunigung gegenüber einer hohen Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
und hohe Gierbeschleunigung gegenüber einer niedrigen Fahrzeugstabilität aufzuzeichnen.
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Die
Beurteilung anhand von Giergeschwindigkeit und die Beurteilung anhand
von Gierbeschleunigung werden durch Auswählen des Minimumwerts kombiniert.
Auf diese Weise liefert entweder eine hohe Giergeschwindigkeit oder
eine hohe Gierbeschleunigung eine niedrige Fahrzeugstabilitätsbeurteilung.
Eine hohe Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
kann nur von einer niedrigen Giergeschwindigkeit und niedrigen Gierbeschleunigung
erreicht werden.
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Die
als hoch betrachtete Größe einer
Giergeschwindigkeit und Gierbeschleunigung und das Profil der Nachschlagetabelle
sind abhängig
von dem Fahrzeug und den Kundenanforderungen abstimmbar.
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(2) Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
anhand von Lenkwinkel
-
Bezugnehmend
auf 17, erzeugt dieses Diagramm einen Fahrzeugstabilitätsfaktor
zwischen null und eins basierend auf dem Lenkwinkel. Der zum Stabilisieren
eines Fahrzeugs während
eines Split-mu-Halts benötigte
Lenkwinkel wird oft als ein Messwert der Fahrzeugstabilität verwendet.
Ein kleiner Lenkwinkel zeigt eine kleine Behinderung am Fahrzeug
und folglich ein stabiles Fahrzeug, das durch die meisten Fahrer
gesteuert werden könnte.
Größere Lenkwinkel
entsprechen größeren Behinderungen
von aggressiverem Bremsen; dies führt zu einem besseren Bremsweg,
jedoch einem allgemein weniger stabilen Fahrzeug.
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Die
Größe des Lenkwinkels
wird gegenüber
einer Nachschlagetabelle aufgezeichnet, um eine Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
und einen großen
Lenkwinkel gegenüber
einer niedrigen Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
zu erhalten.
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Die
als groß betrachtete
Größe eines
Lenkwinkels und das Profil der Nachschlagetabelle sind abhängig von
dem Fahrzeug und den Kundenanforderungen abstimmbar.
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Die
letzteren vorgeschlagenen zwei Verfahren liefern einen Wert, der
die Gesamtstabilität
des Fahrzeugs anzeigt.
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Fahrzeugstabilität – weitere
Entwicklungen
-
Wie
in dem wie oben beschriebenen Fall von Fahrereinwilligung könnte die
Fahrzeugstabilitätsfunktion gleichermaßen anhand
von einer oder der anderen oder beiden der von Giergeschwindigkeit
oder Lenkwinkel abhängigen
Funktionen gebildet werden, und die kombinierte Funktion würde in der
gleichen Weise entwickelt werden, wie es oben bei der Einwilligungssteuerung
gezeigt ist (24). Wie vorhergehend würde ein
stabiles Fahrzeug durch einen Funktionswert von 1 angezeigt werden,
und ein instabiles Fahrzeug würde
durch einen Wert von null angezeigt werden.
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Zurückkehrend
zu dem wie in 13 gezeigten Gesamtsystemdiagramm
ist unter der Funktion "Drehmomentanforderung" eine Funktion "Fahrerreaktion & Fahrzeugstabilität" gezeigt. Dieser
Steuerabschnitt weist die Fahrereinwilligungsfunktionen und die
Fahrzeugstabilitätsfunktionen
auf. Sie sind in dem selben Steuerkasten gezeigt, da theoretisch
eine Kombination der beiden Ausgaben von den Funktionen "Fahrereinwilligung" und "Fahrzeugstabilität" gleichermaßen wie
oben mit einer einfachen Mul tiplizierer- oder MIN-Funktion kombiniert
werden und zum Modifizieren der Gesamtverstärkung verwendet werden könnte, die
für eine oder
beide der Servolenkungsfunktion oder der ABS-Funktion eingestellt
wird.
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Modifikation
der Servolenkungssteuerung
-
In 13 ist
die Servolenkungssteuerung zumindest durch die Fahrereinwilligungsverstärkung modifiziert,
wie sie an die Ausgabe der freigegeben Drehmomentanforderung angelegt
wird. Dieser skalierte Wert wird durch die Servolenkungs-Steuerfunktion zum
Modifizieren der Lenkungssteuerung geleitet.
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Modifikation
der ABS-Steuerfunktion
-
In 13 wird
die Ausgabe der Fahrzeugstabilitätsfunktion,
optional durch die Fahrereinwilligungsfunktion (im Folgenden als
DCVS bezeichnet) ausgeglichen, direkt zu dem ABS-System und zu einer
Funktion Heckdruckanforderung weitergeleitet.
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Modifikation
der ABS-Steuerung an der Vorderachse – Die durch die Fahrzeugstabilitätsfunktion
dargestellte DCVS-Verstärkung
wird innerhalb des ABS-Kontrollers
zum Modifizieren des sympathetischen ersten Zyklus, den das High-mu-Rad empfängt, verwendet,
wenn das Low-mu-Rad beginnt, in die ABS-Betriebsart auf einer Split-mu-Oberfläche einzutreten.
Wenn in einem konventionellen ABS-System das Low-mu-Rad sein Signal
abfallen lässt,
empfängt
das High-mu-Rad typischerweise ein sympathetisches Ablasssignal,
obwohl dieses Rad nicht schleudert. Dies soll dabei unterstützen, den
Aufbau eines durch Anlegen der Bremsen verursachten Giermoments
zu verhindern. Danach werden die Bremsen an dem High-mu-Rad nach
Ablauf einer vorbeschriebenen Ablassperiode wieder bei einer relativ
langsamen Rate angelegt. Dieser Zyklus ist in 18 zu
sehen.
-
Mit
den Verbesserungen in Stabilität,
die durch Beeinflussen der Lenkaktion des Fahrzeugs erhalten werden,
ist es jetzt möglich,
eine größeres Ausmaß von durch
Bremsen hervorgerufenem Giermoment zuzulassen, da dies durch den
dynamischen Eingriff des Lenkkontrollers gesteuert werden wird.
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Deshalb
ist es jetzt möglich,
die Rate zu erhöhen,
bei der Bremsdruck wieder an dem High-mu-Rad angelegt wird, und
die Zeit zu verkürzen,
für die
die Vorderradbremsen entladen werden.
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Wie
in 19 gezeigt ist und unter Bezugnahme auf die hier
vorhergehende Beschreibung, könnte eine
aggressivere ABS-Bremsstrategie durch Multiplizieren der vorgeschriebenen
sympathetischen Ablasszeit für
einen symthetischen Standarddruckablass mit dem (1-DCVS) erreicht
werden, wobei die DCVS-Verstärkung
sich 1 für
ein stabiles Fahrzeug und null für
ein instabiles Fahrzeug annähern
würde.
-
Die
tatsächliche
Ablasszeit würde
in Abhängigkeit
von der DCVS-Verstärkung
variieren, welche ihrerseits in Übereinstimmung
mit der Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
und optional der Fahrereinwilligungsbeurteilung variiert. Die tatsächliche
DCVS-Verstärkung wird
dynamisch bestimmt und deshalb würde
die tatsächliche Zeit,
während
der die Bremsen entladen werden, während der Ablassphase aktualisiert
werden.
-
Gleichermaßen ist
die Rate, bei der der Bremsdruck wieder angelegt wird, ebenfalls
von der DCVS-Verstärkung
abhängig,
die im wesentlichen die Zeit steuert, für die das Druckanlegeventil
geöffnet
ist. Deshalb würde
bei einer DCVS-Verstärkung
von 1, d. h. einem stabilen Fahrzeug, die Öffnungszeit für das Bremsdruck-Anlegeventil
durch (1-DCVS) geteilt werden. Daher würde bei einem stabilen Fahrzeug
die Öffnungszeit
des Druckanlegeventils sich konstant offen annähern, wohingegen sich das Druckanlegeventil
für ein
instabiles Fahrzeug nur für
die vorgeschriebene (sympathetische) Öffnungszeit öffnen würde (siehe 25).
-
Gleichermaßen kann
die Wiederanlegerate über
die gesamte Dauer der ersten Wiederanlegung so variiert werden,
um dynamisch die wechselnde Fahrzeugstabilität und Fahrereinwilligung zu
berücksichtigen.
-
Nach
dem ersten sympathetischen Ablassen und Wiederanlegung wird wieder
normale ABS-Steuerung aufgenommen. An der Hinterachse würde normalerweise
eine typische Auswahl niedriger Routine angewendet werden, aber
es ist im technischen Gebiet gut bekannt, dass der verfügbare Bremsenseinsatz
auf der High-mu-Seite an dem Hinterrad aufgrund dieser Strategie
verloren geht. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung versuchen weiter dieses Problem durch
dynamisches Berechnen eines Heckbremsdrucks zu überwinden, der von dem Bremssteuersystem
bei Kenntnis des High-mu-Frontbremsdrucks, der Verlangsamung des
Fahrzeugs und deshalb der Gewichtsübertragung von der Hinterachse
zur Front des Fahrzeug und der Stabilität/Fahrereinwilligung angefordert
wird, wie sie in dem dynamischen Zustand des Fahrzeugs ermittelt
werden.
-
Eine
Druckanforderung für
die Heckbremsen wird basierend auf dem Obigen in der folgenden Weise berechnet.
Dieser Druck wird an die Heckbremsen mit den optionalen Ausgleichungen
angelegt, wobei das Ergebnis darin besteht, dass das Hinterrad auf
der High-mu-Seite bei wesentlich höherem Druck gebremst wird,
als vorlegen hätte,
wenn eine konventionelle Auswahl niedriger Routine verwendet worden
wäre, da
das Fahrzeug nun durch Beeinflussung der Lenksteuerung stabil gehalten
werden kann. Die Gesamtauswirkung ist eine Verbesserung in der Fahrzeugbremsnutzung
von dem Hinterrad auf der High-mu-Seite, die zu verbesserter Halteleistung
führt,
ohne die Fahrzeugstabilität
zu verschlechtern.
-
Hinterraddrucksteuerung
während
Split-mu-Bremsen (Siehe hier vorhergehende Beschreibung für Diagramm
Hinterraddrucksteuerung während
Split-mu-Bremsen).
-
Die
High-mu-Hinterraddruckanforderung wird von dem High-mu-Vorderraddruck
und dem geschätzten Verhältnis von
Last Front/Heck bestimmt. Fahrzeuggeschwindigkeit wird differenziert,
um Fahrzeugbeschleunigung zu erhalten, die durch den Lastübertragungsblock
verwendet wird. Diese Funktion erzeugt einen vorhergesagten High-mu-Seitenbremsdruck,
der im Wesentlichen anhand einer Kenntnis des augenblicklichen Frontbremsdrucks,
der Bremskraftverteilung und der Gewichtsübertragung von der Hinterachse
zur Front aufgrund der Verlangsamung des Fahrzeugs erzeugt wird.
In dem Steuerblock von 26 wird die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
gemessen und differenziert, um Fahrzeugverlangsamung während Bremsen
zu erhalten. Ein Lastübertragungswert
wird von dieser Verlangsamung erzeugt. Diese Lastübertragungsschätzung ist
im Folgenden beschrieben. Bei Freigabe durch das Vorliegen eines
Split-mu-Merkers wird ein Hinterachsenanforderungsdruck auf der
Basis des Frontbremsdrucks und des Gewichtsübertragungswerts erzeugt, und der
tatsächliche
Hinterachsendruck wird als Teil einer geschlossenen Regelkreissteuerfunktion überwacht. Wiederum
können
die Stabilitäts-
und Einwilligungsfunktionen zum Einstellen der Gesamtverstärkung wie
gemäß der Vorderachse
verwendet werden.
-
Die
obige Darstellung von 26 weist eine Anzahl getrennter
Steueroperationen auf, die im Folgenden im Umriss erörtert sind: –
Lastübertragungsschätzung (siehe
Lastübertragungsdiagramm
von 21). Das Fahrzeugbeschleunigungssignal 1 wird
mit der Verstärkung
(gesamte Fahrzeugmasse mal Schwerkraftkonstante geteilt durch Fahrzeugradstand)
zum Erhalt einer Schätzung
der durch diese Verlangsamung bewirkten dynamischen Front-Heck- Lastübertragung
multipliziert. Der dynamische Lastübertragungswert wird zu der
statischen Vorderachslast addiert und von der Hinterachslast subtrahiert,
um geschätzte
dynamische Achslast zu erhalten. Das Verhältnis von dynamischer Achslast
von Heck zu Front wird als die Ausgabe von diesem Block berechnet.
Diese Funktion wird in die obige Hinterachsen-Anforderungsdruckberechnung
eingesetzt.
-
Anforderungsdruckberechnung
(siehe Anforderungsdruckberechnungsdiagramm von 22).
Die Anforderungsskalierfunktion in der oben aufgeführten Hinterrad-Drucksteuerfunktion
kann weiter in das folgende ABS-Steuerverfahren aufgegliedert werden.
Der ABS-Split-mu-Merker ermöglicht
Ermittlung der High-mu-Seite des Autos und Auswahl der Vorder- und
Hinterraddrucke als Eingaben in diesen Block. Die High-mu-Heckdruckanforderung
basiert auf dem High-mu-Frontdruck multipliziert mit dem dynamischen
Lastverhältnis.
Die Fahrereinwilligungs-/Fahrzeugstabilitätsbeurteilung wird mit einer
Verstärkung
multipliziert, um Festlegung einer maximalen Proportion des Anforderungsdrucks
zu ermöglichen.
Die High-mu-Heckdruckanforderung wird mit der skalierten Einwilligungs-/Stabilitätsbeurteilung
multipliziert, wodurch eine Druckanforderung in Proportion zu dem
Verhalten des Fahrers erhalten wird.
-
Filtern
und Prüfen
(siehe Anforderungsdruck-Berechnungsdiagramm von 22).
Unter Bezugnahme auf die obige Figur wird der Druck auf dem High-mu-Hinterrad
für die
Dauer des Anhalts aufrechterhalten, wenn Split-mu ermittelt wird.
Zum Verhindern, dass der Anforderungsdruck jedem ABS-Druckzyklus
des Vorderrads folgt, wird der Anforderungsdruck gefiltert. Der
Filter wird zu Beginn des Halts durch Setzen des Split-mu-Merkers
zurückgestellt,
und der Filter wird von dem aufrechterhaltenen Hinterraddruck zu
Beginn des Halts, und wenn der Split-mu-Merker freigegeben wird,
initialisiert. Dies stellt sicher, dass ausreichender Druck angelegt
wurde, um eine wesentlichen Bremswirkung zu liefern, wodurch sichergestellt
wird, dass die Hinterrad-Druckanforderung sowohl nie null als auch
annähernd
gleich dem berechneten Maximum für
die Oberfläche
ist.
-
Eine
letzte Prüfung
wird durch Sicherstellen ausgeführt,
dass der Anforderungsheckdruck nie den gemessenen High-mu-Frontdruck übersteigen
kann. Dies wird durch Auswählen
des minimalen Werts des gefilterten Anforderungsdrucks und des gemessenen
High-mu-Frontdrucks ausgeführt.
Der resultierende Wert wird als die Heckdruckanforderung an ABS
ausgegeben.
-
Das
ABS-System verwendet dann diese Anforderung zum Berechnen der geeigneten
Soleniodauslösezeiten
zum Steuern des Heckbremsdrucks innerhalb der Heckbremsdruck-Steuerfunktion.
Diese Funktion ist in der Darstellung von 27 zu
sehen.
-
Modifikation
von ABS-Verhalten mit IVCS
-
(1) Modifikation des Vorderachsen-Giersteuerverhaltens
mit Fahrereinwilligung und Fahrzeugstabilität.
-
Bezugnehmend
auf das Diagramm höchster
Ebene von 13 werden die Fahrzeugstabilitäts- und Fahrereinwilligungsbeurteilung
zu dem ABS-Kontroller gesendet. Abhängig von diesen Beurteilungen
wird die Anfangsgiersteuerung des ABS modifiziert.
-
(a) Niedrige Beurteilung – Normales
ABS-Verhalten
-
- – Bremsen
angelegt auf Split-Oberfläche
- – Split
durch ABS ermittelt, Split-mu-Merker auf hoch gesetzt
- – (IVCS
Lenksteuerung freigegeben)
- – High-mu-Vorderrad
senkt Druck in Sympathie mit Low-mu-Vorderrad
- – High-mu
Vorderrad erhöht
langsam Druck bis Schlupfschwellenwert erreicht ist.
-
(b) Mittlere Beurteilung – Aggressiveres
ABS-Verhalten
-
- – Bremsen
auf Split-Oberfläche
angelegt
- – Split
durch ABS ermittelt, Spli-mu-Merker auf hoch gesetzt
- – (IVCS-Lenksteuerung
freigegeben)
- – Sympathetische
Drucksenkung an High-mu-Vorderrad reduziert
- – Schnellere
Erhöhung
im Druck an High-mu-Vorradrad bis Schlupfschwellenwert erreicht
ist.
-
(c) Hohe Beurteilung – Aggressives
ABS-Verhalten
-
- – Bremsen
auf Split-Oberfläche
angelegt
- – Split
durch ABS ermittelt, Spli-mu-Merker auf hoch gesetzt
- – (IVCS-Lenksteuerung
freigegeben)
- – Sympathetische
Drucksenkung an High-mu-Vorderrad gesperrt
- – Sehr
schnelle Erhöhung
im Druck an High-mu-Vorderrad, bis Schlupfschwellenwert erreicht
ist.
-
18 zeigt
ein Diagramm von normalem ABS-Verhalten an der Vorderachse während Split-mu-Bremsen. 19 zeigt
die beiden Extreme, die (a) und (b) oben entsprechen. Da die Einwilligungs- und
Stabilitätsbeurteilung
zwischen null und eins variiert, wird die Höhe von Drucksenkung und die
Rate von Druckerhöhung
kontinuierlich variiert.
-
Hinterraddrucksteuerung
während
Split-mu-Bremsen
-
Es
wird auf 20 Bezug genommen. Die High-mu-Hinterraddruckanforderung
wird von dem High-mu-Vorderraddruck und dem geschätzten Verhältnis von
Last Front/Heck erzeugt. Fahrzeuggeschwindigkeit wird differenziert,
um Fahrzeugbeschleunigung zu erhalten, die durch den Lastübertragungsblock
verwendet wird.
-
Lastübertragungsschätzung
-
Bezugnehmend
auf 21, wird das Fahrzeugbeschleunigungssignal I mit
einer Verstärkung
(gesamte Fahrzeugmasse mal Schwerkraftkonstante geteilt durch Fahrzeugradstand)
multipliziert, um eine Schätzung der
durch diese Verlangsamung bewirkten dynamischen Lastübertragung
von Front-Heck zu erhalten.
-
Der
dynamische Lastübertragungswert
wird zu der statischen Vorderachslast addiert und von der Hinterachslast
subtrahiert, um eine geschätzte
dynamische Achslast zu erhalten. Das Verhältnis von dynamischer Achslast
von Heck zu Front wird als die Ausgabe von diesem Block berechnet.
-
Anforderungsdruckberechnung
-
Bezugnehmend
auf 22, erlaubt der ABS-Split-Merker Ermittlung der
High-mu-Seite des
Autos und Auswahl der Vorder- und Hinterraddrucke als Eingaben in
diesen Block. Die High-mu-Heckdruckanforderung basiert auf dem High-mu-Frontdruck
multipliziert mit dem dynamischen Lastverhältnis.
-
Modifikation
von Anforderungsdruck mit Fahrereinwilligung und Fahrzeugstabilität
-
Erneut
bezugnehmend auf 22 wird die Fahrereinwilligungs-/Fahrzeugstabilitätsbeurteilung
mit einer Verstärkung
multipliziert, um Festlegung einer maximalen Proportion des Anforderungsdrucks
zuzulassen. Die High-mu-Heckdruckanforderung wird mit der skalierten
Einwilligungs-/Stabilitätsbeurteilung
multipliziert, wodurch eine Druckanforderung in Proportion zu dem
Fahrzeugverhalten erhalten wird.
-
Filtern und
Prüfen
-
Erneut
bezugnehmend auf 22, wird der Druck auf dem High-mu-Hinterrad
für die
Dauer des Halts aufrechterhalten, wenn Split-mu ermittelt wird.
Zum Verhindern, dass der Anforderungsdruck jedem ABS-Druckzyklus
des Vorderrads folgt, wird der Anforderungsdruck gefiltert. Der
Filter wird zu Beginn des Halts durch Setzen des Split-mu-Merkers
zurückgestellt,
und der Filter wird von dem aufrechterhaltenen Hinterraddruck zu
Beginn des Halts initialisiert.
-
Eine
letzte Prüfung
wird durch Sicherstellen ausgeführt,
dass der Anforderungsheckdruck nie den gemessenen High-mu-Frontdruck übersteigen
kann. Dies wird durch Auswählen
des minimalen Werts des gefilterten Anforderungsdrucks und des gemessenen
High-mu-Frontdrucks ausgeführt.
Der resultierende Wert wird als die Heckdruckanforderung an ABS
ausgegeben.
-
Das
vorgenannte System kann eine Anzahl von Vorteilen in Betriebscharakteristiken
erreichen, einschließlich
eines oder mehreren der Folgenden:
- (1) Fahrzeugstabilitätsverbesserung
durch Lenksteuerung, einschließlich
Anpassung von Selbstzentrierung und Gefühl des Lenkens während Split-mu-Bremsen
an Hauptfahrzeugstabilität.
- (2) Niedriger Frequenzausgleich von Giermomentschätzung, wobei
das geschätzte
Giermoment zum Anfordern von Winkelverschiebung der Lenkung verwendet
wird.
- (3) Höherer
Frequenzausgleich durch Lenkgeschwindigkeitssteuerung, wobei Lenkgeschwindigkeitssteuerung
anhand von Fahrzeuggiergeschwindigkeit erzeugt wird.
- (4) Höherer
Frequenzausgleich anhand von Giergeschwindigkeitsrückmeldung,
wobei direkte Rückmeldung
von Fahrzeuggiergeschwindigkeit in Anforderungslenkwinkel konvertiert
wird.
- (5) Seitendriftausgleich von Seitenbeschleunigung, wobei Proportional-
und Integralausgleich basierend auf Fahrzeugseitenbeschleunigung
zum Erzeugen des Anforderungslenkwinkels verwendet wird.
- (6) Giermomentschätzung
von Bremsdruck, wobei eine Giermomentschätzung von der Differenz im
Frontbremsdruck erzeugt wird.
- (7) Giermomentschätzung
durch Fahrzeugmodell und Rückkopplungsschleife,
die Modifikation eines Fahrzeugsmodells mit zwei Freiheitsgraden
und Beobachtung von Giermoment durch Rückmeldung eines Giergeschwindigkeitsfehlers
beinhaltet.
- (8) Beurteilung von Fahrerverhalten, wobei Säulendrehmoment als eine Messgröße von Fahrerverhalten und
Einwilligung zu dem aktiven Lenksystem verwendet wird.
- (9) Beurteilung von Fahrzeugstabilität, wobei die Giergeschwindigkeit
als eine Messgröße von Fahrzeugstabilität verwendet
wird und Lenkwinkel als eine Messgröße von Fahrzeugstabilität während Split-mu-Bremsen
verwendet wird.
- (10) Modifikation von Steuerung mit Fahrerverhalten, wobei Fahrerverhaltensbeurteilung
zum Skalieren von Systemanforderungsdrehmoment verwendet wird, um
Außerkraftsetzen
der Fahrersteuerung zu verhindern.
- (11) Modifikation von ABS-Verhalten mit Fahrerverhalten und
Fahrzeugstabilität.
- (12) Modifikation von ABS-Verhalten unter Verwendung von Modifikation
von Vorderachsen-ABS-Giersteuerverhalten mit Fahrerverhalten und
Fahrzeugstabilität
und ABS-Drucksteuerung
von High-mu-Hinterrad während
eines Split-mu-Halts.
- (13) Erzeugung von Heckdruckanforderung, wobei Anforderungsdruck
von High-mu-Hinterrad
von Fahrzeugdynamikdaten und Fahrzeugparametern erzeugt wird und
der Anforderungsdruck des High-mu-Hinterrads mit Fahrerverhalten
und Fahrzeugstabilität
modifiziert wird.
wobei: