DE102007041118A1

DE102007041118A1 - System zur Einstellung von dynamischen und sicherheitsrelevanten Charakteristika eines Fahrzeuges basierend auf der Fahrzeugbelastung

Info

Publication number: DE102007041118A1
Application number: DE102007041118A
Authority: DE
Inventors: David John Farmington Hills Messih; Jianbo Livonia Lu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: US9290165B2; US20110010048A1; GB2442097A; GB2442097B; US20070017727A1; US7826948B2; GB0717135D0; DE102007041118B4

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines steuerbaren Chassis oder eines steuerbaren Sicherheitssystems (44) für ein Fahrzeug (10), umfassend Betimmen einer zusätzlichen Masse (DeltaM), die an dem Fahrzeug (10) und relativ zu einer bekannten Fahrzeugmasse (M<SUB>s</SUB>) platziert ist, und Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf die zusätzliche Masse (DeltaM). Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens einen Sensor (20, 28-42), der ein Signal erzeugt, und eine Steuereinrichtung (26), die eine zusätzliche Masse (DeltaM) an dem Fahrzeug (10) in Reaktion auf das Signal bestimmt und wenigstens eine Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf die zusätzliche Masse (DeltaM) einstellt.

Description

Die Erfindung ist eine Continuation-in-part (CIP) Anmeldung der US-Patentanmeldung Nr. 10/966,395 , eingereicht am 15. Oktober 2004, mit dem Titel „System und Verfahren zur dynamischen Bestimmung der Fahrzeugbelastung und des Vertikallastabstandes für die Verwendung bei einem Fahrzeugdynamiksteuersystem", welche durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Fahrzeugsteuersystem und ein Fahrzeugbewegungsmesssystem, und insbesondere eine Technik zur Einstellung von fahrkomfort-, handhabungs- und sicherheitsrelevanten Charakteristika eines Fahrzeuges in Reaktion auf Last- und Lastverteilungsvariationen des Fahrzeuges.
Systeme zur Fahrzeugwankstabilitätssteuerung (RSC) werden verwendet, um das Problem von reibungsbedingten Überschlägen anzusprechen. RSC-Systeme umfassen eine Vielfalt von Sensoren zur Erfassung von Fahrzuständen und eine Steuereinrichtung zur Steuerung eines verteilten Bremsdruckes, um eine Reifenseitenkraft derart zu reduzieren, dass das Nettomoment des Fahrzeuges entgegen der Wankrichtung wirkt.
Während eines Ereignisses, das ein Wanken des Fahrzeuges bewirkt, ist die Fahrzeugkarosserie einem Wankmoment infolge der Kopplung der Reifenseitenkraft und der auf den Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie ausgeübten Querbeschleunigung ausgesetzt. Dieses Wankmoment verursacht eine Variation der Höhe der Radaufhängung, welche wiederum zu einem relativen Fahrzeugwankwinkel (auch als Chassiswankwinkel oder Radaufhängungswankwinkel bezeichnet) führt. Der relative Wankwinkel ist eine wichtige Variable, die als eine Eingabe für die Aktivierungskriterien der RSC und für die Ausführung des Befehls zur Steuerung des geregelten Bremsdrucks verwendet wird. Die Summe eines solchen Chassiswankwinkels und des Wankwinkels zwischen der Radachse und der Fahrbahnoberfläche (als Radabhubwinkel bezeichnet) bildet den Wankwinkel zwischen der Fahrzeugkarosserie und der durchschnittlichen Fahrbahnoberfläche, welcher eine andere wichtige Variable ist, die an das Wankstabilitätssteuermodul rückkoppelt.
Ein solcher Chassiswankwinkel kann wie in US-Patent 6,556,908 berechnet werden, welche die Querbeschleunigung des Schwerpunktes der Fahrzeugkarosserie und die Wankwinkelbeschleunigung zusammen mit Fahrzeugparametern, wie federte Masse, Wankträgheitsmoment der Fahrzeugkarosserie, Wanksteifigkeit und Dämpfungsgrad der Radaufhängungen und der Stabilisatoren, und den Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie und dem Boden der Fahrzeugkarosserie nutzt. Die Offenbarung des US-Patents 6,556,908 ist durch Bezugnahme hierin einbezogen.
Ein Problem bei der Verwendung dieser Parameter in der Berechnung ist es, dass die zuvor genannten relativen Wankwinkel mit den Fahrzeugbetriebszuständen variieren. Zum Beispiel kann eine Dachlast von 150 pound für einen typischen Geländewagen (SUV) mit einem Leergewicht von 5000 pound mehr als 30% Fehler in Berechnungen des relativen Wankwinkels verursachen, falls die Berechnung ohne Dachlast angenommen wird. Im Hinblick auf die Fahrzeugmasse könnte dies, obwohl eine Dachlast von 150 pound nur eine Variation von 3% Masse gegenüber dem Fahrzeugleergewicht ausmacht, einen Fehler von 30% in der Chassiswankberechnung ausmachen, welcher zehnmal größer ist. Wenn die obigen Parameter auf bestimmte Nennwerte in dem RSC-System festgelegt werden, ist es denkbar, dass die optimale Steuerungsfunktion in einem anderen Belastungszustand nicht erreicht werden könnte. Zum Beispiel kann, wenn der relative Wankwinkel unter der Annahme eines Fahrzeugnennlastzustandes berechnet wird, der relative Wankwinkel ohne Berücksichtigung der Dachlast für Fahrzeuge mit Dachlasten unterbestimmt werden, was zu einer reduzierten Steuerung führt. Das heißt, das Steuersystem kann nicht so wirksam wie gewünscht sein. Andererseits kann, wenn der relative Wankwinkel mit maximaler Dachlast berechnet wird, dieser für Fahrzeuge ohne Dachlasten überbestimmt sein, was zu einer unbeabsichtigten Steuerung führt. Das heißt, das Steuersystem kann zu sensibel oder zu aufdringlich sein. Daher kann es, um die Gesamtfunktion des RSC-Systems zu verbessern, erwünscht sein, die Fahrzeugparameter periodisch oder adaptiv in Echtzeit basierend auf der erfassten Dachlast zu bestimmen und zu aktualisieren.
Bestimmte Systeme zur Erlangung von Fahrzeugparametern wurden offenbart. Zum Beispiel ist im US-Patent 4,548,079 ein Verfahren zur direkten Bestimmung der Fahrzeugmasse unter Nutzung des Motordrehmoments und der Fahrzeugbeschleunigung offenbart. Gleichermaßen wird im US-Patent 5,490,063 die Druckkraft aus dem Drehmoment des Antriebsstranges und dem Übersetzungsverhältnis bestimmt, um die Fahrzeugmasse zu erhalten. Im US-Patent 6,167,357 wird anstelle der direkten Berechnung der Fahrzeugmasse eine rekursive Methode der kleinsten Quadrate (RLS) vorgeschlagen, um sowohl die Fahrzeugmasse als auch den aerodynamischen Koeffizienten online zu bestimmen. Die letztere Methode wird als zuverlässiger betrachtet, da sie Schätzungsfehler der vorhergehenden Schätzungen rekursiv ausgleicht. Ferner wird die Nutzung der Fahrzeugbeschleunigung, welche üblicherweise sehr lärmintensiv ist, vermieden. Die in den oben genannten Patenten vorgeschlagenen Systeme zur Bestimmung der Masse können keine genauen Änderungen von Parametern anzeigen, welche die Wankdynamik des Fahrzeuges beeinflussen. Zum Beispiel könnte eine Dachlast von 150 pound bei einem Geländewagen (SUV) von 5000 pound, d.h. 3% Masseänderung in den obigen Systemen infolge des potentiellen Fehlers im Motordrehmoment, welcher üblicherweise viel größer als 3% ist, nicht erfassbar sein. Andere Fehlerquellen umfassen die Änderung des Reifenlenkrollradius infolge von Reifendruck abfall und infolge der Variationen der Fahrzeugbelastung, der Fahrzeugzugkraft und des Versatzes oder der Unbestimmtheit des Längsbeschleunigungsmessers.
Die obigen Systeme sind vor allem auf große Veränderungen der Masse gerichtet, welche einen bedeutenden Einfluss auf die Längsdynamik und den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges haben. Sie differenzieren nicht, ob die Änderung der Fahrzeugmasse infolge einer Bodenlast oder infolge einer Dachlast auftritt. Jedoch verursacht die Dachlast viel bedeutendere Änderungen der Wankbewegungsparameter als die Bodenlast. Das heißt, es gibt einen Bedarf, nicht nur die Größe der Last (die viel kleiner als diejenige sein kann, die durch das vorhandene Verfahren erfasst werden kann), sondern auch die Lage der Last (zum Beispiel der Vertikal- und Längsabstand der Last in Bezug auf den Fahrzeugboden oder den Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie) zu erfassen.
Ferner sollten auch die anderen Parameter in Betracht gezogen werden, welche die Wank- und Querdynamik der Fahrzeugkarosserie beeinflussen, wie die Wanksteifigkeit und die Dämpfung in den Radaufhängungen, die Gesamtschwerpunkthöhe der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den Fahrzeugboden, und das Wankträgheitsmoment.
Mit dem Fortschritt der elektronischen Steuerungen finden gegenwärtig einige Aktuatoren, die für Fahr- und Handhabungsfunktionen am Fahrzeug bestimmt sind, für die Stabilitätssteuerung und Sicherheit Anwendung. Zum Beispiel könnten Radaufhängungssteuerungen verwendet werden, um eine bestimmte Gierstabilitätssteuerfunktion mittels einzelner Radaufhängungssteuerungen zu erreichen. Dasselbe trifft für die Aktuatoren zu, die für die Stabilitätssteuerung bestimmt sind und für Komfort- und Fahrhandhabungsfunktionen des Fahrzeuges verwendet werden. Zum Beispiel könnte die selektive Bremsmoment- und Motordrehmomentreduzierung, die bei der Stabilitätssteuerung verwendet wird, für die Einstellung der Reaktion des Fahrzeuges während eines Nichtstabilitätsereignisses verwendet werden, indem der Fahrer ein sanftes und weniger aufdringliches Fahren erfährt. Als ein anderes Beispiel regeln die Radaufhängungssteuerungen zum Erzielen der Fahrkomfort- und Handhabungsfunktion des Fahrzeuges üblicherweise nur die Radaufhängungsparameter, um Straßenbehinderungen, wie Schotter und Schlaglöchern, entgegenzuwirken, und tragen nicht unbedingt zur Fahrzeugbelastung bei, was sich auch auf das Fahrverhalten auswirken kann, wie oben ausgeführt ist.
Daher besteht ein Bedarf an einer Technik, welche die Fahrzeugparameter, wie die Last und Lage der Last des Fahrzeuges und das Wankträgheitsmoment, erfassen und adaptiv aktualisieren kann, um ein Fahrzeugsteuersystem bezogen auf die Stabilitätssteuerfunktionen, wie die Wankstabilitätssteuerfunktion während der Fahrzeugstabilitätssteuerereignisse, und die Fahrkomfort- und Handhabungsfunktionen während normaler Fahrereignisse zu präzisieren und zu verbessern.
Es ist ein Ziel einer Ausführungsform der Erfindung, ein System für eine quantitative Charakterisierung des Wankens des Chassis zu schaffen, das in Verbindung mit dem Stabilitätssteuersystem eines Fahrzeuges verwendet werden kann, um einen genauen Fahrzeugwankverlauf für Fahrzeuge mit variierenden Trägheitsparametern infolge von Lastzuständen zu bestimmen und die Berechnung des Chassiswankwinkels und/oder die Aktivierungskriterien für die Stabilitätssteuerungsfunktion adaptiv einzustellen. Spezieller wird gemäß der Erfindung der Wankzustand in Reaktion auf eine zusätzliche Masse und/oder Höhe der Masse bestimmt, das heißt, wenn eine geringe Massenänderung die Wankdynamik des Fahrzeuges bedeutend beeinflusst, wie es bei einer Dachlast der Fall ist. Das Steuersystem kann dann eine Bestimmung in Bezug auf die Einstellung einer Fahrzeugsteueranweisung durchführen. In einer Ausführungsform werden die Empfindlichkeit und das Profil der Steueranweisungen von verschiedenen Aktuatoren und/oder deren Reaktion eingestellt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeugdynamik das Bestimmen einer zusätzlichen Masse, die an dem Fahrzeug und relativ zu einer bekannten Fahrzeugmasse platziert ist. Eine Fahrzeugcharakteristik, wie das Fahren, der Komfort und die Handhabung, wird in Reaktion auf die zusätzliche Masse eingestellt.
In einer weiteren Ausführungsform weist ein Steuersystem für ein Kraftfahrzeug einen Sensor auf, der ein Signal erzeugt. Eine Steuereinrichtung bestimmt die zusätzliche Masse an dem Fahrzeug in Reaktion auf das Signal und stellt wenigstens eine Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf die zusätzliche Masse ein.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeuges vorgesehen, welches das Bestimmen eines Wankgradienten, eines Wankbeschleunigungskoeffizienten und/oder eines Wankratenkoeffizienten umfasst. Das heißt, der Wankbeschleunigungskoeffizient, der Wankgradient und der Wankratenkoeffizient können gleichzeitig oder in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, um die Fahrzeugdynamik zu steuern.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer Steuervorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, welches das Bestimmen eines zusammengesetzten Parameters, als Wankgradient bezeichnet, das Bestimmen eines anderen zusammengesetzten Parameters, als Wankbeschleunigungskoeffizient bezeichnet, das Bestimmen einer zusätzlichen Masse und einer Höhe der zusätzlichen Masse aus dem Wankgradienten und dem Wankbeschleunigungskoeffizienten, und das Steuern des Steuersystems in Reaktion auf die zusätzliche Masse und Höhe umfasst.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Steuersystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das einen Wankratensensor, der ein Wankratensignal erzeugt, einen Querbeschleunigungssensor, der ein Querbeschleunigungssignal erzeugt, einen Längsbeschleunigungssensor, der ein Längsbeschleunigungssignal erzeugt, und einen Gierratensensor aufweist, der ein Gierratensignal erzeugt. Das Steuersystem und die Sensoren sind mit einer Steuereinrichtung gekoppelt. Die Steuereinrichtung bestimmt eine zusätzliche Masse und eine Höhe der zusätzlichen Masse aus der Wankrate, der Querbeschleunigung, der Längsbeschleunigung und der Gierrate und steuert das Steuersystem in Reaktion auf die zusätzliche Masse und die Höhe.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung einer Steuervorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen, welches das Bestimmen unterschiedlicher Wankzustände, die durch Bestimmen einer zusätzlichen Masse und einer Höhe der zusätzlichen Masse differenziert werden, und das Steuern des Steuersystems in Reaktion auf den Wankzustand infolge eines aggressiven Fahrmanövers und der Erhöhung durch die zusätzliche Masse in der vorgegebenen Höhe umfasst.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass verschiedene Fahrzeuglastzustände sehr genau erfasst und bestimmt werden können. Solche Lastzustände (zum Beispiel Dachlast) sind üblicherweise ein Teil der gesamten Fahrzeugmasse (zum Beispiel 3% bis 6% des Fahrzeugleergewichts), sind unter Verwendung der Verfahren, welche die Fahrzeuglängsdynamik einbeziehen, schwierig zu erfassen, und können große (zum Beispiel mehr als 30%) Änderungen des Chassiswankwinkels verursachen.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie allein oder in Verbindung mit verschiedenen Fahrzeugsteuersystemen oder als Teil davon verwendet werden kann, um das Fahrverhalten, das Handling und die Sicherheitsfunktionen des Fahrzeuges für verschiedene normale und abnormale Fahrzustände zu verbessern.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit variablen Vektoren und Koordinatenkreuzen gemäß der Erfindung;
2 ein Blockschema eines Stabilitätssystems gemäß der Erfindung;
3 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeuges mit verschiedenen Winkeln gemäß der Erfindung;
4 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges mit verschiedenen Variablen;
5 eine Draufsicht eines Kraftfahrzeuges mit Variablen, die in den folgenden Berechnungen verwendet werden;
6 ein Blockschema einer Steuereinrichtung nach einer Methode der kleinsten Quadrate gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
6A ein Blockschema einer Steuereinrichtung nach einer Methode der kleinsten Quadrate gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
7 ein Logikflussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Sicherheitssystems gemäß mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
In den folgenden Figuren werden dieselben Bezugszeichen für die Bezeichnung derselben Komponenten verwendet. Die Erfindung kann in Verbindung mit einem Wankstabilitätssteuersystem für ein Fahrzeug verwendet werden. Die Erfindung kann auch mit einem anderen Chassissteuersystem, wie einem steuerbaren Radaufhängungssystem, einem steuerbaren Lenkungssystem, und einem aktiven Überrollbügel, verwendet werden. Die Erfindung wird nachfolgend im Hinblick auf verschiedene Ausführungsformen bezogen auf ein Kraftfahrzeug beschrieben, das sich in einem dreidimensionalen Gelände bewegt. Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in Bezug auf die Bestimmung einer zusätzlichen Masse und Höhe der Masse beschrieben. Wie unten beschrieben, kann die zusätzliche Masse und Höhe nicht direkt, sondern vielmehr durch adaptives Aktualisieren eines Wankgradientenwertes, eines Wankbeschleunigungskoeffizienten, eines Wankträgheitsmomentes und/oder eines Wankratenkoeffizienten bestimmt werden, wobei die Wirkungen der zusätzlichen Masse und der Höhe in diese Werte einbezogen werden können. Solche Werte können auch als „adaptiver" Wankgradient, „adaptiver" Wankbeschleunigungskoeffizient, „adaptives" Wankträgheitsmoment und „adaptiver" Wankratenkoeffizient bezeichnet werden. Die verschiedenen Wankparameter können als „adaptiv bestimmt" bezeichnet werden, das heißt, dass sich solche Werte infolge einer Änderung der Masse oder der Belastung über die Zeit ändern können. Das heißt, solche Werte werden nicht als vorhandene Werte eines früheren Systems festgelegt.
Es wird angemerkt, dass, während der eine Wert des Wankgradienten, des Wankbeschleunigungskoeffizienten und des Wankratenkoeffizienten adaptiv bestimmt werden kann, die anderen beiden Werte nicht adaptiv sein können.
Mit Bezug auf 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Sicherheitssystem gemäß der Erfindung mit verschiedenen Kräften und Momenten im Zustand eines Überschlags dargestellt. Das Fahrzeug 10 hat ein vorderes rechtes (FR) und ein vorderes linkes (FL) Rad/Reifen 12a und 12b und ein hinteres rechtes (RR) und ein hinteres linkes (RL) Rad/Reifen 13a und 13b. Das Fahrzeug 10 kann auch eine Anzahl unterschiedlicher Arten von vorderen Lenkungssystemen 14a und hinteren Lenkungssystemen 14b haben, wobei jedes der vorderen und der hinteren Räder mit einem steuerbaren Aktuator versehen ist, die vorderen und die hinteren Räder ein System der herkömmlichen Art aufweisen, in welchem sowohl die vorderen Räder als auch die hinteren Räder gemeinsam gesteuert werden, und ein System mit einer herkömmlichen vorderen Lenkung und einer unabhängig steuerbaren hinteren Lenkung für jedes Rad oder umgekehrt vorgesehen ist. Das vordere und das hintere Radlenkungssystem 14a und 14b können eine elektronische Servolenkung (EPS) oder ein Aktivlenkungssystem oder ein Teil davon sein. Im Allgemeinen hat das Fahrzeug ein Gewicht, das als Mg im Schwerpunkt des Fahrzeuges dargestellt ist, wobei g = 9,8 m/s² ist und M die Gesamtmasse des Fahrzeuges ist.
Wie oben erwähnt, kann das System auch bei Chassissteuersystemen und Sicherheitssystemen mit aktiven/halbaktiven Radaufhängungssystemen, Stabilisatoren oder Airbags oder anderen Sicherheitsvorrichtungen verwendet werden, die beim Erfassen vorbestimmter dynamischer und Sicherheitsbedingungen des Fahrzeuges eingesetzt oder aktiviert werden.
Das Messsystem 16 ist mit einem Steuersystem 18 gekuppelt. Das Messsystem 16 kann viele verschiedene Sensoren aufweisen, wie den Sensorsatz, der üblicherweise in einer Wankstabilitätssteuerung zu finden ist und einen Querbeschleunigungsmesser, einen Gierratensensor, einen Lenkwinkelsensor und einen Raddrehzahlsensor aufweist, welche für ein herkömmliches Gierstabilitätssteuersystem zusammen mit einem Wankratensensor und einem Längsbeschleunigungsmesser vorgesehen sind. Die verschiedenen Sensoren werden unten weiter beschrieben. Die Sensoren können von dem Steuersystem in verschiedenen Bestimmungen verwendet werden, die zum Beispiel ein Hubereignis, die Höhe und Position einer Masse usw. bestimmen. Die Raddrehzahlsensoren 20 sind an jeder Ecke des Fahrzeuges montiert und erzeugen Signale entsprechend der Drehzahl jedes Rades. Der Rest der Sensoren des Messsystems 16 kann direkt im Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie in den in 1 gezeigten Richtungen x, y und z montiert sein. Es versteht sich, dass das Achsenkreuz von b₁, b₂ und b₃ als Karosserieachsenkreuz 22 bezeichnet wird, dessen Ursprung im Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie liegt, wobei b₁ der x-Achse in Richtung nach vorn entspricht, b₂ der y-Achse von der Fahrtrichtung weg (nach links) entspricht, und b₃ der z-Achse in Richtung nach oben entspricht. Die Winkelraten der Fahrzeugkarosserie werden um ihre jeweiligen Achsen als ω_x für die Wankrate, ω_y für die Nickrate und ω_z für die Gierrate bezeichnet. Berechnungen können in einem Trägheitsachsenkreuz 24 erfolgen, das von dem Karosserieachsenkreuz 22 ableitet werden kann, wie unten beschrieben ist.
Die Winkelratensensoren und die Beschleunigungsmesser können an der Fahrzeugkarosserie in den Richtungen des Karosserieachsenkreuzes b₁, b₂ und b₃, welche die x-y-z-Achsen der gefederten Masse des Fahrzeuges sind, montiert werden.
Der Längsbeschleunigungssensor ist an der Fahrzeugkarosserie in dem Schwerpunkt mit seiner Messrichtung entlang der Achse b₁ montiert, deren Ausgabe als a_x bezeichnet wird. Der Querbeschleunigungssensor ist an der Fahrzeugkarosserie in dem Schwerpunkt mit seiner Messrichtung entlang der Achse b₂ montiert, deren Ausgabe als a_y bezeichnet wird.
Das andere Achsenkreuz, das in der folgenden Beschreibung verwendet wird, umfasst das Fahrbahnachsenkreuz, wie in 1 dargestellt ist. Das Fahrbahnachsenkreuzsystem r₁r₂r₃ ist an der Fahrbahnoberfläche (welche sich mit dem Fahrzeug bewegt und verschiebt) festgelegt, wobei die Achse r₃ entlang der Normalrichtung der durchschnittlichen Fahrbahn verläuft, die aus den Normalrichtungen der vier Reifen/Fahrbahnkontaktstellen berechnet wird.
In der folgenden Beschreibung werden die Eulerwinkel des Karosserieachsenkreuzes b₁b₂b₃ in Bezug auf das Fahrbahnachsenkreuz r₁r₂r₃ als θ_xbr und θ_ybr bezeichnet, welche auch als relative Eulerwinkel (d.h. relative Wank- bzw. Nickwinkel) bezeichnet werden.
Mit Bezug auf 2 wird das Wankstabilitätssteuersystem 18 ausführlicher erläutert. Eine Steuereinrichtung 26, die zum Empfangen von Informationen von einer Anzahl von Sensoren verwendet wird, kann einen Gierratensensor 28, einen Drehzahlsensor 20, einen Querbeschleunigungssensor 32, einen Vertikalbeschleunigungssensor 33, einen Wankratensensor 34, einen Lenkradwinkelsensor (Handrad) 35, einen Längsbeschleunigungssensor 36, einen Nickratensensor 37, einen Lenkwinkelpositionssensor (des Rades oder Aktuators) 38, einen Radaufhängungsbelastungssensor 40 und einen Radaufhängungspositionssensor 42 aufweisen. Es wird angemerkt, dass verschiedene Kombinationen und Unterkombinationen der Sensoren verwendet werden können.
Die Steuereinrichtung 26 kann einen Signalmultiplexer 50 aufweisen, der verwendet wird, um die Signale von den Sensoren 28–42 zu empfangen. Der Signalmultiplexer 50 liefert die Signale an einen Radhubdetektor 52, einen Fahrzeugwankwinkelrechner 54 und einen Wankstabilitätssteuerung-(RSC)Regelungsanweiser 56. Der Radhubdetektor 52 kann mit dem Fahrzeugwankwinkelrechner 54 gekuppelt werden. Der Fahrzeugwankwinkelrechner 54 kann mit dem RSC-Regelungsanweiser 56 gekuppelt werden. Der RSC-Regelungsanweiser 56 kann eine Drehmomentsteuereinrichtung 57 aufweisen. Der Fahrzeugwankwinkelrechner 54 ist in den vorläufigen US-Anmeldungen 60/400,376 und 60/400,172 und in der US-Patentanmeldung 10/459,697 beschrieben, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin einbezogen sind.
Die Steuereinrichtung 26 kann einen Lastdetektor 58 aufweisen, der verwendet werden kann, um eine zusätzliche Masse des Fahrzeuges und einen Abstand der Masse zu bestimmen, wie unten beschrieben ist.
In einer Ausführungsform sind die Sensoren im Schwerpunkt des Fahrzeuges angeordnet. Es versteht sich, dass der Sensor auch von dem Schwerpunkt entfernt angeordnet und äquivalent dazu versetzt werden kann.
Eine Sicherheitsvorrichtung 44 kann die Position des vorderen rechten Radaktuators 46A, des vorderen linken Radaktuators 46B, des hinteren linken Radaktuators 46C und des hinteren rechten Radaktuators 46D steuern. Dennoch können, wie oben beschrieben, zwei oder mehrere Aktuatoren gleichzeitig gesteuert werden. Zum Beispiel werden in einem Zahnstangensystem die beiden miteinander gekuppelten Räder gleichzeitig gesteuert. Basierend auf den Eingaben von den Sensoren 28–42 bestimmt die Steuereinrichtung 26 einen Wankzustand und/oder Radhub und steuert die Lenkposition und/oder Abbremsung der Räder.
Die Sicherheitsvorrichtung 44 kann mit einer Bremssteuereinrichtung 60 gekuppelt werden. Die Bremssteuereinrichtung 60 steuert die Größe des Bremsmoments an einer vorderen rechten Bremse 62a, einer vorderen linken Bremse 62b, einer hinteren linken Bremse 62c und einer hinteren rechten Bremse 62d. Andere Sicherheitssysteme, wie ein Antiblockiersystem 64, ein Gierstabilitätssteuersystem 66 und ein Antriebsschlupfregelungssystem 68, können von der Kenntnis der zusätzlichen Masse und der Position der Masse profitieren, die von dem Lastdetektor 58 erfasst werden. Diese Information kann verwendet werden, um die Steuerungsstrategie zu modifizieren, die beim Berechnen der gesteuerten Bremskraft verwendet wird.
Der Drehzahlsensor 20 kann einer aus einer Vielfalt von bekannten Drehzahlsensoren sein. Zum Beispiel kann ein geeigneter Drehzahlsensor einen Sensor an jedem Rad umfassen, der von der Steuereinrichtung 26 gemittelt wird. Die Steuereinrichtung 26 kann die Raddrehzahlen in die Geschwindigkeit des Fahrzeuges umwandeln. Die Gierrate, der Lenkwinkel, die Raddrehzahl und möglicherweise ein Schlupfwinkelschätzwert an jedem Rad können auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges im Schwerpunkt zurückgerechnet werden. Verschiedene andere Methoden sind technisch versierten Fachleuten bekannt. Die Geschwindigkeit kann auch von dem Getriebesensor erhalten werden. Zum Beispiel kann, wenn die Geschwindigkeit während des Beschleunigens oder Bremsens um eine Kurve bestimmt wird, die niedrigste und höchste Raddrehzahl wegen ihres Fehlers nicht verwendet werden. Ebenso kann ein Getriebesensor verwendet werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
Der Lastsensor 40 kann Kraftmessdose sein, die mit einem oder mehreren Radaufhängungskomponenten gekuppelt ist. Durch Messen der Spannung, der Dehnung oder des Gewichts an dem Lastsensor kann eine Verschiebung der Last bestimmt werden.
Der Schwerpunkt C ist mit einer Nennmasse M dargestellt. Eine Wankachse ist in einem Abstand D von dem Schwerpunkt dargestellt, und a_y ist die Querbeschleunigung.
Nun wird mit Bezug auf 3 die Beziehung der verschiedenen Winkel des Fahrzeuges 10 relativ zu der Fahrbahnoberfläche 11 erläutert. Im Folgenden ist ein Bezugsfahrbahnquerneigungswinkel θ_bank relativ zu dem Fahrzeug 10 auf einer Fahrbahnoberfläche gezeigt. Das Fahrzeug hat eine Fahrzeugkarosserie 10a und eine Radachse 10b. Der Radabhubwinkel θ_wda ist der Winkel zwischen der Radachse und der Fahrbahn. Der relative Wankwinkel θ_xr ist der Winkel zwischen der Radachse 10b und der Karosserie 10a. Der Gesamtwankwinkel θ_x ist der Winkel zwischen der horizontalen Ebene (z.B. auf Normalnull) und der Fahrzeugkarosserie 10a.
Ein anderer wichtiger Winkel ist der lineare Querneigungswinkel, welcher häufiger (etwa bei jedem Überschlag) durch Subtrahieren des von einer linearen Wankdynamik eines Fahrzeuges erzeugten relativen Wankwinkels (siehe US-Patent 6,556,908 , welches durch Bezugnahme hierin einbezogen ist) von dem berechneten Gesamtwankwinkel (wie in US-Patent 6,631,317 , welches durch Bezugnahme hierin einbezogen ist) berechnet wird. Wenn sich alle Dinge ohne Abweichungen, Fehler oder dergleichen langsam verändern würden, wären der lineare Querneigungswinkel und der Bezugsfahrbahnquerneigungswinkel äquivalent.
Nun wird mit Bezug auf die 4 und 5 ein Kraftfahrzeug 10 mit verschiedenen daran dargestellten Parametern erläutert. Eine Änderung der Masse ΔM ist relativ zum Nennschwerpunkt C₀ dargestellt. Der Schwerpunkt bewegt sich zu C, und die zusätzliche Masse ΔM wird hierzu addiert. Die Änderung der Masse oder Last ΔM ist in einem Abstand H über der Ladefläche 80 positioniert. Der Nennschwerpunkt C₀ befindet sich in der Position h über der Ladefläche 80. Der Abstand zwischen dem neuen Schwerpunkt und dem Nennschwerpunkt C₀ ist ΔH.
Die Längsbeschleunigung wird mit a_x bezeichnet, während die Längsgeschwindigkeit mit v_x bezeichnet wird. Die Querbeschleunigung und die Quergeschwindigkeit werden mit a_y bzw. v_y bezeichnet. Der Lenkradwinkel wird mit δ_w bezeichnet. Der Radstand des Fahrzeuges wird mit dem Symbol WB bezeichnet.
Nun wird mit Bezug auf 6 die Steuereinrichtung 26 ausführlicher erläutert. Die Steuereinrichtung 26 empfängt verschiedene Sensorsignale, zum Beispiel die Wankrate, die Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung und die Gierrate, von den jeweiligen Sensoren. Aus den Sensorsignalen können die Lasthöhe und die Größe der Last, der Wankgradient, der Wankratenparameter, der Wankbeschleunigungskoeffizient und das Wankträgheitsmoment bestimmt werden. Diese Terme können verwendet werden, um einen Fahrzeugwankwinkelkompensationsterm und einen Wankstabilitätssteuerungs-Verstärkungsfaktor/Grenzwert-Kompensationsterm zu erzeugen. Anstelle der Bestimmung der Last und der Höhe der Last können ein adaptiver Wankbeschleunigungskoeffizient und ein adaptiver Wankgradient bestimmt werden, die schon an sich die Last und die Höhe der Last beinhalten. Wie oben erwähnt, wurden diese Werte in früheren Systemen ohne Berücksichtigung der Last festgelegt. Hier werden sie entsprechend den Lastzuständen adaptiv bestimmt. Zum Beispiel können diese Terme die Empfindlichkeit des Systems infolge eines höheren Schwerpunktes erhöhen. Wie weiter unten beschrieben ist, nutzt die Steuereinrichtung das Wankratensignal und führt eine Ableitung in dem Block 84 durch, um das Wankbeschleunigungssignal ω ._x zu erzeugen, welches dann durch den ersten Filter 86 gefiltert wird, um die Variable X zu erzeugen, welche an einen Block zur bedingten Mittelwertbildung 88 geliefert wird. Das Querbeschleunigungssignal wird in dem zweiten Filter 90 gefiltert und als Y an den Block zur bedingten Mittelwertbildung 88 geliefert. Das Längsbeschleunigungssignal wird in dem dritten Filter 92 gefiltert und an den Block zur bedingten Mittelwertbildung 88 geliefert. Wie unten weiter beschrieben, erzeugt der Block zur bedingten Mittelwertbildung Signale, die mit einer Bestimmung nach der Methode der kleinsten Quadrate 98 gekoppelt sind, welche Variablen α und β liefert. Die Variablen α und β werden an einen Last/Lasthöhenerfassungsblock 100 geliefert. Der Block zur bedingten Mittelwertbildung 88 und der Block der Methode der kleinsten Quadrate 98 stellen als Block 99 eine erste bedingte Methode der kleinsten Quadrate dar. Der Last/Lasthöhenerfassungsblock 100 erzeugt einen Fahrzeugwankwinkelkompensationsterm 102 und einen RSC-Steuerungs-Verstärkungsfaktor/Grenzwert-Kompensationsterm 104.
Nun wird mit Bezug auf 7 der Betrieb der Steuereinrichtung 26 ausführlicher beschrieben. In Schritt 102 werden die verschiedenen Sensoren, wie der Wankratensensor, der Querbeschleunigungssensor, der Längsbeschleunigungssensor und der Gierratensensor gelesen.
Das Wanksignal zur Steuerung wird als (θ_x – θ_refbank), d.h. die Subtraktion des Bezugsquerneigungswinkels von dem Gesamtwankwinkel berechnet. Das Wanksignal zur Steuerung kann verwendet werden, um das Wankstabilitätssteuersystem oder ein anderes System oder eine andere Vorrichtung zu steuern.
Wie oben erwähnt, können die verschiedenen Fehler, die nicht auf eine Sensorsignalabweichung (zum Beispiel infolge von Variationen der Umgebungstemperatur), Nullversatz, Nichtlinearität des Sensorsignalskalenfaktors (Sensorsignalempfindlichkeit) und Zahlenfehler bei der Berechnung beschränkt sind, in die verschiedenen Berechnungen zu verschiedenen Zeiten eingehen. Daher kann in bestimmten Situationen der Radabhubwinkel oder der Bezugsquerneigungswinkel nicht genau sein. Die folgende Beschreibung erläutert, wie diese Werte in Reaktion auf Radabhub/Radbodenkontaktwerte aktualisiert werden können.
In Schritt 104 werden der Wankgradient, der Wankbeschleunigungskoeffizient und ein Wankratenparameter bestimmt. In der folgenden Erläuterung werden der Wankgradient, der Wankbeschleunigungskoeffizient und der Wankratenparameter definiert und dann basierend auf den gemessenen Signalen und den berechneten Signalen berechnet.
Es gibt zwei Wankwinkelberechnungen in der Wankstabilitätssteuerung: die eine ist die Berechnung des relativen Wankwinkels nach US-Patent 6,556,908 , und die andere ist die Berechnung des Gesamtwankwinkels nach US-Patent 6,631,317 . Die US-Patente 6,556,908 und 6,631,317 sind durch Bezugnahme hierin einbezogen. Der relative Wankwinkel ist eine Funktion der Querbeschleunigung a_y, der Wankbeschleunigung ω ._x, der Wankrate ω_x, des Wankgradienten α, des Wankbeschleunigungskoeffizienten β und eines Wankratenkoeffizienten η. Das heißt, θxr = f{αy, ω .x; α, β, η, ωx) (1)
In der z-Transformation gilt: θxr = αTroll(z)αy – βTroll(z)ω .x (2)wobei T_roll(z) ein Filter ist, welcher das lineare Wankmodell des Fahrzeuges wiedergibt, d.h. er umfasst die Wanksteifigkeit und die Dämpfungswirkung infolge der Radaufhängungsdynamik. Basierend auf der Wankdynamik ist folgendes zutreffend:
Die Durchführung einer Laplace-Transformation zur Umwandlung dieser Gleichung in die Frequenzbereichsgleichung führt zu der folgenden Berechnung: θxr(s) = TRoll(s)(ααy(s) + βω .x(s))wobei die Umwandlungsfunktion T_Roll ist
und der Wankratenkoeffizient η definiert ist als
Unter Verwendung des im US-Patent 6,631,317 gezeigten Algorithmus kann der Gesamtwankwinkel θ_x (der Wankwinkel der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf Normalnull) durch eine Gegenabweichungsintegration der Euler-Wankwinkelgeschwindigkeit (welche von der Wankwinkelrate abweicht) und eines Bezugswanksignals über einen Stationärzustand-Wiederherstellungsfilter erhalten werden. Auf Bodenhöhe, wenn sich die Räder des Fahrzeuges nicht in der Luft befinden, ist ein solcher berechneter Gesamtwankwinkel derselbe wie der Chassiswankwinkel, wenn die Fahrzeugwankdynamik innerhalb ihres linearen Bereichs (zum Beispiel die Kurvenbeschleunigung des Fahrzeuges ist unter 0,35g) liegt.
Daher ist auf Bodenhöhe, wenn die Räder des Fahrzeuges nicht in der Luft liegen und das Fahrzeug eine angemessene Kurvenbeschleunigung hat, der zur Berechnung des Gesamtwankwinkels verwendete Algorithmus nach US-Patent 6,631,317 eine Funktion der Wankrate ω_x, der Gierrate ω_z, des relativen Wankwinkels θ_xr und des relativen Nickwinkels θ_yr θx = g(ωy, ωz, θxr, θyr) (3)
In der z-Transformation kann eine solche Berechnung wie in dem folgenden Format ausgedrückt werden: θx = Tadi(z)[ωx + ωzθyr] + Tssc(z)θxr (4)wobei T_adi(z) der sogenannte Stationärzustand-Wiederherstellungsfilter ist, welcher verwendet wird, um den von dem Gegenabweichungsintegrationsfilter entfernten guten Niederfrequenzbereich des Wankwinkels wiederherzustellen. Hier wird der relative Wankwinkel (Chassiswankwinkel) θ_xr verwendet, um den richtigen Stationärzustand des Wankwinkels wiederherzustellen.
Es wird angemerkt, dass auf Bodenhöhe, wenn das Fahrzeug ohne Radanhebung und mit angemessener Kurvenbeschleunigung gefahren wird, der relative Wankwinkel und der Gesamtwankwinkel gleich sind. Daher können aus den Gleichungen (1) und (3) oder (2) und (4) die Beziehungen zwischen dem Wankgradienten α, dem Wankbeschleunigungskoeffizienten β und dem Wankratenkoeffizienten η herausgefunden werden.
Obwohl die Berechnung des Wankgradienten α und des Wankbeschleunigungskoeffizienten β der Hauptschwerpunkt dieser Offenbarung ist, kann der Wankratenkoeffizient η gleichermaßen bestimmt werden. Er kann unabhängig von der Bestimmung von α und β adaptiv bestimmt oder gleichzeitig zusammen mit α und β bestimmt werden. Gleichfalls können α und β unabhängig voneinander bestimmt werden.
Durch Einsetzen von (2) in (4) wird erhält man die folgende Gleichung: θx = Tadi(z)[ωx + ωzθyr] + αTssc(z)Troll(z)αy – βTssc(z)Troll(z)ω .x (5)wobei der relative Nickwinkel θyr eine Funktion der Längsbeschleunigung und der Nickbeschleunigung wie in der folgenden Gleichung ist (siehe ausführlich US-Patent 6,556,908 ) θyr = m(αx, ω .y; κ,λ) (6)und was weiter geschrieben werden kann als θyr = κTpitch(z)αx + λTpitch(z)ω .y (7)wobei T_pitch(z) ein Filter ist, welcher das lineare Nickmodell des Fahrzeuges wiedergibt, d.h. er umfasst die Nicksteifigkeit und die Dämpfungswirkung infolge der Fahrzeugradaufhängungsdynamik. T_pitch(z) ist für die Verzögerung und die Beschleunigung des Fahrzeuges unterschiedlich, d.h.
und dasselbe trifft für den Nickgradienten κ und den Nickbeschleunigungskoeffizienten λ zu:
Wenn die Nickrate ω_y nicht verfügbar ist, kann der obige relative Nickwinkel θ_yr wie im Folgenden gerundet werden: θyr ≈ κTpitch(z)αx (10)welcher in akzeptabler Weise genau im Niederfrequenzbereich (Nickbeschleunigungsterm liefert nur Hochfrequenzinhalte) ist.
Durch Gleichsetzen von (2) und (5) auf Bodenhöhe, d.h. θ_x = θ_xr, erhält man die folgende Gleichung: αX – βY = U (11)wobei X = Troll(z)(1 – Tssc(z))αy Y = Troll(z)(1 – Tssc(z))ω .x U = Tadi(z)[ωx + ωzθyr] (12)
Das Folgende ist eine Zusammenfassung des Berechnungsalgorithmus.
In Schritt 106 wird die gefilterte Querbeschleunigung X in der folgenden iterativen Gleichung bestimmt:
wobei d_1i, n_1i für i = 1, 2, 3, 4 den einbezogenen ersten Satz der Filterkoeffizienten betreffen.
In Schritt 108 wird die gefilterte Wankbeschleunigung Y wie in der folgenden iterativen Gleichung bestimmt:
In Schritt 110 kann die gefilterte Wankwinkelgeschwindigkeit, welche die Summe der Wankrate und des Produktes der relativen Wank- und Gierrate ist, in dem folgenden iterativen Algorithmus berechnet werden: U = d21Uk-1 + d22Uk-2 + d23Uk-3 + n21Rk + n22Rk-1 + n23Rk-2 + n24Rk-3 (15)wobei R_k die Gesamtwankwinkelgeschwindigkeit zum k-ten Zeitpunkt auf Bodenhöhe ist, d.h.
wobei d_2i,n_2i für i = 1, 2, 3, 4 den einbezogenen zweiten Satz der Filterkoeffizienten betreffen. Wenn die Approximation (10) verwendet wird, kann die Gesamtwankgeschwindigkeit auf Bodenhöhe wie im Folgenden gerundet werden:
Unter Verwendung der berechneten gefilterten Werte X_k, Y_k und U_k zu jedem Zeitpunkt k kann die Gleichung (11) benutzt werden, um die unbekannten Parameter des Wankgradienten α und des Wankbeschleunigungskoeffizienten β potentiell zu berechnen, wenn der Wankratenkoeffizient η unabhängig von der Bestimmung von α und β bestimmt wird. Ein kompliziertes Verfahren wird benötigt, um α, β und η gleichzeitig zu erhalten. Ein Verfahren zum Berechnen der unbekannten Werte α und β in Gleichung (11) ist die sogenannte Methode der kleinsten Quadrate.
Da die Gleichung (11) zutrifft, wenn das Fahrzeug auf Bodenhöhe angetrieben wird und das Fahrzeug kein Rad in der Luft hat (vier Räder kontaktieren die Fahrbahn), wird eine bedingte Methode der kleinsten Quadrate (CLS) verwendet. Zwei CLS können verwendet werden. Die erste Methode bildet Parameter α und β, die nach einer festgelegten Anzahl von bedingten Momentanwerten aktualisiert werden, während die zweite Methode α und β aktualisiert und eine Kovarianzmatrix zu jedem bedingten Momentanwert neu aufstellt.
Mit Bezug auf 6A wird die zweite bedingte Methode der kleinsten Quadrate anhand des Blocks 250 erläutert. Die Blöcke 84, 86 und 90 sind dieselben wie in 6. Diese Ausführungsform benutzt jedoch ein relatives Nicksignal anstelle des Längsbeschleunigungssignals. Das relative Nicksignal und das Gierratensignal werden im Block 252 multipliziert. Die Ausgabe des Blocks 252 wird zusätzlich zu Block 95' zu der Wankrate addiert und im Block 96' gefiltert. Die gefilterten Signale von den Blöcken 86, 90 und 96' werden an einen Block zur Neuerstellung einer bedingten Kovarianz 254 geliefert. Die Ausgabe des Blocks 254 wird an einen Block zum Aktualisieren des Wankgradienten und des Wankbeschleunigungskoeffizienten nach der Methode der kleinsten Quadrate 256 geliefert, welcher eine Ausgabe an den Block 100 liefert.
Da α und β auf die Trägheitsparameter der Wankbewegung der Fahrzeugkarosserie bezogen sind, können α und β nur dann, wenn der Fahrzeugwankmodus vollständig angeregt ist, durch die Methoden der kleinsten Quadrate richtig bestimmt werden. Somit wird im Fahrzustand des Stationärzustandes die Bestimmung nach der Methode der kleinsten Quadrate nicht durchgeführt. Daher wird ein weiterer Zustand benötigt, der den Wankdynamikzustand des Fahrzeuges wiedergibt. Wenn man bedenkt, dass eine Lenkungseingabe des Fahrers eine Wankdynamik erzeugen könnte, kann einer dieser Zustände unter Verwendung der Lenkradwinkelgeschwindigkeit charakterisiert werden, d.h. die CLS-Methode wird nur durchgeführt, wenn |δ .w| ≥ δwvmin wobei δ_w der gemessene Lenkradwinkel ist und δ_wvmin ein Grenzwert (zum Beispiel 20 Grad pro Sekunde) ist.
In Schritt 114 werden die bedingte Summe der Produkte oder Kreuzprodukte der obigen gefilterten Variablen über einer bedeutend großen Anzahl N der bedingten Momentanwerte bestimmt. Dies wird unter Verwendung des folgenden iterativen Algorithmus durchgeführt, wenn die erste CLS-Methode benutzt wird,
Es wird angemerkt, dass der Zeitpunkt, der mit k bezeichnet ist, von dem durch CLS aktualisierten Zeitpunkt abweicht, der mit s bezeichnet ist. Nur wenn die Bedingungen zu jeder Zeit erfüllt sind, ist s = k. In Gleichung (18) ist N die Gesamtanzahl von bedingten Momentanwerten, die für CLS verwendet werden, wobei N im Bereich von 1.000 bis 80.000 liegen könnte.
Schritt 114 wird für den bedingten Momentanwert durchgeführt, wenn die Fahrbahn eine Bodenhöhe ist. Die Bodenhöhe kann bestimmt werden, wenn angezeigt wird, dass das Fahrzeug nicht auf einer Fahrbahn mit bedeutender Querneigung ist. Daher kann das Prüfen der Fahrbahnquerneigung für diesen Zweck zum Beispiel unter Verwendung des im US-Patent 6,718,248 offenbarten Verfahrens benutzt werden. Die Bodenhöhe kann auch durch einen Ebenheitsindex (wie jener, der im US-Patent 6,718,248 berechnet ist), oder eine Fahrbahnprofilerfassung (siehe US-Patent 6,718,248 ), oder einen groben Vergleich zwischen dem Gesamtwankwinkel und dem Nennchassiswankwinkel geprüft werden.
In Schritt 116 werden die Nennwerte für α₀ und β₀ des Wankgradienten und des Wankbeschleunigungskoeffizienten berechnet. Sie können auch durch Benutzung von Testdaten von dem Fahrzeug im Nennlastzustand und mit Nennkonfiguration erhalten werden.
In Schritt 118 werden der Wankgradient α und der Wankbeschleunigungskoeffizient β wie folgt berechnet werden: wenn s = N
wobei a_min eine kleine Zahl (zum Beispiel 0,0001) ist, welche verwendet wird, um eine Division durch Null in der durchgeführten Berechnung zu entfernen; α und α sind die untere bzw. die obere Grenze des Wankgradienten, welche wie folgt berechnet werden können: α = α0 – Δα α = α0 + Δα (20)wobei α₀ der Nennwert des Wankgradienten (wird durch einen Test für das Fahrzeug bei Nennlast erhalten) ist, und Δα die zulässige Variation des Wankgradienten ist, β und β sind die untere bzw. die obere Grenze des Wankbeschleunigungskoeffizienten, welche wie folgt erhalten werden können: β = β0 – Δβ β = β0 + Δβ (21)wobei β₀ der Nennwert des Wankbeschleunigungskoeffizienten (für das Fahrzeug bei Nennlast) ist, und Δβ die zulässige Variation des Wankbeschleunigungskoeffizienten ist. Wenn die zweite CLS-Methode verwendet wird, können der Wankgradient α und der Wankbeschleunigungskoeffizient β im Block 256 durch den folgenden iterativen Algorithmus berechnet werden. Zuerst wird eine 2-mal-2-Matrixvariable V_s+1 zu dem (s+1)-ten bedingten Zeitpunkt aus ihrem letzten Wert V_s und den berechneten gefilterten Werten von X_k und Y_k wie folgt berechnet:
wobei g, γ und ν₀ drei positive Zahlen sind, der Zeitpunkt k den normalen Zeitpunkt bezeichnet, und der Zeitpunkt s der der bedingte Zeitpunkt ist. Die Gleichung (22) wird auch die Kovarianz genannt, die in dem normalisierten Algorithmus der kleinsten Quadrate neu eingestellt wird.
Der Wankgradient und der Wankbeschleunigungskoeffizient werden unter Verwendung der 2-mal-2-Matrix V_s und der berechneten gefilterten Werte X_k, Y_k und U_k wie folgt berechnet:
Die berechneten Werte werden auch innerhalb ihrer möglichen Sätze wie folgt begrenzt: αs+1 = sat(αs+1, α0 – Δα, α0 + Δα) βs+1 = sat(αs+1, β0 – Δβ, β0 + Δβ) (24)
Es wird angemerkt, dass während des Zeitpunktes, wo die Bedingungen für (22) und (23) nicht vorliegen, die Berechnungen mit den letzten Werten gestoppt werden. Das heilt, wenn die folgenden Bedingungen zu einem Zeitpunkt k nicht zutreffen
dann werden die Berechnungen in (2), (23) und (24) nicht durchgeführt, und die einbezogenen Variablen behalten die Werte für den letzten bedingten Momentanwert s Vk = Vs; αk = αs;(26) βk = βs.
Aus dem berechneten Wankgradienten und dem Wankbeschleunigungskoeffizienten können die Fahrzeuglast und deren Abstand zu dem Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie in der Vertikalrichtung im Folgenden in Schritt 122 bestimmt werden.
In 4 ist M_s die Masse der Fahrzeugkarosserie, und h ist die Höhe des Schwerpunktes C₀ der Fahrzeugkarosserie, welche in der Vertikalrichtung in Bezug auf den Fahrzeugboden gemessen wird. Eine Last der Masse ΔM wird dem Fahrzeug hinzugefügt. Der Abstand zwischen dem Schwerpunkt dieser Masse relativ zu dem Fahrzeugboden wird als H bezeichnet. Der Schwerpunkt C der Fahrzeugkarosserie verändert sich wahrscheinlich infolge der zusätzlichen Masse ΔM. Der Abstand zwischen C₀ und C wird als ΔH bezeichnet. Dann muss ΔH die folgende Beziehung erfüllen:
das heißt, die Unbekannte ΔH kann leicht aus der zusätzlichen Masse ΔM, der Höhe H der zusätzlichen Masse, der Höhe h des Schwerpunktes der Fahrzeugkarosserie und der Fahrzeugmasse Ms vor der Hinzufügung der Masse ΔM erhalten werden.
Das Gesamtwankträgheitsmoment der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf den endgültigen Schwerpunkt C kann ausgedrückt werden als Ixc + IMxc + IΔMxc (28)wobei IMxc = Ixc0 + MsΔH2 IΔMxc = ΔM(H – h – ΔH)2 (29)
Durch Einsetzen der Gleichung (27) in die Gleichung (29) kann die Gleichung (28) wie folgt ausgedrückt werden:
Der Nennwankgradient und der Wankbeschleunigungskoeffizient sind α₀ bzw. β₀. Dann ist
wobei K_roll die Wanksteifigkeit infolge der Radaufhängung und des Stabilisators ist. Unter Verwendung dieser Nennwerte und der berechneten Werte α und β erfüllen die Lastmasse und der Lastabstand die folgende Beziehung:
Aus der Beziehung in Gleichung (32) können die folgenden Einschätzungen bestimmt werden:
In Schritt 124 wird die Höhe H der zusätzlichen Masse ΔM aus dem Fahrzeugboden basierend auf der ersten Gleichung von (33) bestimmt.
In Schritt 126 wird die zusätzliche Masse ΔM basierend auf der zweiten Gleichung von (33) durch Benutzung der berechneten Höhe H der zusätzlichen Masse bestimmt.
In Schritt 128 wird ein Sicherheitssystem, wie ein Wankstabilitätssteuersystem, in Reaktion auf die zusätzliche Masse und die Höhe der zusätzlichen Masse gesteuert. Das Sicherheitssystem kann auch direkt von dem Wankgradienten und dem Wankratenparameter, die beide adaptiv sein können, gesteuert werden. Das Sicherheitssystem kann auch als ein Faktor zusätzlich zu dem adaptiven Wankgradienten und dem adaptiven Wankratenparameter adaptiv sein. Ein Fahrzeugwankwinkelkompensationsterm kann wie der oben gezeigte bestimmt werden. Der Fahrzeugwankwinkelkompensationsterm kann die Wankwinkelberechnung für frühere Anwendungen sensibilisieren. Die Größe der Wankkompensation ist abhängig von dem speziellen Fahrzeug und den Charakteristika solcher Dinge, wie der Radaufhängung und der Konfiguration des Fahrzeuges. Ein Wankstabilitätssteuerungs-Verstärkungsfaktor/Grenzwert-Kompensationsterm kann auch erzeugt werden. Der Grenzwert kann geändert werden, um eine frühere Verwendung zu ermöglichen, wenn eine zusätzliche Masse mit einer vorbestimmten Höhe in den Schritten 124 und 126 bestimmt wird. Die Größe der Kompensation wird wahrscheinlich basierend auf der Fahrzeugkonfiguration experimentell vorbestimmt.
Daher kann, wie ersichtlich ist, das Wanksignal für die Steuerung entsprechend der Fahrzeuglast und deren Höhe eingestellt werden. Andererseits, wenn das Fahrzeug eine bedeutende Größe der Last hat, d.h. die berechnete Last überschreitet einen Grenzwert L_max ΔM ≥ Lmax (34)und zu derselben Zeit überschreitet die Höhe der Masse einen anderen Grenzwert H_max H ≥ Hmax (35)dann werden zusätzlich zu der angepassten Berechnung des Wanksignals für die Steuerung (durch die Einstellung des Chassiswankwinkels unter Verwendung des neuen Wankgradienten und Wankbeschleunigungskoeffizienten) alle Verstärkungsfaktoren für die Regelung, die für das Anweisen der Aktuatoren verwendet wird, auf einen Satz von Werten G_RLMAX festgelegt, die für größere Dachlasten abgestimmt werden, oder basierend auf der Größe von ΔM auf hohe Werte adaptiv eingestellt. Auf diese Weise wird, wenn das Fahrzeug einen doppelten Radhub hat, die genaue Größe der Aktivierung angefordert, so dass das Fahrzeug eine robuste Wankstabilitätssteuerfunktion während eines Überschlagsereignisses erreicht, einschließlich bei Fahrzeugen mit großen Dachlasten.
Wenn das Fahrzeug eine bedeutende Last hat, d.h. ΔM ≥ ^Lmax, jedoch die Last eine Bodenlast ist, d.h. die Höhe der Last ist kleiner als ein unterer Grenzwert H_min H ≤ Hmin (36) werden alle Verstärkungsfaktoren für die Regelung, die zum Anweisen der Aktuatoren verwendet wird, auf einen Satz von Werten G_FLMAX festgelegt, die für größere Bodenlasten abgestimmt werden.
Wenn das Fahrzeug eine bedeutende Last hat, d.h. ΔM ≥ L_max, jedoch die Lasthöhe zwischen dem Dach und dem Boden liegt, d.h. H ist zwischen einem unteren Grenzwert H_min (möglicherweise Null) und dem höheren Grenzwert H_max Hmin ≤ H ≤ Hmax (37)werden alle Verstärkungsfaktoren für die Regelung, die zum Anweisen der Aktuatoren verwendet wird, auf die folgenden Werte festgelegt, die basierend auf der erfassten Lasthöhe wie folgt eingestellt werden:
Wenn das Fahrzeug eine Dachlast hat, welche unter der maximal zulässigen Dachlast L_max, jedoch über der unteren Grenze einer zulässigen Dachlast L_min liegt, d.h. Lmin ≤ ΔM ≤ Lmax (39)
Angenommen, dass alle Nennverstärkungsfaktoren für die Regelung (für das Fahrzeug bei Nennlast) als G_nom bezeichnet werden, dann werden die Steuerungsverstärkungsfaktoren basierend auf der erfassten Dachlast wie folgt eingestellt:
Der Wankgradient selbst kann auch direkt verwendet werden, um die Steuerungsverstärkungsfaktoren einzustellen. Wenn das Fahrzeug eine bedeutende Erhöhung des Wankgradienten hat, d.h. α ≤ α_min, dann werden alle Verstärkungsfaktoren für die Regelung, die zum Anweisen der Aktuatoren verwendet wird, auf die folgenden Werte festgelegt, die basierend auf dem erfassten Wankgradienten wie folgt eingestellt werden:
wobei α_min der Wankgradient entsprechend einem Fahrzeug ohne Dachlast ist, und α_max der Rollgradient entsprechend dem Fahrzeug mit maximal zulässiger Dachlast ist.
Es wird angemerkt, dass anders als die oben aufgeführten Einstellungen des Steuerungsverstärkungsfaktors auch lineare Interpolationsverfahren möglich sind. Ebenso können auch die Regelabweichungen und Grenzwerte, die bei der Wankstabilitätsregelung verwendet werden, gleichermaßen basierend auf der Lasthöhe H und/oder der Last ΔM, oder dem Wankgradienten, oder dem Wankträgheitsmoment, das wie in Gleichung (30) berechnet wird, eingestellt werden.
Durch Kombinieren dieser Einstellungen der Steuerungsverstärkungsfaktoren, der Regelabweichung und des Grenzwertes mit der Einstellung des quantitativen Wankwinkels (zum Beispiel des Chassiswankwinkels) kann eine robuste Wankstabilitätssteuerfunktion erreicht werden.
Es wird angemerkt, dass basierend auf der zuvor genannten Berechnung der zusätzlichen Masse und deren Vertikalen von dem Fahrzeugboden kann das Wankträgheitsmoment der Fahrzeugkarosserie leicht wie in Gleichung (30) berechnet werden. Alternativ kann das Wankträgheitsmoment I_xx direkt bestimmt werden unter Verwendung der Gleichung Msαyhcg – Krollθxr – Drollθxr = Ixxω .x (42)wobei Ms die Fahrzeugmasse ist, a_y die gemessene Querbeschleunigung ist, h_cg die Höhe des Schwerpunktes über dem Rollzentrum ist, K_roll die Rollsteifigkeit der Radaufhängung ist, θ_xr der relativ Wankwinkel der Karosserie in Bezug auf die Räder (oder den Boden) ist, D_roll die Wankdämpfung der Radaufhängung ist, θ ._xr die relative Wankgeschwindigkeit, ω ._x die Wankbeschleunigung (die durch Differenzieren der von dem Wankratensensor erhaltenen Wankrate erzielt wird) ist, und I_xx das Wankträgheitsmoment in kg-m² ist.
Wenn a_y und θ_xr Null sind, jedoch θ ._xr und ω ._x nicht Null sind, dann ist Ixx = –Drollθ .xr/ω . (43)oder wenn θ_xr und θ ._xr Null sind und die Masse M_s wird durch andere Mittel bestimmt, dann ist Ixx = Msαyhcg/ω .x (44)
Alternativ kann die Wankreaktion des Fahrzeuges, die von dem Wankratensensor erlangt wird, in dem Frequenzbereich analysiert werden, um den Wankgradienten und den Wankbeschleunigungskoeffizienten zu bestimmen:

ω_d: = die gedämpfte normale Frequenz der Wankbewegung des Fahrzeuges (Hz),
ω_n: = die ungedämpfte normale Frequenz der Wankbewegung des Fahrzeuges (Hz),
ϛ: = der Dämpfungsgrad der Wankbewegung des Fahrzeuges (ohne Einheit).

Nimmt man die Laplace-Transformation von
und stellt man die Ergebnisse unter Berücksichtigung von ω ._x ≈ θ .._xr wie folgt um, wenn das Fahrzeug keine große Nickbewegung oder keine große Gierrate hat, erhält man
wobei Θ_xr(s) und A_y(s) die Laplace-Transformationen von θ_xr bzw. a_y sind.
Verwendet man eine digitale schnelle Fourier-Transformation, um eine Frequenzgangfunktion zu bilden und die Größe von
in Bezug auf die Frequenz zu bestimmen, ist der Wankgradient gleich dem DC-Verstärkungsfaktor (Gleichung 46, die mit s = 0 berechnet wird).
Der Höchstwert der Größe der Frequenzgangfunktion tritt bei der gedämpften normalen Frequenz auf,
wobei ω_n die ungedämpfte normale Frequenz ist, und ϛ der Dämpfungsgrad ist. (Alternativ können die gedämpfte normale Frequenz von „impulsartigen" Eingaben in die Radaufhängung (Schlagen durch eine Unebenheit in der Fahrbahn oder ein Schlagloch) und die Frequenz der Wankschwingungen bestimmt werden). Aus Gleichung (45) gilt
Das Einsetzen der Gleichung (49) in die Gleichung (47) ergibt:
Die Gleichung (50) kann für ω_n gelöst werden, was wiederum zum Berechnen der Gleichung (48) und Lösen für den Wankbeschleunigungskoeffizienten β verwendet werden kann.
Ein anderer Weg zur Bestimmung des Wankträgheitsmoments ist es, eine indirekte empirische Methode zu verwenden. Zuerst wird eine Masse bestimmt, und dann kann das Trägheitsmoment mit der Masse korreliert werden. Das heißt, eine erste geschätzte Masse wird mittels eines Verfahrens, wie in der Erfindungsoffenbarung (203-0482), eingereicht als US-Patentanmeldung 10/849,590 , beschrieben ist, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin einbezogen ist, oder eines anderen Verfahrens bestimmt. Dann kann das Trägheitsmoment nach verschiedenen Verfahren erhalten werden, die unten erläutert sind:

a) Angenommen, das Trägheitsmoment ändert sich, wie sich die Masse von ihren Basiswerten M_{s_base} auf den Momentanwert M_{s_current} ändert: Ixx_total = Ixx_base + h2(Ms_current – Ms_base (51)wobei h₂ als konstant angenommen wird. Basierend auf der Prüfung für ein Fahrzeug, das verschiedenartig belastet ist, kann dann ein Mittelwert verwendet werden.
b) Korreliert man das Wankträgheitsmoment I_xx mit der Fahrzeugmasse, z.B. durch Prüfen mittels einer Fahrzeugträgheitsmomentmesseinrichtung, um das Wankträgheitsmoment zu erhalten, kann die Masse für verschiedene Belastungszustände und Dachlasten korreliert werden. Dies basiert auf der Prämisse, dass ein Geländewagen (SUV) nur so viel beladen werden kann (z.B. muss die Masse über dem Leergewicht in Fahrzeugsitzen und/oder auf dem Dachgepäckträger platziert werden). Ferner kann die Fahrzeugmasse mittels eines Verfahrens, das in der US-Patentanmeldung 10/849,590 beschrieben ist, oder eines anderen Verfahrens bestimmt werden, und dann kann das Wankträgheitsmoment I_xx entsprechend dieser Masse, die aus der Prüfung erhalten wird, verwendet werden.

Die momentan geschätzte Masse oder das geschätzte Wankträgheitsmoment kann verschiedenartig in dem RSC-Algorithmus verwendet werden, umfassend:
Verbesserte Zustandsschätzung: Da die Masse- und Trägheitsmomentwerte in den Wank-, Nick- und Gierwinkelzustandsschätzungen verwendet werden, verbessern die Werte, welche das tatsächliche Fahrzeug genau wiedergeben, die Genauigkeit und die RSC-Steuerung und reduzieren das Auftreten von falschen Eingriffen.
Modifizierte Grenzwerte für die Aktivierung: Zum Beispiel kann ein voll beladenes Fahrzeug weniger stabil im Wanken sein. Daher können zum Beispiel strengere Grenzwerte für den Wankwinkel und die Wankrate verwendet werden. Dies erhöht das Niveau der RSC-Steuerung für dasselbe Niveau des Wankwinkels und der Geschwindigkeit für das beladene Fahrzeug.

c) Erhöhte Verstärkungsfaktoren für die RSC-PID- und/oder Übergangsregler.
d) Weniger strenge Eingangsbedingungen für den Eingriff der PID- oder Übergangsregelung.
e) Irgendeine Kombination der obigen Verfahren.

Verschiedene Charakteristika der Fahrzeugdynamik und Sicherheitsrückhaltesysteme können auf die Erfassung, Bestimmung und Berechnung der Last oder das Lastzustandes eines Fahrzeuges eingestellt werden. Die angegebenen Fahrzeugcharakteristika können für einen und alle Fahrzustände und Fahrzeugbetriebszustände eingestellt werden. Die Fahrzeugcharakteristika können für Überschlags- und Nichtüberschlagsereignisse und solche Situationen eingestellt werden. Verschiedene Fahrzeugcharakteristika werden unten in Verbindung mit mehreren Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die unten beschriebenen Ausführungsformen können allein, in Verbindung miteinander, oder in irgendeiner Kombination oder Reihenfolge verwendet werden. Ebenso können sie, obwohl die unten genannten Ausführungsformen vor allem in Bezug auf die Dachlast beschrieben sind, für andere Fahrzeuglasten, wie Fahrzeuginnenlast, Kofferraumlast usw., modifiziert und verwendet werden.
Drosselklappeneinstellung
Auf die Erfassung eines leicht beladenen Fahrzeuges mit geringer oder ohne Dachlast und/oder einem einzigen Insassen und/oder geringer oder ohne Kofferraumlast können die Empfindlichkeit und das Profil der Drosselklappe eingestellt werden. Die Drosselklappenempfindlichkeit bezieht sich auf die Größe der Drosselklappenreaktion pro Drosselklappeneinstellung. Zum Beispiel kann die Drosselklappenreaktion für dieselbe Größe der Drosselklappenverstellung unterschiedlich eingestellt werden. Das Drosselklappenprofil bezieht sich auf eine Drosselklappenkurve, welche die Beziehung zwischen der Drosselklappeneingabe und der Drosselklappenreaktion darstellt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Drosselklappeneinstellung derart festgelegt, dass die Fahrzeugbeschleunigung nicht übermäßig empfindlich oder weniger empfindlich im Vergleich zu einem schwer beladenen Fahrzeug ist. Auf die Erfassung des schwer beladenen Fahrzeuges wird das Drosselklappenprofil eingestellt, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Die Einstellung wird derart erreicht, dass die Beschleunigung des Fahrzeuges im Vergleich zu dem Fahrzeug ohne einer solchen Last mehr anspricht.
Einstellung der Lenkungs/Übersteuerungs/Untersteuerungscharakteristik
Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, welche nahe an einem hinteren Ende des Fahrzeuges positioniert ist, tendiert das Fahrzeug mehr zum Übersteuern als dasselbe Fahrzeug ohne einer solchen Last. Auf die Erfassung einer solchen Last kann der Betrieb eines elektronischen Servolenkungs-(EPS)Systems eingestellt werden, um die erfahrene Übersteuerung zu kompensieren.
Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, welche nahe an dem vorderen Ende des Fahrzeuges positioniert ist, tendiert das Fahrzeug mehr zum Untersteuern als dasselbe Fahrzeug ohne einer solchen Last. Auf die Erfassung einer solcher Last kann der Betrieb eines elektronischen Servolenkungs-(EPS)Systems eingestellt werden, um die Untersteuerung zu kompensieren.
Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, welche nahe an dem hinteren Ende des Fahrzeuges positioniert ist, tendiert das Fahrzeug mehr zum Übersteuern als dasselbe Fahrzeug ohne einer solchen Last. Auf die Erfassung einer solchen Last kann der Betrieb eines aktiven Frontlenkungssystems (AFS) eingestellt werden, um die Übersteuerung zu kompensieren.
Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, welche nahe an dem vorderen Ende des Fahrzeuges positioniert ist, tendiert das Fahrzeug mehr zum Untersteuern als dasselbe Fahrzeug ohne einer solchen Last. Auf die Erfassung einer solchen Last kann der Betrieb eines aktiven Frontlenkungssystems (AFS) eingestellt werden, um die Untersteuerung zu kompensieren.
Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, welche nahe an dem hinteren Ende des Fahrzeuges positioniert ist, tendiert das Fahrzeug mehr zum übersteuern als dasselbe Fahrzeug ohne einer solchen Last. Auf die Erfassung einer solchen Last wird die Dämpfung der vorderen Radaufhängungsdämpfer des Fahrzeuges erhöht, und die Dämpfung der hinteren Radaufhängungsdämpfer wird verringert, um die Übersteuerung zu kompensieren.
Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, welche nahe an dem vorderen Ende des Fahrzeuges positioniert ist, tendiert das Fahrzeug mehr zum Untersteuern als dasselbe Fahrzeug ohne einer solchen Last. Auf die Erfassung einer solchen Last wird die Dämpfung der hinteren Radaufhängungsdämpfer des Fahrzeuges erhöht, und die Dämpfung der vorderen Radaufhängungsdämpfer wird verringert, um die Untersteuerung zu kompensieren.
Einstellung der Fahrzeugwankbewegung
Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, tendiert das Fahrzeug zu größeren Wankbewegungen bei dynamischen Manövern als dasselbe Fahrzeug ohne einer solchen Dachlast. Auf die Erfassung einer solchen Last und wenn das Fahrzeug weniger aggressiv gefahren wird, kann eine EPS-Servolenkungskurve oder ein zugehöriges Profil eingestellt werden, um das erfahrene Rütteln des Kopfes des Fahrers in der Wankrichtung zu reduzieren. Bei aggressiven Manövern wird auf die Erfassung der Dachlast die EPS-Verstärkerkurve weiter reduziert, so dass die Wankbewegung des Fahrzeuges um dieselbe Größe der großen Lenkungseingabe reduziert wird.
Auf die Erfassung einer Dachlast eines Fahrzeuges können elektronisch gesteuerte Radaufhängungsdämpfer eingestellt werden, um die Fahrzeugwankdämpfungscharakteristika einzustellen. Dies erfolgt, um die erhöhte Fahrzeugwankbewegung infolge der Dachlast während der Kurvenfahrt des Fahrzeuges zu reduzieren.
Einstellung der Fahrzeugnickbewegung
Während des Bremsens erfährt ein Fahrzeug mit großer Dachlast eine höhere Karosserienickgeschwindigkeit als das Fahrzeug ohne einer solchen Dachlast. Daher kann auf die Erfassung der Dachlast eine elektronische Bremsverteilungsfunktion mit ABS eingestellt werden, so dass sich die Bremsverteilung mehr in Richtung zu der Hinterachse erhöht. Dies reduziert die Fahrzeugkarosserie-Nickgeschwindigkeit, was das Rütteln des Kopfes des Fahrers in der Nickrichtung weiter reduziert.
Auf die Erfassung der Dachlast können elektronisch gesteuerte Radaufhängungsdämpfer verwendet werden, um die Nickdämpfung des Fahrzeuges einzustellen, so dass die erhöhte Fahrzeugnickbewegung während der Fahrzeugbremsung reduziert wird.
Einstellung der Entfaltung des Sicherheitsrückhaltesystems
Wenn ein Dach eines Fahrzeuges beladen ist, sind die Beschleunigungs-, Brems-, Lenkungs-, Handhabungs-, Reaktions- und Leistungscharakteristika des Fahrzeuges anders als ohne einer solchen Last. Als solche können Sicherheitsrückhaltesysteme und deren Entfaltung, umfassend Entfaltungsraten, Entfaltungsprofile und Zeitsteuerung, eingestellt werden, um solche charakteristischen Änderungen zu kompensieren. Wenn ein Fahrzeug eine große Dachlast hat, erhöht sich zum Beispiel die Höhe seines Schwerpunktes. Daher ist, wenn das Fahrzeug von einem anderen Fahrzeug angestoßen wird oder dessen Reifen gegen einen ausgelösten Mechanismus stößt, ist der vertikale Abstand zwischen der Aufschlagstelle und dem Schwerpunkt des Fahrzeuges wahrscheinlich größer als bei dem Fahrzeug ohne großer Dachlast. Daher überschlägt sich das Fahrzeug wahrscheinlich mehr als das Fahrzeug ohne Dachlast. Aus diesem Grunde wird auf die Erfassung der großen Dachlast der Grenzwert für die Aktivierung des Überrollschutzes eingestellt.
Integrierte Einstellung
Auf die Erfassung der Fahrzeugdachlast können die zuvor genannten individuellen Einstellungen durch einzelne Aktuatoren unter den verschiedenen Aktuatoren entschieden oder priorisiert werden, um eine koordinierte Gesamteinstellung der Fahrzeugcharakteristika zu erreichen.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines steuerbaren Chassis oder eines steuerbaren Sicherheitssystems (44) für ein Fahrzeug (10), umfassend: Bestimmen einer zusätzlichen Masse (ΔM), die an dem Fahrzeug (10) und relativ zu einer bekannten Fahrzeugmasse (M_s) platziert ist; und Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf die zusätzliche Masse (ΔM).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das Einstellen einer Fahrzeugbremscharakteristik umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das Einstellen einer Fahrzeuglenkungscharakteristik umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das Einstellen einer Fahrzeugdrosselklappencharakteristik umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das Einstellen einer Sicherheitsrückhaltesystementfaltungscharakteristik umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das Einstellen eines Profils der wenigstens einen Fahrzeugcharakteristik umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf eine Komfort- oder Fahrhandhabungsstörung eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf einen Wankzustand eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen eines Lastzustands in Reaktion auf die zusätzliche Masse (ΔM); und Einstellen der Empfindlichkeit einer Drosselklappenreaktion in Reaktion auf den Lastzustand.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen eines Lastzustands in Reaktion auf die zusätzliche Masse (ΔM); und Einstellen der Empfindlichkeit einer Lenkungsreaktion in Reaktion auf den Lastzustand.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen eines Lastzustands in Reaktion auf die zusätzliche Masse (ΔM); und Einstellen der Empfindlichkeit einer Bremsreaktion in Reaktion auf den Lastzustand.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen der Lage der zusätzlichen Masse (ΔM); und Einstellen der wenigstens einen Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf die Lage.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das Einstellen der Dämpfung einer Radaufhängung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das unterschiedliche Einstellen der Dämpfung für jeden von einer Mehrzahl von Dämpfern umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das unterschiedliche Einstellen von Bremsverteilungsdrücken für jede von einer Mehrzahl von Bremsen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen wenigstens einer Fahrzeugcharakteristik das Einstellen einer Mehrzahl von Fahrzeugcharakteristika in einer koordinierten Gesamteinstellung umfasst.
Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: wenigstens einen Sensor (20, 28–42), der ein Signal erzeugt; und eine Steuereinrichtung (26), die eine zusätzliche Masse (ΔM) an dem Fahrzeug (10) in Reaktion auf das Signal bestimmt und wenigstens eine Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf die zusätzliche Masse (ΔM) einstellt.
Steuersystem nach Anspruch 17, wobei die Steuereinrichtung (26) die zusätzliche Masse (ΔM) bestimmt und die wenigstens eine Fahrzeugcharakteristik in Reaktion auf einen normalen Überschlagsfahrzustand einstellt.
Steuersystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: wenigstens einen Sensor (20, 28–42), der ein Signal erzeugt; und eine Steuereinrichtung (26), die eine zusätzliche Masse (ΔM) an dem Fahrzeug (10) und eine Höhe (H) der zusätzlichen Masse (ΔM) in Reaktion auf das Signal bestimmt und ein Profil von wenigstens einer Fahrzeugdynamiksteuerungs/Sicherheitscharakteristik in Reaktion auf die zusätzliche Masse (ΔM) und die Höhe (H) einstellt.
Steuersystem nach Anspruch 19, wobei die Steuereinrichtung (26) eine Mehrzahl von Profilen einstellt, die einer Mehrzahl von Fahrzeugcharakteristika zugeordnet sind.