DE69936756T2

DE69936756T2 - Schätzung des Lagewinkels eines Fahrzeugs durch Wichtung von detektierten Signalen

Info

Publication number: DE69936756T2
Application number: DE69936756T
Authority: DE
Inventors: Jan Konried Newbury Park Schiffmann
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: DE69936756D1; US6292759B1; EP1002709A3; EP1002709B1; EP1002709A2

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Fahrzeugschwimmwinkelerfassung und insbesondere eine preiswerte Wank- und Nickwinkelschätzung für ein Fahrzeug.
Kraftfahrzeuge einer zukünftigen Generation können zunehmend sicherheitsbezogene Einrichtungen verwenden, die für den Fall auslösen, daß das Fahrzeug sich überschlägt, damit die Insassen des Fahrzeugs zusätzlichen Schutz erhalten. Beispielsweise kann beim Detektieren eines Fahrzeugüberschlagzustands ein ausfahrbarer Überrollbügel derart ausgelöst werden, daß der Überrollbügel bei Aktivierung sich vertikal weiter nach außen erstreckt, um die von dem Überrollbügel gelieferte Stützhöhe zu vergrößern. Andere steuerbare Merkmale können das Betätigen des Auslösens eines oder mehrerer Airbags, wie etwa vorne oder seitlich auslösende Airbags, oder das Betätigen eines Gurtstraffers zum Straffen einer Rückhalteeinrichtung wie etwa eines Sitzgurtes oder eines Vierpunktegurtes beinhalten, um zu verhindern, daß Insassen des Fahrzeugs aus dem Fahrzeug geschleudert werden oder mit dem Dach des Fahrzeugs kollidieren.
In der Vergangenheit sind in Kraftfahrzeugen elementare Überschlagsensoren eingesetzt worden, um die Winkelposition des Fahrzeugs zu messen, an Hand derer ein Überschlagszustand bestimmt werden kann. Die elementaren Überschlagsensoren haben den Einsatz eines Pendels beinhaltet, das aufgrund der Erdanziehungskraft normalerweise vertikal herabhängt. Viele elementare Kraftfahrzeugerfassungseinrichtungen werden einfach zum Überwachen der Winkelposition des Fahrzeugs relativ zu einer ebenen horizontalen Bodenlage verwendet.
Folglich sind die elementaren Kraftfahrzeugüberschlagsensoren allgemein fehleranfällig gewesen, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt oder abhebt, wobei dann die Erdanziehungskraft, auf der der Sensor basiert, möglicherweise von anderen Kräften überwunden wird.
In jüngerer Zeit sind ausgeklügelte Überschlagserfassungsansätze in Betracht gezogen worden. Ein derartiger betrachteter Ansatz erfordert die Verwendung von sechs Sensoren einschließlich drei Beschleunigungsmessern und drei Winkelratensensoren, auch als Kreisel bezeichnet, die alle zusammen zur Verwendung in einem Trägheitsnavigationssystem verwendet werden, das die Position und die Lage des Fahrzeugs verfolgt. Die drei Beschleunigungsmesser liefern im allgemeinen Quer-, Längs- und Vertikalbeschleunigungsmessungen des Fahrzeugs, während die drei Kreisel Nickrate, Wankrate und Gierrate messen. Beim Erfassen eines Überschlagszustands bestimmt das System einen Fahrzeugschwimmwinkel. Die ausgeklügelten herkömmlichen Überschlagserfassungsansätze erfordern jedoch im allgemeinen eine große Anzahl hochpräziser und teurer Sensoren. Außerdem sind bekannte ausgeklügelte Systeme für kumulative Driftfehler anfällig und müssen deshalb gelegentlich zurückgesetzt werden.
Eine Schwimmwinkelschätzvorrichtung und ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 10 ist aus US-A-6,002,974 bekannt.
Es versteht sich, daß verschiedene andere Anwendungen möglicherweise eine Kenntnis des Wank- und Nickschwimmwinkels eines Fahrzeugs bei Fahrzeugmanövern am Boden erfordern. Zusätzlich zur Überschlagsdetektion können Schwimmwinkelschätzvorrichtungen verwendet werden, um dem Fahrer oder anderen Insassen des Fahrzeugs Anzeigen über Wank- und Nickwinkel zu liefern. In der Vergangenheit haben Schwimmwinkelschätzvorrichtungen einen oder mehrere Beschleunigungsmesser und einen Winkelratensensor für jede Rotationsachse des Fahrzeugs verwendet. Es existiert jedoch das Problem, wie im Beschleunigungsmesser und Winkelratensensor enthaltene winkelbezogene Informationen verknüpft werden sollen, um eine Gesamtschwimmwinkelmessung zu erhalten, weil jede Art von Sensor im allgemeinen charakteristische Mängel bei den herkömmlichen Anwendungen aufweist.
Beispielsweise ist der beschleunigungsmesserbasierte Schwimmwinkelschätzwert im allgemeinen relativ verrauscht, wenn das Fahrzeug auf einer rauhen Straßenoberfläche fährt, und kann große Fehler immer dann erfahren, wenn die Bewegungsbahn des Fahrzeugs eine Trägheitsbeschleunigung mit einer Komponente senkrecht zur relevanten Rotationsachse beinhaltet. Außerdem weist der Winkelratensensorschätzwert, der in der Regel erhalten wird durch Integrieren des Ausgangssignals des Winkelratensensors, im allgemeinen aufgrund eines unbekannten systematischen Fehlers oder Offsets in dem erfaßten Winkelratensignal eine Tendenz auf, mit ständig zunehmendem Fehler zu driften.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Bereitstellung einer Schwimmwinkelschätzvorrichtung, die einen Schätzwert des Schwimmwinkels eines Fahrzeugs liefert und Fehler, die in Sensoren von Kraftfahrzeugqualität vorliegen können, auf ein Minimum reduziert. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Schwimmwinkelschätzvorrichtung, die erfaßte Fahrzeugsignale verknüpft, um eine insgesamt genauere Schwimmwinkelschätzung zu erhal ten. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Fahrzeugschwimmwinkelschätzvorrichtung und/oder einer Fahrzeugnickwinkelschätzvorrichtung, die die Effekte von Rauschen, die in einem beschleunigungsmesserbasierten Winkelschätzwert vorliegen, auf ein Minimum reduziert, und in dem erfaßten Winkelratensignal vorliegende Fehler auf ein Minimum reduziert.
Kurze Darstellung der Erfindung
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung werden eine Schwimmwinkelschätzvorrichtung und ein Verfahren zum Schätzen des Schwimmwinkels eines Fahrzeugs bereitgestellt, um den Wank- und/oder Nickwinkel zu schätzen. Die Schwimmwinkelschätzvorrichtung verwendet einen Schwimmwinkelratensensor zum Erfassen der Schwimmwinkelrate eines Fahrzeugs und Erzeugen eines Ausgangssignal und einen Beschleunigungsmesser zum Detektieren der Quer- oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und Erzeugen eines Ausgangssignals. Ein Controller bestimmt einen beschleunigungsbasierten Schwimmwinkel als Funktion der erfaßten Beschleunigung. Der Controller bestimmt einen Schwimmwinkelschätzwert und aktualisiert den Schwimmwinkelschätzwert als Funktion der Schwimmwinkelrate. Der Controller liefert weiterhin einen Mischkoeffizienten und erzeugt einen aktuellen Fahrzeugschwimmwinkelschätzwert als Funktion des aktualisierten Schwimmwinkelschätzwerts, des beschleunigungsbasierten Schwimmwinkels und des Mischkoeffizienten und erzeugt ein Fahrzeugwinkelschätzsignal wie etwa einen Wankwinkelschätzwert und/oder einen Nickwinkelschätzwert.
Das Verfahren zum Schätzen eines Schwimmwinkels eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Erfassen einer Schwimmwinkelrate eines Fahrzeugs und Erzeugen eines Ausgangssignals und das Erfassen einer Quer- oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und Erzeugen eines Ausgangssignals. Das Verfahren beinhaltet außerdem das Bestimmen eines beschleunigungsbasierten Schwimmwinkels als Funktion der erfaßten Beschleunigung. Ein Schwimmwinkelschätzwert wird bereitgestellt und als Funktion der Schwimmwinkelrate aktualisiert. Es wird auch ein Mischkoeffizient bereitgestellt. Das Verfahren aktualisiert weiterhin den Schwimmwinkelschätzwert, um einen aktuellen Fahrzeugschwimmwinkelschätzwert als Funktion des beschleunigungsbasierten Schwimmwinkels und des Mischkoeffizienten zu erzeugen. Der Fahrzeugschwimmwinkelschätzwert kann einen Wankwinkelschätzwert und/oder einen Nickwinkelschätzwert enthalten.
Diese und weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden von dem Fachmann durch Bezugnahme auf die folgende Spezifikation, Ansprüche und beigefügte Zeichnungen näher verstanden und gewürdigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Schwimmwinkelschätzvorrichtungs-/Überschlagserfassungsmoduls zum Schätzen eines Fahrzeugwankwinkels und -nickwinkels gemäß der vorliegenden Erfindung und zum weiteren Vorhersagen eines Überschlags und Pitchovers eines Fahrzeugs;
2 ein Blockdiagramm, das eine einachsige Wankwinkelschätzvorrichtung veranschaulicht zum Schätzen eines Wankwinkels eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A und 3B Blockdiagramme, die eine Doppelachsen-Winkelschätzvorrichtung zum Schätzen von Wank- und Nickwinkel eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungform der vorliegenden Erfindung darstellen; und
4A-4C Flußdiagramme, die eine Methodik veranschaulichen zum Schätzen der Wank- und Nickwinkel eines Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeugwinkelschätzvorrichtungs-/Überschlagserfassungsmodul 10 zur Verwendung beim Erfassen der Fahrzeugschwimmwinkelraten- und -beschleunigungsdynamik, Schätzen von Wankwinkeln und Nickwinkeln und das Vorhersagen eines Überschlags- und/oder Pitchover-Zustands eines nichtgezeigten Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Erfassungsmodul 10 der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt an einem Kraftfahrzeug angebracht und verwendet, um die Wank- und/oder Nickschwimmwinkel zu schätzen, und kann weiterhin zukünftige Überschlags- und Pitchover-Zustände des Fahrzeugs vorhersagen, gemäß dem gezeigten Beispiel. Die Schwimmwinkelschätzung kann eine Wankwinkelschätzung beinhalten, die eine Seite-zu-Seite-Winkelrotation um die Fahrzeuglängsachse ist, oder eine Nickwinkelschätzung, die eine Vorne-zu-Hinten-Winkelrotation um die Fahrzeugquerachse ist, oder kann zur Bestimmung sowohl von Wank- und Nickwinkelschätzungen verwendet werden. Ein Fahrzeugüberschlagszustand, wie hierin in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben, kann eine Seite-zu-Seite-Rotation des Fahrzeugs um die Fahrzeuglängsachse beinhalten, üblicherweise als „Fahrzeugüberschlag" bezeichnet, und eine Hinten-zu-Vorne-Rotation um die Fahrzeugquerachse, üblicherweise als ein "Fahrzeug- Pitchover" bezeichnet, oder eine Kombination aus Überschlag und Pitchover. Zu Zwecken der Beschreibung der Überschlagserfassung der vorliegenden Erfindung wird der Ausdruck "Überschlag" im allgemeinen verwendet, um entweder einen Überschlagszustand oder einen Pitchover-Zustand zu bezeichnen.
Das Erfassungsmodul 10 ist so ausgelegt, daß es sich in einem Kraftfahrzeug befindet, um eine Fahrzeugdynamik zu erfassen, Wank- und Nickschwimmwinkel zu schätzen und Überschlags- oder Pitchover-Zustände des Fahrzeugs vorherzusagen. Beim Vorhersagen eines Fahrzeugüberschlags- oder -Pitchover-Zustands kann das Erfassungsmodul 10 ein den vorhergesagten Überschlags- oder Pitchover-Zustand anzeigendes Ausgangssignal liefern. Das Überschlags- oder Pitchover-Zustandsausgangssignal kann an eine oder mehrere ausgewählte Fahrzeugeinrichtungen wie etwa sicherheitsbezogene Einrichtungen geliefert werden, um die ausgewählten Einrichtungen in Erwartung eines bevorstehenden Überschlagsereignisses zu betätigen. Das Ausgangssignal für den vorhergesagten Überschlags- oder Pitchover-Zustand kann verwendet werden, um einen ausfahrbaren Überrollbügel auszulösen, damit die Insassen des Fahrzeugs unmittelbar vor dem Eintreten des eigentlichen Fahrzeugüberschlags eine erweiterte Querstütze erhalten. Analog kann das Ausgangssignal des vorhergesagten Überschlags- oder Pitchover-Zustands eine Insassenrückhalteeinrichtung wie etwa einen Sitzgurt- oder Vierpunktegurtstraffer betätigen, um Gurtlose in der Rückhalteeinrichtung unmittelbar vor dem Eintreten des Fahrzeugüberschlags zu eliminieren. Zu anderen gesteuerten Funktionen zählt das Auslösen von vorderen und/oder seitlich auslösenden Airbags, um die Fahrzeuginsassen während eines Fahrzeugüberschlags zu schützen. Diese und weitere Einrichtungen können als Reaktion auf das Überschlagszustandsausgangssignal gesteuert werden.
Das hierin gezeigte Erfassungsmodul 10 enthält sechs Sensoren, die bevorzugt zusammen auf dem Modul 10 montiert sind und so orientiert sind, daß sie die beabsichtigte Erfassungsoperation ausführen. Zu den Sensoren zählen ein Wankwinkelratensensor 12, ein Nickwinkelratensensor 16, ein Querbeschleunigungsmesser 14, ein Längsbeschleunigungsmesser 18, ein Vertikalbeschleunigungsmesser 20 und ein Gierwinkelratensensor 25. Der Wankwinkelratensensor 12 mißt die Zeitrate des Wankwinkels 13 um die Fahrzeuglängsachse, während der Nickwinkelratensensor 16 die Zeitrate des Nickwinkels 17 um die Fahrzeugquerachse mißt.
Der Querbeschleunigungsmesser 14 mißt eine Beschleunigung 15 des Fahrzeug entlang der Fahrzeugquerachse. Der Längsbeschleunigungsmesser 18 mißt eine Beschleunigung 19 des Fahrzeugs entlang der Fahrzeuglängsachse. Der Vertikalbeschleunigungsmesser 20 mißt die Beschleunigung 21 des Fahrzeugs entlang der vertikalen Achse des Fahrzeugs. Der Gierwinkelratensensor 25 mißt die Gierrate 27 um die vertikale Achse des Fahrzeugs.
Das Erfassungsmodul 10 enthält weiterhin eine Mikroprozessorsteuereinheit (MCU) 22 zum Bearbeiten erfaßter Fahrzeugparameter gemäß einem Schwimmwinkelschätzvorrichtungsalgorithmus und kann weiterhin einen Überschlagserfassungsalgorithmus enthalten, um Fahrzeugüberschlags- und -Pitchover-Zustände vorherzusagen. Die MCU 22 ist bevorzugt ein mikroprozessorbasierter Controller und kann gemäß einem Beispiel ein von Motorola erhältliches Modell Nr. HC12 enthalten. Mit der MCU 22 ist ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM) 24 assoziiert, der verschiedene programmierte Kalibrierungen zum Ausführen des Schwimmwinkelschätzvorrichtungsalgorithmus speichert, wie im folgenden erläutert wird, und kann weiterhin programmierte Kalibrierungen für den Überschlagserfassungsalgorithmus speichern. Der EEPROM 24 kann mit der MCU 22 integriert oder außerhalb davon vorgesehen sein. Das Erfassungsmodul 10 enthält weiterhin eine Strom- und Kommunikationsschnittstelle 26 zum Empfangen eines Zündsignals IGN1 auf Leitung 28 und Kommunizieren über serielle Daten (SDATA) auf dem seriellen Datenbus 32. Das Erfassungsmodul 10 ist weiterhin über eine Masseleitung 30 geerdet. Die Strom- und Kommunikationsschnittstelle 26 konvertiert eine IGN1-Signaleingabe von etwa 12 Volt Gleichstrom in 5 Volt Gleichstrom zur Verwendung als Stromversorgung für die Komponenten am Modul 10. Zu auf dem Datenbus 32 kommunizierten seriellen Daten können individuelle Sensorausgaben und Prozessorausgaben sowie programmierte Eingaben zählen.
Die MCU 22 empfängt als Eingaben Signale von jedem der Sensoren 12, 14, 16, 18, 20 und 25. Die MCU 22 empfängt außerdem weitere verschiedene Eingaben, die in Verbindung mit der Schwimmwinkelabschätzung und der Überschlags- und Pitchover-Vorhersage der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Zu diesen Eingaben können ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-(VSS – Vehicle Speed sensor)-Signal 34, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigt, und Hilfssignale 36 und 38 der Sensoren (WPL) und (WPR) für die Position der linken und rechten Räder, um eine Anzeige darüber zu liefern, ob die Räder entweder auf der linken oder rechten Seite des Fahrzeugs mit dem Boden nicht in Kontakt stehen, zählen. Die Hilfssignale 36 und 38 der Radpositionssensoren sind relativ zur Karosserie des Fahrzeugs erfolgte Radpositionsmessungen. Zu weiteren Eingaben zählen ein Passagieranwesenheitssignal (PPS – Passenger Presence) 40, das als eine erfaßte Ausgabe von einem Insassenanwesenheitssensor erzeugt werden kann, um die Anwesenheit eines Passagiers zu erfassen. Ein Fahrersitzgurt-(DSB – Driver's Seat Belt)-Signal 44 und ein Passagiersitzgurt-(PSB – Passenger's Seat Belt)-Signal 46 zeigen die Verwendung von Fahrer- bzw. Passagiersitzgurten an. Bereitgestellt wird auch ein Lenkradwinkel- (SWA – Steering Wheel Angle)-Signal 42, um eine Angabe über den aktuellen Fahrzeuglenkradwinkel relativ zur Längsachse des Fahrzeugs zu liefern.
Die MCU 22 verarbeitet die verschiedenen Eingangssignale und erzeugt Ausgangssignale, die als ÜBERSCHLAG-Signal 50 und PITCHOVER-Signal 52 identifiziert sind, die einen vorhergesagten Fahrzeugüberschlagszustand bzw. einen vorhergesagten Pitchover-Zustand anzeigen. Außerdem liefert die MCU 22 die Ausgangssignale über den vorhergesagten Überschlag bzw. das vorhergesagte Pitchover auf Leitung 62, um benannte Bordsteuereinrichtungen zu steuern wie etwa eine Sitzgurtspulvorrichtungssteuerung 54, eine Beckengurtstraffersteuerung 56 und eine Sitzgurtaufrollervorrichtung 60. Die Sitzgurtspulvorrichtungssteuerung 54 steuert die Sitzgurtspulvorrichtung sowohl für die Fahrerseite als auch die Passagierseite über jeweilige Signale DREL und PREL, wie auf Ausgangsleitung 64 bzw. 66 geliefert. Gleichermaßen steuert die Sitzgurtstraffersteuerung 56 die Sitzgurtstraffung für die Fahrerseite und Passagierseite über Signale DPRET und PPRET, wie auf Ausgangsleitungen 68 bzw. 70 bereitgestellt. Eine Diagnosestromquelle und -senke 58 gestattet das diagnostische Testen der Sitzgurtspulvorrichtungssteuerung 54 und des Sitzgurtstraffers 56. Die Sitzgurtaufrollersteuerung 60 steuert die mit dem Sitzgurt assoziierten Aufrollersperren zu sowohl dem Fahrersitzgurt als auch dem Passagiersitzgurt über Signale DRET und PRET, wie auf Ausgangsleitungen 72 und 74 geliefert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet die MCU 22 die verschiedenen Eingangssignale und erzeugt Schwimmwinkelausgangssignale, identifiziert als Wankwinkelschätzsignal 82 und Nickwinkelschätzsignal 84, die einen geschätzten Fahrzeugwank- bzw. -nickwinkel anzeigen. Die Ausgangssignale 82 und 84 für die geschätzten Wand- und Nickwinkel können an ein Display ausgegeben werden, um die aktuellen geschätzten Wank- und Nickwinkel des Fahrzeugs zur Betrachtung durch die Fahrzeuginsassen anzuzeigen. Die geschätzten Wank- und Nickwinkel 82 und 84 können verwendet werden, um die Überschlags- und Pitchover-Signale 50 und 52 zu erzeugen. Beispiele für Überschlagserfassungsmodule zum Vorhersagen von Fahrzeugüberschlags- und Pitchover-Zuständen eines Fahrzeugs sind aus US-Patent Nr. US-A-6,002,975 mit dem Titel "Vehicle Rollover Sensing", US-Patent Nr. US-A-6,002,974 mit dem Titel "Vehicle Rollover Sensing Using Extended Kalman Filter" und dem US-Patent Nr. US-A-6,038,495 mit dem Titel "Vehicle Rollover Sensing Using Short-term Integration" bekannt, die alle am 6. Februar 1998 eingereicht wurden. Wenngleich hier ein Beispiel einer Überschlags- und Pitchover-Erfassung vorgelegt wird, versteht sich, daß die Wank- und Nickwinkelschätzvorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung für verschiedene andere Anwendungen verwendet werden kann.
Die Fahrzeugschwimmwinkelabschätzung der vorliegenden Erfindung leitet einen Winkelschätzwert von einem oder mehreren Beschleunigungsmessern ab und verknüpft den beschleunigungsbasierten Schätzwert mit den Winkelratensignalen, um einen Gesamtwinkelschätzwert zu erhalten. Dies kann beinhalten, entweder für einen Wankwinkelschätzwert oder einen Nickwinkelschätzwert oder eine Kombination aus Wank- und Nickwinkelschätzwerten zu sorgen. Es versteht sich, daß das Verfahren zum Erhalten des beschleunigungsmesserbasierten Winkelschätzwerts mit der Anzahl und Konfiguration von Beschleunigungsmessern, die zur Verfügung stehen, sowie der Verfügbarkeit anderer externer Signale wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeits- und Gierratensignale variieren kann. Zwei Ausführungsformen zum Schätzen von Schwimmwinkeln für Einzelachse (Wanken oder Nicken) und Doppelachsen (Wanken und Nicken) eines Fahrzeugs sind in 2 und 3 vorgesehen und werden weiter unten erläutert.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Implementierung einer einachsigen Wankwinkelschätzvorrichtung 80 darin dargestellt zum Schätzen des Wankwinkels durch Erfassen des Wankratensignals 13 und des Querbeschleunigungssignals 15, die von dem Wankwinkelratensensor 12 bzw. dem Querbeschleunigungsmesser 14 erzeugt werden. Die Wankwinkelschätzvorrichtung 80 enthält eine Biaskorrekturschaltung 84 und eine wahlweise Biaskorrekturschaltung 87 zum Bereitstellen einer Biaskorrektur für das gemessene Wankratensignal 13 bzw. das Querbeschleunigungssignal 15. Die Biaskorrekturschaltungen 84 und 87 können ein Tiefpaßfilter enthalten, das einen Mittelwert über eine bezeichnete Zeitperiode erzeugt, die beispielsweise zwei Minuten beinhalten kann, und weiterhin die Ausgabe des Tiefpaßfilters von dem gemessenen Signal subtrahiert, um die biaskorrigierten Signale zu erzeugen.
Die Wankwinkelschutzvorrichtung 80 enthält auch eine beschleunigungsbasierte Wankwinkelberechnungsschaltung 88, die das biaskorrigierte Querbeschleunigungssignal 15 empfängt und als Reaktion darauf einen beschleunigungsmesserbasierten Wankwinkel berechnet. Eine rauhe-Straße-Detektionsschaltung 90 überwacht den beschleunigungsmesserbasierten Wankwinkel und bestimmt, ob ein rauher Straßenzustand vorliegt, der eine Seite-zu-Seite-Querbewegung des Fahrzeugs beeinflußt. Bewerkstelligt werden kann dies dadurch, daß die rauhe-Straße-Detektionsschaltung 90 den beschleunigungsmesserbasierten Wankwinkel mit dem vorhergehenden beschleunigungsmesserbasierten Wankwinkel und dem letzten bestimmten Wankwinkel vergleicht, und wenn beim Vergleich ein substantieller Unterschied vorliegt, erzeugt sie ein rauhe-Straßenzustand-Signal. Eine Mischkoeffizientenschaltung 92 ist vorgese hen, um einen Wankmischkoeffizienten α_R zu erzeugen, der den Anteil der Signalmischung zwischen der beschleunigungsmesserbasierten Wankwinkelberechnung und dem zeitlich aktualisierten Wankwinkelschätzwert, der teilweise von der erfaßten Wankwinkelrate abgeleitet ist, bestimmt. Wenn ein rauher Straßenzustand detektiert wird, wird der Mischkoeffizient α_R bevorzugt so eingestellt, daß der Wankwinkelschätzwert die beschleunigungsmesserbasierte Wankwinkelberechnung ignoriert.
Die Wankwinkelschutzvorrichtung 80 enthält auch eine Winkelratensensor-Beschleunigungsmesser-Mischschaltung 86. Die Mischschaltung 86 empfängt die biaskorrigierte Wankrate 13' und den beschleunigungsmesserbasierten Wankwinkel sowie den Wankmischkoeffizienten α_R. Die Winkelratensensor-Beschleunigungsmesser-Mischschaltung 86 enthält einen zeitdiskreten Mischalgorithmus, der den Gesamtwankwinkelschätzwert 82 als Funktion der zeitlich aktualisierten Meßwinkelschätzvorrichtung, des beschleunigungsmesserbasierten Wankwinkels und des Wankmischkoeffizienen α_R bestimmt. Der zeitdiskrete Mischalgorithmus wird im folgenden ausführlicher erläutert. Der von der Wankwinkelschätzvorrichtung 80 erzeugte Wankwinkelschätzwert 82 liefert einen geschätzten Wert des Wankwinkels des Fahrzeugs nur um die horizontale Achse des Fahrzeugs. Wenngleich hier eine einachsige Wankwinkelschätzvorrichtung gezeigt und beschrieben ist, versteht sich, daß die Lehren der vorliegenden Erfindung gleichermaßen für eine einachsige Nickwinkelschätzvorrichtung sorgen, die anstelle der gezeigten Eingabe bevorzugt das Nickratensignal 17 und das Längsbeschleunigungssignal 19 empfängt, um einen Nickmischkoeffizienten α_P bestimmt und einen Nickwinkel zu schätzen.
Unter Bezugnahme auf die 3A und 3B wird darin eine Doppelachsen-Wank- und Nickschätzvorrichtung 100 dargestellt. Die Doppelachsen-Wank- und Nickschätzvorrichtung 100 enthält die gleichen Merkmale der in 2 gezeigten einachsigen Wankwinkelschätzvorrichtung 80, mit dem Zusatz weiterer Merkmale zum Bereitstellen eines Nickwinkelschätzwerts 84, und liefert auch andere Sensoreingaben, die in Verbindung mit dem Erzeugen des Wankwinkelschätzwerts 82 und des Nickwinkelschätzwerts 84 verwendet werden können. Zusätzlich zu dem Wankratensignal 13 und dem Querbeschleunigungssignal 15 empfängt die Doppelachsen-Schwimmwinkelschätzvorrichtung 100 weiterhin das Längsbeschleunigungssignal 19, das Vertikalbeschleunigungssignal 21, das Gierratensignal 27 und das Nickratensignal 17, die über jeweilige Biaskorrekturschaltungen 102, 106, 108 und 114 biaskorrigiert sind. Die Biaskorrekturschaltungen 102, 106, 108 und 114 können ähnlich den Schaltungen 84 und 87 konfiguriert sein. Außerdem verwendet die Doppelachsen-Schwimmwinkelschätzvorrichtung 100 eine beschleunigungsbasierte Nickwinkelberechnungsschaltung 112, die die biaskorrigierte Längsbeschleunigung 19' und die biaskorrigierte Vertikalbeschleunigung 21' sowie ein Fahrzeugbeschleunigungssignal von dem Geschwindigkeitsfilter 110 empfängt. Eine rauhe-Straße-Nickdetektionsschaltung 118 ist vorgesehen und empfängt die beschleunigungsbasierte Nickwinkelberechnung, um zu bestimmen, ob mit einer hinten-zu-vorne-Längsbewegung des Fahrzeugs ein rauher Straßenzustand vorliegt. Dies kann gleichermaßen bewerkstelligt werden durch Vergleichen des beschleunigungsbasierten Nickwinkels mit dem vorherigen beschleunigungsbasierten Nickwinkel und dem zuletzt bestimmten Nickwinkelschätzwert, und wenn bei diesem Vergleich ein substantieller Unterschied vorliegt, detektiert sie einen hinsichtlich Nicken rauhen Straßenzustand.
Eine Mischkoeffizientenschaltung 120 ist vorgesehen zum Bestimmen eines Nickmischkoeffizienten α_P zur Verwendung beim Bestimmen des Nickwinkelschätzwerts 84. Eine Winkelratensensor-Beschleunigungsmesser-Mischschaltung 122 ist enthalten, um den Nickmischkoeffizienten α_P von der Mischschaltung 120 zu empfangen sowie die beschleunigungsmesserbasierte Nickwinkelberechnung und ein Korrektursignal für eine gierinduzierte Nickrate von der Korrekturschaltung 116 für eine gierinduzierte Nickrate. Die Winkelratensensor-Beschleunigungsmesser-Mischschaltung 122 mischt die empfangenen Signale der Funktion des Nickmischkoeffizienten α_P. Die Korrekturschaltung 116 für eine gierinduzierte Nickrate empfängt die biaskorrigierte Nickrate, den Nickwinkelschätzwert 82 und die biaskorrigierte Nickrate 27', die das durch Gieren induzierte Ausmaß der Nickrate bestimmt, so daß die gierinduzierten Komponenten als eine Signalkorrektur von der Nickrate subtrahiert werden können.
Außerdem ist die Doppelachsen-Wank- und Nickwinkelschätzvorrichtung 100 weiterhin so gezeigt, daß sie eine abgehoben-Detektionsschaltung 104 verwendet, die das biaskorrigierte Längsbeschleunigungssignal 19', das biaskorrigierte Querbeschleunigungssignal und das biaskorrigierte Vertikalbeschleunigungssignal 21' empfängt. Das abgehoben-Detektionssignal 104 detektiert einen abgehobenen Zustand des Fahrzeugs, das dann zum Erzeugen des Wankmischkoeffizienten α_R in der Mischschaltung 92 verwendet werden kann. Die abgehoben-Bestimmung erfolgt durch Vergleichen der Größe der Vektorsumme der drei Beschleunigungsmessersignale 19, 15 und 21 mit einem Schwellwert. Der Wankmischkoeffizient α_R kann auf einen Wert gesetzt werden, um während eines erfaßten abgehoben-Zustands sowie während eines rauhen Straßenzustands die beschleunigungsbasierte Wankwinkelberechnung zu ignorieren.
Weiterhin ist die Schaltung 88 der Schätzvorrichtung 100 für eine beschleunigungsbasierte Wankwinkelberechnung so gezeigt, daß sie die biaskorrigierte Querbeschleunigung sowie andere Eingaben empfängt, die die Vertikalbeschleunigung, das Gierratensignal und ein über das Geschwindigkeitsfilter 110 gefilterte Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 34 ent hält. Dementsprechend kann die beschleunigungsbasierte Wankwinkelberechnung auf der Basis lediglich des Querbeschleunigungssignals oder in Kombination mit anderen Signalen bestimmt werden.
Es ist zu verstehen, daß die in 2 gezeigte einachsige Schwimmwinkelschätzvorrichtung 80 und die in 3A und 3B gezeigte doppelachsige Schwimmwinkelschätzvorrichtung 100 durch die Mikroprozessorsteuereinheit (MCU) 22 am Erfassungsmodul 10 implementiert werden kann. Wenngleich individuelle Merkmale der Schätzvorrichtungen 80 und 100 als Schaltungen erläutert sind, können solche Merkmale in einer analogen Schaltung implementiert oder durch digitale Verarbeitung durchgeführt werden, die entsprechend programmierter Algorithmen ausgeführt wird.
Dementsprechend stellt die doppelachsige Wank- und Nickwinkelschätzvorrichtung 100 unabhängige Wank- und Nickabschätzungen bereit, die jeweils bevorzugt annehmen, daß der andere Winkel etwa null Grad beträgt. Die Nick- und Wankkanäle verwenden jeweils das hierin beschriebene Mischverfahren, um das entsprechende Winkelratensignal mit dem entsprechenden beschleunigungsbasierten Winkelschätzwert zu mischen. In dem Wankkanal wird der beschleunigungsbasierte Winkelschätzwert unter der Annahme abgeleitet, daß eine vertikale Gravitationsbeschleunigung zusammen mit einer horizontalen Querbeschleunigung aufgrund eines Fahrzeugmanövers vorliegt. Bei einer gleichbleibenden Kreisfahrt ist die Größe der Horizontalbeschleunigung das Produkt aus der Gierrate des Fahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Gierrate des Fahrzeugs könnte unter Verwendung der geschätzten Schwimmwinkel und der karosseriebasierten Winkelraten geschätzt werden oder kann unter Verwendung lediglich des karosseriebasierten Gierratensensors approximiert werden. Mit den erdbasierten Horizontal- und Vertikalbeschleunigungsschätzwerten können die Quer- und Vertikalbeschleunigungsmesser zum Bestimmen des beschleunigungsbasierten Wankwinkelschätzwerts verwendet werden.
In dem Nickkanal wird die horizontale Längsbeschleunigung unter Verwendung der Ableitung der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt. Der beschleunigungsbasierte Nickwinkel wird dann unter Verwendung des Vertikal- und Längsbeschleunigungsmessers abgeleitet. Mit dem Mischverfahren werden in den beschleunigungsbasierten Winkelschätzwerten vorliegende vorübergehende Fehler tiefpaßgefiltert, so daß der Mischkoeffizient auf einen Wert justiert wird, der einen optimalen Kompromiß darstellt zwischen dem, diese vorübergehenden Fehler zu ignorieren und Immunität gegenüber unbekannten systematischen Fehlern des Winkelratensensors zu haben. Dementsprechend sind die Mischkoeffizienten von α_R und α_P variabel, weil sie hinsichtlich vorübergehender Fehler oder eines Drifts justiert werden können, die in beschleunigungsbasierten Sensoren und Winkelratensensoren vorliegen, die dazu verwendet werden, die Gesamtwank- und -nickwinkelschätzwerte zu liefern.
Zur Signalmischung gemäß der vorliegenden Erfindung zählt das Aufzeichnen eines messungsaktualisierten Winkelschätzwerts, Integration des gemessenen Winkelratensensorsignals, um eine Änderung beim Winkelwert zu erhalten, und Bereitstellen eines zeitaktualisierten Winkelschätzwerts. Der zeitaktualisierte Winkelschätzwert wird mit dem beschleunigungsbasierten Winkelschätzwert gemischt, um den Winkelschätzwert zu erhalten. Das in den Winkelratensensor-Beschleunigungsmesser-Mischschaltungen 86 und 122 verwendete Mischen sorgt jeweils für einen diskrete-Zeit-Mischalgorithmus, der durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden kann. ϕ(–)k+1 = ϕ(+)k + Δ·Pk ϕ(+)k+1 = ϕ(–)k+1 + α(ϕαk+1 – ϕ(–)k+1 )wobei ϕ (–) / k+1 der zeitaktualisierte Winkelschätzwert zum Zeitpunkt (k + 1) ist, der gleich dem messungsaktualisierten Winkelschätzwert ϕ (+) / k zum vorausgegangenen Zeitpunkt (k) summiert mit der Integration der gemessenen Winkelrate ist. Die Integration der gemessenen Winkelrate ist gleich dem Produkt der gemessenen Winkelrate P_k und dem diskrete-Zeit-Intervall Δ, das die Zeitperiode zwischen k und k + 1 ist. Wie in letzterer Gleichung gezeigt, wird der messungsaktualisierte Winkelschätzwert ϕ (+) / k+1 zum Zeitpunkt (k + 1) abgeleitet durch Summieren des zeitaktualisierten Winkelschätzwerts ϕ (–) / k+1 zum Zeitpunkt (k + 1) mit einem gemischten Anteil der Differenz zwischen dem beschleunigungsmesserbasierten Winkel schätzwert ϕ α / k+1 und dem zeitaktualisierten Winkelschätzwert ϕ (–) / k+1 zum Zeitpunkt (k + 1). Dementsprechend wird die Differenz zwischen dem beschleunigungsmesserbasierten Winkelschätzwert und dem zeitaktualisierten Winkelschätzwert durch den Mischkoeffizienten α_R oder α_P, der zwischen einem Wert von 0 und 1 variabel sein kann, multipliziert.
Es wird bevorzugt, daß entweder während eines rauhen Straßenzustands oder eines abgehobenen Zustands der Mischkoeffizient α auf 0 gesetzt ist, um einen Effekt auf die verwendeten Beschleunigungsmesser aufzuheben. Dementsprechend stellt entweder der zeitaktualisierte Schätzwert ϕ (–) / k+1, wenn α gleich 0 ist, oder der messungsaktualisierte Winkelschätzwert ϕ (+) / k+1, wenn α ungleich 0 ist, den Gesamtwinkelschätzwert dar, der als die Ausgabe des Mischprozesses geliefert wird. Dementsprechend wird der messungsaktualisierte Winkelschätzwert ϕ (+) / k+1 verwendet, wenn ein gefilterter Schätzwert gewünscht wird, d.h. einer, der von Daten abhängt, die bis zu einschließlich einem Zeitpunkt (k) zur Verfügung stehen, während der zeitaktualisierte Winkelschätzwert ϕ (–) / k+1 verwendet wird, wenn ein vorhergesagter Schätzwert nur für Daten vor dem Zeitpunkt (k + 1) gewünscht wird.
Die Berechnungen des beschleunigungsbasierten Wankwinkels und Nickwinkels können aus einer Nachschlagetabelle erhalten oder als Echtzeit-Berechnungen berechnet werden. Es versteht sich, daß zum Berechnen eines beschleunigungsbasierten Wankwinkels und eines beschleunigungsbasierten Nickwinkels verschiedene Techniken zur Verfügung stehen, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Als Beispiel kann die Berechnung des beschleunigungsbasierten Wankwinkels gemäß einer der folgenden beiden Gleichungen berechnet werden: ϕαk = –arcsin (Ay/G) oder ϕαk = –arctan (Ay/G)wobei A_y die gemessene Querbeschleunigung und G die Gravitationsbeschleunigung der Erde, die etwa gleich 9,81 m/s² ist, darstellen.
Gleichermaßen kann, als Beispiel, die Berechnung des beschleunigungsbasierten Nickwinkels gemäß einer der folgenden beiden Gleichungen bereitgestellt werden: θαk = arcsin (Ax/G)oder θαk = arctan (Ax/G)wobei A_x die gemessene Längsbeschleunigung angibt und G gleich der Gravitationsbeschleunigung der Erde ist. Dementsprechend können die Berechnungen des beschleunigungsbasierten Wankwinkels und Nickwinkels gemäß den oben identifizierten Gleichungen bereitgestellt oder ansonsten wie in der Technik bekannt berechnet werden.
Das Mischverfahren der vorliegenden Erfindung integriert effektiv das erfaßte Winkelratensignal über der letzte Zeitintervall, addiert es zu dem vorausgegangenen Gesamtwinkelschätzwert und korrigiert den neuen Schätzwert dann geringfügig in Richtung des Schätzwerts des beschleunigungsbasierten Winkels zum aktuellen Zeitpunkt. Der Mischkoeffizient α justiert die Bruchhöhe dieser Korrektur derart, daß bei den Extremstellen, wenn α gleich 0 ist, der beschleunigungsbasierte Schätzwert ignoriert wird, und wenn α gleich 1 ist, das erfaßte Winkelratensignal ignoriert wird. Wenn der Mischkoeffizient α klein ist, werden Fehler im beschleunigungsbasierten Schätzwert effektiv tiefpaßgefiltert. Wenn der Winkelratensensor und der Beschleunigungsmesser hinsichtlich des sich schnell ändernden Winkels übereinstimmen, dann ist mit dem Mischen keine Filterungsverzögerung assoziiert. Außerdem führt ein unbekannter systemati scher Winkelratensensorfehler zu einem konstanten Fehler im Gesamtwinkelschätzwert anstelle eines ständig zunehmenden Fehlers. Dementsprechend stellt der Mischkoeffizient einen Kompromiß zwischen der Bandbreite der Tiefpaßfilterung des beschleunigungsbasierten Schätzwerts und dem Verstärkungsfaktor von dem systematischen Winkelratensensorfehler auf den konsequenten Winkelschätzungsfehler dar. Je stärker die Tiefpaßfilterung, umso größer der von einem unbekannten systematischen Winkelratensensorfehler produzierte Fehler. Dementsprechend kann gestattet werden, daß der Mischkoeffizient zeitlich je nach der Ausgabe der rauhe-Straße-Detektionsschaltung und der abgehoben- Detektionsschaltung variiert und zum Bestimmen des Gesamtschwimmwinkels des Fahrzeugs verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf die 4A-4C wird hierin eine Wank- und Nickwinkelschätzwertmethodik 130 entsprechend dem Doppelachsen-Wank- und Nickschätzwertansatz von 3A und 3B veranschaulicht. In Schritt 132 liest die Methodik 130 die Sensorsignale einschließlich Wank-, Nick- und Gierraten und Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigungssignalen sowie Fahrzeuggeschwindigkeit. Als nächstes filtert die Methodik 130 die Fahrzeuggeschwindigkeit, um im Schritt 134 eine Fahrzeugbeschleunigung bereitzustellen.
Die Filterung kann bewerkstelligt werden durch Bestimmen der Ableitung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Im Schritt 136 werden die Wank- und Nickratensignale biaskorrigiert. In Schritt 138 werden die Gierraten- und Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigungssignale unter Verwendung von Biasschätzwerten von Einschalt- oder Ruheperioden biaskorrigiert.
Im Schritt 140 erhält die Methodik 130 die Schwimmwinkelraten als Funktion der gemessenen Wank-, Nick- und Gierraten und der Schwimmwinkelschätzwerte. Bewerkstelligt werden kann dies gemäß einem Beispiel dadurch, daß die Korrektur der gierinduzierten Nickrate verwendet wird. Die Schätzwerte von Erd-horizontalen Beschleunigungskomponenten werden im Schritt 142 bestimmt, was die Fahrzeuglängsbeschleunigung A_x und die Fahrzeugquerbeschleunigung A_y beinhaltet. Im Schritt 144 schätzt die Methodik 130 den beschleunigungsbasierten Wankwinkel. Erreicht werden kann dies durch Durchführen einer Arkustangenz-Berechnung wie oben dargelegt, oder kann die atan2-Funktion wie gezeigt verwenden, die einen größeren Winkelbereich von 0 bis 360 Grad gestattet. Im Schritt 146 schätzt die Methodik 130 den beschleunigungsbasierten Nickwinkel durch Durchführen einer Arkustangenz-Berechnung wie oben dargelegt oder durch Verwenden der atan2-Funktion wie im Block 146 gezeigt. Die Größe des Gesamtbeschleunigungsvektors wird dann wie in Schritt 148 gezeigt berechnet.
Unter Bezugnahme auf Schritt 150 vergleicht die Methodik 130 die Gesamtbeschleunigungsgröße mit einem vorbestimmten Schwellwert, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug abgehoben hat. Wenn die Beschleunigungsgröße den Schwellwert übersteigt, wird im Schritt 152 ein abgehoben-Zustand angezeigt. Ansonsten zeigt Schritt 154 an, daß kein Abgehoben-Zustand vorliegt. Weitergehend zu Entscheidungsschritt 156 bestimmt die Methodik 130, ob ein rauher Straßenzustand für ein Fahrzeugwanken vorliegt. Erreicht wird dies durch Prüfen, ob der beschleunigungsbasierte Wankwinkel sich wesentlich sowohl von dem vorherigen beschleunigungsbasierten Wankwinkel als auch dem vorherigen Gesamtwankwinkelschätzwert unterscheidet. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird im Schritt 160 ein rauhe-Straße-Wankzustand gesetzt.
Ansonsten zeigt Schritt 158 an, daß kein rauhe-Straße-Wankzustand detektiert ist. Analog geht Methodik 130 weiter zu Entscheidungsschritt 162, um zu bestimmen, ob ein rauhe-Straße-Wankzustand vorliegt. Dies beinhaltet das Prüfen, um herauszufinden, ob der beschleunigungsbasierte Nickwinkel sich wesentlich sowohl von dem vorherigen beschleunigungsbasierten Nickwinkel und dem vorherigen Gesamtnickwinkelschätzwert unterscheidet. Wenn dem so ist, wird im Schritt 166 ein nickrauhe-Straße-Zustand angezeigt. Ansonsten wird im Schritt 164 kein rauhe-Straße-Nickzustand angezeigt.
Weitergehend zu Schritt 168 wird der Wankmischkoeffizient α_R auf einen Nennwert von zwischen 0 und 1 gesetzt. Im Schritt 170 prüft die Methodik 130 einen Abgehoben-Zustand, und wenn ein Abgehoben-Zustand detektiert wird, geht sie weiter zu Schritt 172, um den Wankmischkoeffizienten α_R = 0 zu setzen. Danach geht die Methodik 130 weiter zu Schritt 174, um zu prüfen, ob ein rauhe-Straße-Wankzustand gesetzt worden ist, und wenn dem so ist, geht sie weiter zu Schritt 176, um den Wankmischkoeffizient α_R = 0 zu setzen.
Die Methodik 130 geht dann weiter zu Schritt 178, um den Nickmischkoeffizienten α_P auf einen Nennwert von zwischen 0 und 1 zu setzen. Weitergehend zu Schritt 180 prüft die Methodik 130 auf einen Abgehoben-Zustand, und wenn dieser vorliegt, geht sie weiter zu Schritt 182, um den Nickmischkoeffizienten α_P = 0 zu setzen. Danach geht die Methodik 130 weiter zu Schritt 184, um zu prüfen, ob die rauhe-Straße-Nickbedingung erfüllt ist, und wenn dem so ist, geht sie weiter zu Schritt 186, um den Nickmischkoeffizienten α_P = 0 zu setzen.
Danach geht die Methodik 130 weiter zu Schritt 188, um eine Wankwinkelrate-Beschleunigung-Mischung durchzuführen, um einen Gesamtwankwinkelschätzwert 82 zu liefern. Weitergehend geht die Methodik 130 zu Schritt 190, um die Nickwinkelrate-Beschleunigung-Mischung durch zuführen, um einen Gesamtnickwinkelschätzwert 84 gemäß der vorliegenden Erfindung zu liefern. Dementsprechend produziert die Schwimmwinkelschätzungsmethodik 130 sowohl einen Wankwinkelschätzwert 82 als auch einen Nickwinkelschätzwert 84 für das Fahrzeug.
Jene, die die Erfindung praktizieren, und der Fachmann verstehen, daß verschiedene Modifikationen und Verbesserungen an der Erfindung vorgenommen werden können, der erlaubte Schutzbereich soll durch die Ansprüche und durch die vom Gesetz gestattete Interpretationsbreite bestimmt werden.

Claims

Verfahren zum Schätzen eines Schwimmwinkels eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Erfassen einer Schwimmwinkelrate (13) eines Fahrzeugs und Erzeugen eines dieses anzeigenden Ausgangssignals; Erfassen einer Quer- oder Längsbeschleunigung (15) des Fahrzeugs und Erzeugen eines dieses anzeigenden Ausgangssignals; Erzeugen eines Schwimmwinkelschätzwerts (82); Aktualisieren des Schwimmwinkelschätzwerts (82) als Funktion der erfaßten Schwimmwinkelrate (13); gekennzeichnet durch Bestimmen eines beschleunigungsbasierten Schwimmwinkels (88) als Funktion der erfaßten Beschleunigung (15); Bereitstellen eines Mischkoeffizienten (92) und Erzeugen eines aktuellen Fahrzeugschwimmwinkelschätzwerts (82) als Funktion des aktualisierten Schwimmwinkelschätzwerts (82), des beschleunigungsbasierten Schwimmwinkels (88) und des Mischkoeffizienten (92).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Detektierens eines rauhen Straßenzustands (90) des Fahrzeugs und Justieren des Mischkoeffizienten (92) als Funktion des rauhen Straßenzustands (90).
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Detektierens eines abgehoben-Zustands (104) des Fahrzeugs und Justieren des Mischkoeffizienten (92) als Funktion des detektierten abgehoben-Zustands (104).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwimmwinkel einen Wankwinkel (82) umfaßt, die erfaßte Schwimmrate eine Wankwinkelrate (13) umfaßt und die erfaßte Beschleunigung eine Querbeschleunigung (15) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwimmwinkel einen Nickwinkel (84) umfaßt, die erfaßte Schwimmrate eine Nickwinkelrate (17) umfaßt und die erfaßte Beschleunigung eine Längsbeschleunigung (19) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Aktualisierens des Schwimmwinkelschätzwerts (82) den Schritt des Integrierens der erfaßten Schwimmwinkelrate (13) über eine Zeitperiode und Addieren der Integration zu dem Schwimmwinkelschätzwert (82) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwimmwinkelschätzwert (82) den Fahrzeugschwimmwinkelschätzwert zu einer vorausgegangenen Zeitperiode umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erzeugens des Fahrzeugschwimmwinkelschätzwerts (82) weiterhin das Multiplizieren des Mischkoeffizienten (92) mit der Differenz zwischen dem beschleunigungsbasierten Winkelschätzwert (88) und dem aktualisierten Schwimmwinkelschätzwert (82) und weiteres Addieren des Produkts zu dem aktualisierten Schwimmwinkelschätzwert (82) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Mischkoeffizient (92) einen Wert im Bereich von 0 bis 1 aufweist.
Fahrzeugschwimmwinkelschätzvorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei die Fahrzeugschwimmwinkelschätzvorrichtung folgendes umfaßt: einen Schwimmwinkelratensensor (12) zum Erfassen einer Schwimmwinkelrate (13) eines Fahrzeugs und Erzeugen eines diese anzeigenden Ausgangssignals; einen Beschleunigungsmesser (14) zum Detektieren einer Quer- oder Längsbeschleunigung (15) des Fahrzeugs und Erzeugen eines dieses anzeigenden Ausgangssignals; einen Controller (22) zum Erzeugen eines Schwimmwinkelschätzwerts (82) und Aktualisieren des Schwimmwinkelschätzwerts (82) als Funktion der erfaßten Schwimmwinkelrate (13); gekennzeichnet dadurch, daß der Controller (22) einen beschleunigungsbasierten Schwimmwinkel (88) als Funktion der erfaßten Beschleunigung (15) bestimmt, der Controller (22) weiterhin einen Mischkoeffizienten (92) bereitstellt und einen aktuellen Fahrzeugschwimmwinkelschätzwert (82) als Funktion des aktualisierten Schwimmwinkelschätzwerts (82), des beschleunigungsbasierten Schwimmwinkels (88) und des Mischkoeffizienten (92) erzeugt.
Fahrzeugwinkelschätzvorrichtung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen rauhe-Straße-Detektor (90) zum Detektieren eines rauhen Straßenzustands des Fahrzeugs, wobei der Mischkoeffizient (92) als Funktion des detektierten rauhen Straßenzustands (90) justiert wird.
Fahrzeugwinkelschätzvorrichtung nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen abgehoben-Detektor (104) zum Detektieren eines Abgehoben-Zustands des Fahrzeugs, wobei der Mischkoeffizient (92) als Funktion des detektierten abgehoben- Zustands (104) justiert wird.
Fahrzeugwinkelschätzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Schwimmwinkelratensensor einen Wankwinkelratensensor (12) zum Erfassen einer Wankwinkelrate (13) umfaßt und der Beschleunigungsmesser einen Querbeschleunigungsmesser (14) zum Erfassen einer Querbeschleunigung (15) umfaßt, wobei der Controller (22) einen Wankwinkelschätzwert (82) erzeugt und den Wankwinkelschätzwert als Funktion der erfaßten Wankwinkelrate (13) aktualisiert und der Controller (22) einen beschleunigungsbasierten Wankwinkel (88) als Funktion der erfaßten Querbeschleunigung (15) bestimmt, wobei der Controller (22) weiterhin einen Wankmischkoeffizienten (92) liefert und einen aktuellen Fahrzeugwankwinkelschätzwert (82) liefert durch weiteres Aktualisieren des Wankwinkelschätzwerts als Funktion des beschleunigungsbasierten Wankwinkels (88) und des Wankmischkoeffizienten (92).
Fahrzeugwinkelschätzvorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: einen Nickwinkelratensensor (16) zum Erfassen einer Nickwinkelrate (17) des Fahrzeugs und Erzeugen eines diese anzeigenden Ausgangssignals; einen Längsbeschleunigungsmesser (18) zum Detektieren einer Längsbeschleunigung (19) des Fahrzeugs und Erzeugen eines diese anzeigenden Ausgangssignals; und wobei der Controller (22) einen Nickwinkelschätzwert (84) erzeugt und den Nickwinkelschätzwert als Funktion der erfaßten Nickwinkelrate (17) aktualisiert und der Controller (22) einen beschleunigungsbasierten Nickwinkel (112) als Funktion der erfaßten Längsbeschleunigung (19) bestimmt, wobei der Controller (22) weiterhin einen Mischkoeffizienten (120) bereitstellt und einen aktuellen Fahrzeugnickwinkelschätzwert (84) erzeugt durch weiteres Aktualisieren des Nickwinkelschätzwerts als Funktion des beschleunigungsbasierten Nickwinkels (112) und des Nickmischkoeffizienten (120).
Fahrzeugwinkelschätzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Schwimmwinkelratensensor einen Nickwinkelratensensor (16) zum Erfassen der Nickwinkelrate (17) umfaßt und der Beschleunigungsmesser einen Längsbeschleunigungsmesser (18) zum Detektieren einer Längsbeschleunigung (19) umfaßt, wobei der Controller (22) einen Nickwinkelschätzwert (84) erzeugt und den Nickwinkelschätzwert als Funktion der erfaßten Nickwinkelrate (17) aktualisiert und der Controller (22) einen beschleunigungsbasierten Nickwinkel (112) als Funktion der erfaßten Längsbeschleunigung (19) bestimmt, wobei der Controller (22) weiterhin einen Nickmischkoeffizienten (120) liefert und weiterhin den Nickwinkelschätzwert (84) als Funktion des beschleunigungsbasierten Nickwinkels (112) und des Nickmischkoeffizienten (120) aktualisiert, um einen aktuellen Fahrzeugnickwinkelschätzwert (84) zu erzeugen.
Fahrzeugwinkelschätzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Controller (22) den aktuellen Fahrzeugschwimmwinkelschätzwert erzeugt durch Multiplizieren des Mischkoeffizienten (92) mit der Differenz zwischen dem beschleunigungsbasierten Schwimmwinkelschätzwert (88) und dem aktualisierten Winkelschätzwert (82), wo bei der Controller (22) weiterhin das Produkt zu dem aktualisierten Schwimmwinkelschätzwert (82) addiert.