DE69513232T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung des Gefälle- und Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung des Gefälle- und Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schätzung der Seitenneigungswinkel einer Fahrbahn, auf der ein Fahrzeug fährt.
    • Hinterrund der Erfindung
  • Bei hochentwickelten Fahrzeugsteuersystemen ist es erforderlich, daß verschiedene Betriebseigenschaften, wie beispielsweise Aufhängungs-, Getriebeschalt- und Antiblockierbremseigenschaften bei Vorliegen von sich ändernden Fahrzuständen geändert werden können. Gefälle- und Seitenneigungswinkel einer Fahrbahn, auf der das Fahrzeug fährt, stellen zwei derartige Zustände dar.
  • Die Schrift US 4,788,773 offenbart eine Fahrzeugvorrichtung zur Messung der Seitenneigung einer Fahrbahn mit Fehlerkompensation. Die Vorrichtung verwendet Pendelanzeigesensoren (5, 12) zur Messung der Seiten- und Längsneigung des Fahrzeugs und Radgeschwindigkeitssensoren 6, 7 zur Messung der Radgeschwindigkeiten. Prozessoren 9, 16 verwenden die gemessenen Radgeschwindigkeiten und gemessenen Seiten- und Längsneigungen, um die tatsächlichen Fahrzeugneigungswerte zu bestimmen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn nach Anspruch 1 zu schaffen.
  • Vorteilhafterweise sieht diese Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn vor, die bestimmt: (i) einen Rollwinkel des Fahrzeugs als eine Funktion der erfaßten Seitenbeschleunigung und (ii) eine Gierrate als eine Funktion von erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten nicht angetriebenen Räder. Vorteilhafterweise verwendet diese Erfindung eine Längsgeschwindigkeit, eine erfaßte Seitenbeschleunigung, einen Rollwinkel und eine Gierrate, um den Seitenneigungswinkel schätzen zu können.
  • Vorteilhafterweise sieht diese Erfindung gemäß eines bevorzugten Beispiels eine Vorrichtung zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn vor, auf der ein vorderradgetriebenes Fahrzeug fährt, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen ersten Sensor (22) zur Bildung eines ersten Ausgangssignales (28), das auf eine Drehgeschwindigkeit eines ersten Hinterrades (16) anspricht, einen zweiten Sensor (24) zur Bildung eines zweiten Ausgangssignales (30), das auf eine Drehgeschwindigkeit eines zweiten Hinterrades (18) anspricht, einen dritten Sensor (32) zur Bildung eines dritten Ausgangssignales (38), das auf eine erfaßte Querbeschleunigung des Fahrzeugs (10) anspricht und eine Steuerung (26) zur Verarbeitung der ersten, zweiten und dritten Ausgangssignale, die zu einem geschätzten Seitenneigungswinkel führt, wobei die Steuerung eine Einrichtung zur Berechnung einer Längsgeschwindigkeit als einen Durchschnitt der erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ferner umfaßt: eine Einrichtung zur Bestimmung eines Rollwinkels des Fahrzeugs als eine Funktion der erfaßten Querbeschleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal; eine Einrichtung zur Bestimmung einer Gierrate des Fahrzeugs als eine Funktion einer Differenz zwischen den erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale und eines Abstandes zwischen den ersten und zweiten Hinterrädern; und eine Einrichtung zur Schätzung des Fahrbahnseitenneigungswinkels als eine Funktion der berechneten Längsgeschwindigkeit, der erfaßten Querbeschleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal, dem Rollwinkel und der Gierrate.
  • Vorteilhafterweise sieht diese Erfindung gemäß eines anderen Beispiels ein Verfahren zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn, auf der ein vorderradgetriebenes Fahrzeug fährt, vor, wobei das Verfahren umfaßt, daß: ein erster Ausgang (28) vorgesehen wird, der auf eine Drehgeschwindigkeit eines ersten Hinterrades (16) anspricht, ein zweiter Ausgang (30) vorgesehen wird, der auf eine Drehgeschwindigkeit eines zweiten Hinterrades (18) anspricht, ein dritter Ausgang (38) vorgesehen wird, der auf eine erfaßte Querbeschleunigung des Fahrzeugs (10) anspricht, und eine Längsgeschwindigkeit als ein Durchschnitt der erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die Schritte umfaßt, daß: ein Rollwinkel des Fahrzeugs als eine Funktion der erfaßten Querbeschleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal bestimmt wird; eine Gierrate des Fahrzeugs als eine Funktion einer Differenz zwischen den erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale und eines Abstandes zwischen den ersten und zweiten Hinterrädern bestimmt wird; und der Fahrbahnseitenneigungswinkel als eine Funktion der berechneten Längsgeschwindigkeit, der erfaßten Querbe schleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal, dem Rollwinkel und der Gierrate geschätzt wird.
    • Zeichnungskurzbeschreibung
  • Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs ist, das mit einer Beispielvorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
  • Fig. 2 eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs ist, das eine geneigte Fahrbahn hinauffährt;
  • Fig. 3 ein Flußdiagramm für eine Berechnungsroutine für den Gefällewinkel ist, die durch eine Steuerung ausgeführt wird;
  • Fig. 4 eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs ist, das entlang einer zur Seite geneigten Fahrbahn fährt; und
  • Fig. 5 ein Flußdiagramm für eine Berechnungsroutine für den Seitenneigungswinkel ist, die von einer Steuerung ausgeführt wird.
    • Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Fig. 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs, das mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. In Fig. 1 umfaßt das Fahrzeug 10 vorderradgetriebene Steuerräder 12 und 14, nicht angetriebene, nicht steuernde Hinterräder 16 und 18, eine Steuerung 26, Geschwindigkeitssensoren 22 und 24 und Quer- und Längsbeschleunigungsmeßeinrichtungen 32 bzw. 34.
  • Die Geschwindigkeitssensoren 22 und 24 sprechen auf die Drehgeschwindigkeit der Hinterräder 16 bzw. 18 an. Die Ausgänge der Geschwindigkeitssensoren 22 und 24 werden über Signalleitungen 28 bzw. 30 in die Steuerung 26 zugeführt.
  • Eine Querbeschleunigungsmeßeinrichtung 32 ist an dem Fahrzeugchassis 10 oberhalb der Zentrallinie der Hinterachse 36 befestigt und spricht auf eine Fahrzeugbeschleunigung normal zu der Längszentrallinie 20 des Fahrzeugs an. Der Ausgang der Querbeschleunigungsmeßeinrichtung 32 wird über eine Signalleitung 38 in die Steuerung 26 zugeführt.
  • Die Längsbeschleunigungsmeßeinrichtung 34 ist an dem Fahrzeugchassis 10 oberhalb der Zentrallinie der Hinterachse 36 befestigt und spricht auf eine Fahrzeugbeschleunigung parallel zu der Längszentrallinie 20 des Fahrzeugs an. Der Ausgang der Längsbeschleunigungsmeßeinrichtung 34 wird über eine Signalleitung 40 in die Steuerung 26 zugeführt.
  • Die Steuerung 26 verwendet Eingänge, die von den Geschwindigkeitssensoren 22 und 24 und den Beschleunigungsmeßeinrichtungen 32 und 34 aufgenommen werden, um die Gefälle- und Seitenneigungswinkel der Fahrbahn gemäß den in der Steuerung 26 enthaltenen Computerroutinen zu berechnen.
  • Aktualisierte Gefälle- und Seitenneigungswinkel werden in einem Speicher innerhalb der Steuerung 26 gehalten, auf den verschiedene Fahrzeugsteuersysteme zugreifen können, um Fahrzeugeigenschaften zur verbesserten Handhabung und zum verbesserten Betrieb zu ändern:
  • Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs 10, das eine Fahrbahn 50 mit einem Gefälle hinauffährt, die einen Gefällewinkel θI aufweist. Die Analyse und das Ergebnis sind für ein Fahrzeug, das die Fahrbahn 50 mit demselben Gefälle hinunter fährt, identisch. Der Gesamtneigungswinkel θT des Fahrzeugs 10 ist gleich dem Gefällewinkel θI der Fahrbahn 50 plus dem Nickwinkel θP des Fahrzeugs 10. Der Nickwinkel θP des Fahrzeugs 10 ist der Betrag der Längsschrägstellung des Fahrzeugs 10 in bezug auf die Fahrbahn 50. Er wird berechnet wie folgt:
    • θP = NICKSTEIFIGKEIT · ERFASSTE LÄNGSBESCHLEUNIGUNG (1)
  • Die NICKSTEIFIGKEIT ist ein konstanter Term, der von einer bestimmten Fahrzeugkonstruktion abhängig ist. Er stellt eine Funktion verschiedener Konstruktionsparameter dar, wie beispielsweise der Fahrzeuggröße, der Gewichtsverteilung, dem Radstand und der Radaufhängung. Er stellt das Ausmaß der Längsschrägstellung dar, die ein Fahrzeug 10 für jede Einheit einer Längsbeschleunigung gleich 9,8 m/s2 (oder g) erfährt. Es ist zu beachten, daß g die abgekürzte Form der Gravitationskraft der Erde bei ei ner Atmosphäre darstellt und oft als eine Einheit für die Beschleunigung verwendet wird.
  • Die ERFASSTE LÄNGSBESCHLEUNIGUNG stellt die Längsbeschleunigung in Einheiten von g dar, die durch die Längsbeschleunigungsmeßeinrichtung 34 erfaßt wird. Der Ausgang einer Beschleunigungsmeßeinrichtung ist ein Spannungssignal, das eine Größe aufweist, die sich gemäß der sich ändernden Beschleunigung ändert. Die Steuerung 26 von Fig. 1 vergleicht den Spannungspegel der Längsbeschleunigungsmeßeinrichtung 34 mit einem vorbestimmten Spannungspegel entsprechend einer Beschleunigung gleich g. Auf diese Weise erhält die Steuerung 26 eine Beschleunigung in Einheiten von g entsprechend dem tatsächlichen Spannungsausgang der Beschleunigungsmeßeinrichtung. Beispielsweise kann ein von der Beschleunigungsmeßeinrichtung ausgegebener Spannungspegel von 2 Volt einer Beschleunigung von 1 g entsprechen. Somit entspricht eine Beschleunigungsmeßeinrichtung mit einem Ausgang von 1 Volt einer Beschleunigung von 0,5 g oder 4,9 m/s2.
  • Durch Multiplizieren der NICKSTEIFIGKEIT (Grad/g) mit der ERFASSTEN LÄNGSBESCHLEUNIGUNG (g) wird ein Nickwinkel θP in Grad erhalten.
  • Die folgenden Faktoren tragen zu der erfaßten Längsbeschleunigung bei:
  • ERFASSTE LÄNGSBESCHLEUNIGUNG = (GIERRATE · QUERGESCHWINDIGKEIT) + BERECHNETE LÄNGSBESCHLEUNIGUNG + G[SIN(θI + θP)] + VORSPANNUNGLONC (2)
  • Die GIERRATE stellt die Rate der Fahrzeugdrehung in Grad pro Sekunde dar. Sie wird wie folgt berechnet:
  • Für ein vorwärtsfahrendes Fahrzeug stellt eine positive Gierrate ein Drehmanöver des Fahrzeugs im Uhrzeigersinn dar, während eine negative Gierrate ein Drehmanöver des Fahrzeugs entgegen dem Uhrzeigersinn darstellt.
  • Die QUERGESCHWINDIGKEIT ist die Geschwindigkeit, um die sich das Fahrzeug zur Seite bewegt. Sie tritt während Übergangszuständen auf, wie beispielsweise bei sich ändernden Gierraten oder Winkelbeschleunigungen. Jedoch wird die Gefällewinkelberechnung während sich ändernder Gierraten nicht ausgeführt, um die Berechnungsgenauigkeit sicherzustellen. Daher ist die QUERGESCHWINDIGKEIT im wesentlichen Null und der erste Term der Gleichung (2) ist vernachlässigbar.
  • Jedes der beiden Hinterräder 16 und 18 besitzt Drehgeschwindigkeitssensoren 22 bzw. 24. Der Ausgang der beiden Sensoren wird von der Steuerung 26 dazu verwendet, die Durchschnittsgeschwindigkeit der beiden Hinterräder zu berechnen, wodurch eine Längsgeschwindigkeit erreicht wird. Die Längsgeschwindigkeit wird bei jeder Abtastung der Steuerung 26 erneut berechnet. Die Änderung der Längsgeschwindigkeit von einer Abtastung zu der nächsten wird durch die Abtastrate der Steuerung dividiert, um den Term der BERECHNETEN LÄNGSBESCHLEUNIGUNG der Gleichung (2) zu erhalten.
  • Die VORSPANNUNGLONG ist ein bekannter konstanter Spannungsoffset, der der Größe des Versatzes der Längsbeschleunigungsmeßeinrichtung 34 von einer Senkrechten zu der Fahrzeugebene 52 entspricht. Eine Beschleunigungsmeßeinrichtung, die versetzt ist, bewirkt eine konstante Spannungsvorspannung, die bei der Berechnung der Beschleunigung berücksichtigt werden muß.
  • Es sei angemerkt, daß der Gefällewinkel 61 der Oberfläche das gewünschte Ergebnis darstellt. Die Beseitigung des ersten Termes aus der Gleichung (2) und das Auflösen nach 6r führt zu der folgenden Gleichung, die von der Steuerung 26 dazu verwendet wird, um 61 zu berechnen:
  • θI = SIN&supmin;¹ [ERFASSTE LÄNGSBESCHLEUNIGUNG - BERECHNETE LÄNGSBESCHLEUNIGUNG - VORSPANNUNGLONG] - θp (4)
  • Da alle Größen in der Gleichung (4) bekannt sind, kann der Gefällewinkel θI der Fahrbahn 50 berechnet werden.
  • Fig. 3 ist ein Flußdiagramm für eine Berechnungsroutine des Gefällewinkels, die in der Steuerung 26 enthalten und von dieser ausgeführt wird, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Die Routine wird bei jeder Abtastung der Steuerung ausgeführt. In Fig. 3, Schritt 60, werden Eingangssignale von den beiden Geschwindigkeitssensoren 22 und 24 der Hinterräder und der Längsbeschleunigungsmeßeinrichtung 34 über Signalleitungen 28, 30 bzw. 40 ausgelesen.
  • Bei Schritt 62 wird die Fahrzeuggierrate gemäß Gleichung (3) basierend auf den neu ausgelesenen Eingängen von Schritt 60 berechnet. Die neu berechnete Gierrate von Schritt 62 wird bei Schritt 64 mit der vorher berechneten Gierrate von Schritt 62 verglichen, die während der letzten Abtastung der Steuerung 26 in dem Speicher gespeichert ist. Wenn die Differenz zwischen den beiden Gierraten größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, verläßt die Steuerung 26 die Routine. Dies stellt sicher, daß die Gefällewinkelberechnung nicht während Winkelbeschleunigungen ausgeführt wird, die die Genauigkeit der Berechnung beeinflussen könnten. Vor dem Ausgang wird die neu berechnete Gierrate von Schritt 62 bei Schritt 70 in den Speicher als Referenz während der nächsten Abtastung der Steuerung 26 gespeichert.
  • Bei Schritt 66 berechnet die Steuerung 26 eine Längsgeschwindigkeit gemäß den Durchschnittsgeschwindigkeiten der Hinterräder. Bei Schritt 68 wird eine Fahrzeuglärlgsbeschleunigung als eine Änderung der Längsgeschwindigkeit von Schritt 66 von der vorher berechneten Längsgeschwindigkeit von Schritt 66, die während der letzten Abtastung der Steuerung 26 in dem Speicher gespeichert ist, dividiert durch die Abtastrate der Steuerung 26 berechnet.
  • Bei Schritt 72 identifiziert die Steuerung 26 die durch die Längsbeschleunigungsmeßeinrichtung 34 erfaßte Fahrzeuglängsbeschleunigung entsprechend dem Eingang, der bei Schritt 60 abgelesen wird. Bei Schritt 74 wird die Fahrzeugnicksteifigkeit mit der erfaßten Längsbeschleunigung von Schritt 72 multipliziert, um einen Fahrzeugnickwinkel θP zu erhalten. Bei Schritt 76 wird der Gefällewinkel 81 der Fahrbahn 50 gemäß der Gleichung (4) berechnet und durch in der Technik gut bekannte Verfahren gefiltert, um Rauschen zu beseitigen.
  • Der Neigungswinkel θ1 wird dann bei Schritt 78 zur Verwendung durch verschiedene Fahrzeugsteuersysteme in dem Speicher gespeichert, um die Handhabung und den Betrieb zu verbessern. Vor dem Ausgang werden die berechnete Gierrate von Schritt 62 und die Längsgeschwindigkeit von Schritt 66 in den Speicher bei Schritt 70 zur Referenz während der nächsten Abtastung der Steuerung 26 gespeichert.
  • Fig. 4 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeuges 10, das entlang einer zur Seite geneigten Fahrbahn 50 fährt, die einen Seitenneigungswinkel θB aufweist. Der Gesamtseitenneigungswinkel θT des Fahrzeugs 10 ist gleich dem Seitenneigungswinkel θB der Fahrbahn 50 plus dem Rollwinkel θR des Fahrzeugs 10. Der Rollwinkel θR des Fahrzeugs 10 stellt den Grad der Seitenschrägstellung des Fahrzeugs 10 in bezug auf die Fahrbahn 50 dar. Er wird wie folgt berechnet:
  • θR = ROLLSTEIFIGKEIT · ERFASSTE QUERBESCHLEUNIGUNG (5)
  • Die ROLLSTEIFIGKEIT ist ein konstanter Term, der von einer bestimmten Fahrzeugkonstruktion abhängig ist. Er stellt eine Funktion von Konstruktionsparametern dar, wie beispielsweise der Fahrzeuggröße, der Gewichtsverteilung, dem Radstand und der Radaufhängung. Er stellt das Ausmaß der Seitenneigung dar, die ein Fahrzeug 10 für jede Einheit der Querbeschleunigung gleich 9,8 m/s² (oder g) erfährt. Es sei angemerkt, daß g die abgekürzte Form der Gravitationskraft der Erde bei einer Atmosphäre ist und oft als eine Einheit für die Beschleunigung verwendet wird.
  • Die ERFASSTE QUERBESCHLEUNIGUNG stellt die Querbeschleunigung in Einheiten von g dar, die durch die Querbeschleunigungsmeßeinrich tung 32 erfaßt wird. Durch Multiplizieren der Rollsteifigkeit (Grad/g) durch die ERFASSTE QUERBESCHLEUNIGUNG (g) wird ein Rollwinkel θR in Grad erhalten.
  • Die folgenden Faktoren tragen zu der erfaßten Querbeschleunigung bei:
  • ERFASSTE QUERBESCHLEUNIGUNG = (GIERRATE · BERECHNETE LÄNGSGESCHWINDIGKEIT) + D(QUERGESCHWINDIGKEIT)/DT + G(SIN(es + ep)] + VORSPANNUN- GLAT (6)
  • Die GIERRATE ist eine Rate der Fahrzeugdrehung in Grad pro Sekunde. Sie wird berechnet wie folgt:
  • Jedes der beiden Hinterräder 16 und 18 besitzt Drehgeschwindigkeitssensoren 22 bzw. 24. Der Ausgang der beiden Sensoren wird von der Steuerung 26 dazu verwendet, die Durchschnittsgeschwindigkeit der beiden Hinterräder zu berechnen, wodurch eine Längsgeschwindigkeit erreicht wird. Die Längsgeschwindigkeit wird bei jeder Abtastung der Steuerung 26 erneut berechnet.
  • Die QUERGESCHWINDIGKEIT ist die Geschwindigkeit, um die sich das Fahrzeug zur Seite bewegt. Sie tritt während Übergangszuständen auf, wie beispielsweise bei sich ändernden Gierraten oder Winkelbeschleunigungen. Die Gefällewinkelberechnung wird jedoch während sich ändernden Gierraten nicht ausgeführt, um die Berechnungsgenauigkeit sicherzustel len. Daher ist D(QUERGESCHWINDIGKEIT)DT im wesentlichen Null und der zweite Term der Gleichung (6) ist vernachlässigbar.
  • Die VORSPANNUNGLAT ist ein bekannter konstanter Spannungsoffset, der dem Grad des Versatzes der Querbeschleunigungsmeßeinrichtung 32 von einer Senkrechten zu der Fahrzeugebene 52 entspricht. Eine Beschleunigungsmeßeinrichtung, die versetzt ist, bewirkt eine konstante Spannungsvorspannung, die bei der Berechnung der Beschleunigung berücksichtigt werden muß.
  • Es sei angemerkt, daß der Seitenneigungswinkel 95 der Oberfläche das gewünschte Ergebnis darstellt. Die Beseitigung des zweiten Terms aus der Gleichung (6) und das Auflösen nach θB führt zu der folgenden Gleichung, die von der Steuerung 26 dazu verwendet wird, um θB zu berechnen:
  • θB = SIN&supmin;¹ [ERFASSTE QUERBESCHLEUNIGUNG - (GIERRATE · BERECHNETE LÄNGSGESCHWINDIGKEIT) - VORSPANNUNGLAT] - θR (8)
  • Da alle Größen in der Gleichung (8) bekannt sind, kann der Seitenneigungswinkel 85 der Fahrbahn 50 berechnet werden.
  • Fig. 5 ist ein Flußdiagramm für eine Berechnungsroutine des Seitenneigungswinkels, die in der Steuerung 26 enthalten und von dieser ausgeführt wird, um die vorliegende Erfindung auszuführen. Die Routine wird bei jeder Abtastung der Steuerung ausgeführt. In Fig. 5, Schritt 80, werden Eingangssignale von den beiden Geschwindigkeitssensoren 22 und 24 der Hinterräder und der Querbeschleunigungsmeßeinrichtung 32 über Signalleitungen 28, 30 bzw. 38 ausgelesen.
  • Bei Schritt 82 wird die Fahrzeuggierrate gemäß Gleichung (7) basierend auf den neu ausgelesenen Eingängen von Schritt 80 berechnet. Die neu berechnete Gierrate von Schritt 82 wird bei Schritt 84 mit der vorher berechneten Gierrate von Schritt 82 verglichen, die während der letzten Abtastung der Steuerung 26 in dem Speicher gespeichert ist. Wenn die Differenz zwischen den beiden Gierraten größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, verläßt die Steuerung 26 die Routine. Dies stellt sicher, daß die Berechnung des Seitenneigungswinkels nicht während Winkelbeschleunigungen ausgeführt wird, die die Genauigkeit der Berechnung beeinflussen könnten. Vor dem Ausgang wird die neu berechnete Gierrate von Schritt 82 bei Schritt 88 in den Speicher als Referenz während der nächsten Abtastung der Steuerung 26 gespeichert.
  • Bei Schritt 86 berechnet die Steuerung 26 eine Fahrzeuglängsgeschwindigkeit gemäß den durchschnittlichen Radgeschwindigkeiten. Bei Schritt 92 identifiziert die Steuerung 26 die Fahrzeugquerbeschleunigung, die von der Querbeschleunigungsmeßeinrichtung 32 erfaßt wird, entsprechend dem Eingang, der bei Schritt 80 ausgelesen wird. Bei Schritt 94 wird die Fahrzeugrollsteifigkeit mit der erfaßten Querbeschleunigung von Schritt 92 multipliziert, um einen Fahrzeugrollwinkel θR zu erhalten. Bei Schritt 96 wird der Seitenneigungswinkel θB der Fahrbahn 50 gemäß Gleichung (8) berechnet und gefiltert, um Rauschen zu beseitigen.
  • Der Seitenneigungswinkel θ5 wird dann bei Schritt θ8 zur Verwendung durch verschiedene Fahrzeugsteuersysteme in dem Speicher gespeichert, um die Handhabung und den Betrieb zu verbessern. Vor dem Ausgang werden die berechnete Gierrate von Schritt 82 und die Längsgeschwindig keit von Schritt 86 bei Schritt 90 in dem Speicher zur Referenz während der nächsten Abtastung der Steuerung 26 gespeichert.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn, auf der sich ein vorderradgetriebenes Fahrzeug bewegt, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen ersten Sensor (22) zur Bildung eines ersten Ausgangssignales (28), das auf eine Drehgeschwindigkeit eines ersten Hinterrades (16) anspricht, einen zweiten Sensor (24) zur Bildung eines zweiten Ausgangssignales (30), das auf eine Drehgeschwindigkeit eines zweiten Hinterrades (18) anspricht, einen dritten Sensor (32) zur Bildung eines dritten Ausgangssignales (38), das auf eine erfaßte Querbeschleunigung des Fahrzeugs (10) anspricht und eine Steuerung (26) zur Verarbeitung der ersten, zweiten und dritten Ausgangssignale, die zu einem geschätzten Seitenneigungswinkel führt, wobei die Steuerung eine Einrichtung zur Berechnung einer Längsgeschwindigkeit als einen Durchschnitt der erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ferner umfaßt:
    eine Einrichtung zur Bestimmung eines Rollwinkels des Fahrzeugs als eine Funktion der erfaßten Querbeschleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal;
    eine Einrichtung zur Bestimmung einer Gierrate des Fahrzeugs als eine Funktion einer Differenz zwischen den erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale und eines Abstandes zwischen den ersten und zweiten Hinterrädern; und
    eine Einrichtung zur Schätzung des Fahrbahnseitenneigungswinkels als eine Funktion der berechneten Längsgeschwindigkeit, der erfaßten Querbeschleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal, dem Rollwinkel und der Gierrate.
  2. 2. Vorrichtung zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner eine Einrichtung zur Speicherung des geschätzten Fahrbahnseitenneigungswinkels an einem Speicherplatz zur Verwendung durch Fahrzeugsteuersysteme umfaßt, um Fahrzeugeigenschaften für einen verbesserten Betrieb und einen verbesserten Gebrauch zu ändern.
  3. 3. Vorrichtung zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner umfaßt:
    eine Einrichtung zur Berechnung einer Änderung der Gierrate über eine vorbestimmte Zeitperiode; und
    eine Einrichtung zur Verhinderung der Seitenneigungswinkelschätzung, wenn die Änderung der Gierrate größer als eine vorbestimmte Schwelle ist.
  4. 4. Vorrichtung zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn nach Anspruch 1, ferner mit: einem vierten Sensor (34) zur Bildung eines vierten Ausgangssignales (40), das auf eine erfaßte Längsbeschleunigung des Fahrzeugs (10) anspricht, und wobei die Steuerung auch umfaßt:
    eine Einrichtung zur Berechnung einer Längsbeschleunigung als eine Funktion der Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale;
    eine Einrichtung zur Bestimmung eines Steigungswinkels des Fahrzeugs als eine Funktion der erfaßten Längsbeschleunigung gemäß dem vierten Ausgangssignal; und
    eine Einrichtung zur Schätzung des Fahrbahngefällewinkels als eine Funktion der berechneten Längsbeschleunigung, der erfaßten Längsbeschleunigung gemäß dem vierten Ausgangssignal und des Steigungswinkels.
  5. 5. Verfahren zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn, auf der sich ein vorderradgetriebenes Fahrzeug bewegt, wobei das Verfahren umfaßt, daß: ein erster Ausgang (28) vorgesehen wird, der auf eine Drehgeschwindigkeit eines ersten Hinterrades (16) anspricht, ein zweiter Ausgang (30) vorgesehen wird, der auf eine Drehgeschwindigkeit eines zweiten Hinterrades (18) anspricht, ein dritter Ausgang (38) vorgesehen wird, der auf eine erfaßte Querbeschleunigung des Fahrzeugs (10) anspricht, und eine Längsgeschwindigkeit als einen Durchschnitt der erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner die Schritte umfaßt, daß:
    ein Rollwinkel des Fahrzeugs als eine Funktion der erfaßten Querbeschleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal bestimmt wird;
    eine Gierrate des Fahrzeugs als eine Funktion einer Differenz zwischen den erfaßten Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale und eines Abstandes zwischen den ersten und zweiten Hinterrädern bestimmt wird; und
    der Fahrbahnseitenneigungswinkel als eine Funktion der berechneten Längsgeschwindigkeit, der erfaßten Querbeschleunigung gemäß dem dritten Ausgangssignal, dem Rollwinkel und der Gierrate geschätzt wird.
  6. 6. Verfahren zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn nach Anspruch 5, ferner umfassend, daß der geschätzte Fahrbahnseitenneigungswinkel an einem Steuerungsspeicherplatz zur Verwendung durch Fahrzeugsteuersysteme gespeichert wird, um Fahrzeugeigenschaften für einen verbesserten Gebrauch und einen verbesserten Betrieb ändern zu können.
  7. 7. Verfahren zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn nach Anspruch 5, ferner umfassend, daß:
    eine Änderung der Gierrate über eine vorbestimmte Zeitperiode berechnet wird; und
    eine Seitenneigungswinkelschätzung verhindert wird, wenn die Änderung der Gierrate größer als eine vorbestimmte Schwelle ist.
  8. 8. Verfahren zur Schätzung eines Seitenneigungswinkels einer Fahrbahn nach Anspruch 5, ferner umfassen, daß:
    ein viertes Ausgangssignal (40) vorgesehen wird, das auf eine erfaßte Längsbeschleunigung des Fahrzeugs (10) anspricht;
    eine Längsbeschleunigung als eine Funktion der Drehgeschwindigkeiten der ersten und zweiten Hinterräder gemäß der ersten und zweiten Ausgangssignale berechnet wird;
    ein Steigungswinkel des Fahrzeugs als eine Funktion der erfaßten Längsbeschleunigung gemäß dem vierten Ausgangssignal bestimmt wird; und
    der Fahrbahngefällewinkel als eine Funktion der berechneten Längsbeschleunigung, der erfaßten Längsbeschleunigung gemäß dem vierten Ausgangssignal und dem Steigungswinkel geschätzt wird.
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