Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rege¬ lung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbe¬ griff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der EP 04 441 09 Bl bekannt. Das Fahrzeug, auf welches das bekannte Verfahren angewendet wird, besitzt neben Reifenlatschsenso¬ ren zur Erfassung der an den Reifen angreifenden Kräfte und Momente außerdem einen Schwerpunktsbeschleunigungssensor, Radsensoren zur Erfassung der Einzelradumfangsgeschwindig¬ keit und einen Höhensensor zur Erfassung des Zustandes der Radaufhängung. Die Verwendung eines Beschleunigungssensorε im Schwerpunkt setzt voraus, daß der Schwerpunkt des Fahr¬ zeugs bekannt ist. Allerdings ist ein Fahrzeug immer unter¬ schiedlichen Belastungen und Beladungen ausgesetzt, so daß der Schwerpunkt zum einen durch Fahrzeugeigenbewegungen wie Nick- oder Wankbewegungen und zum anderen durch unterschied¬ liche Beladung variiert. Demnach kann auch eine Berechnung der Fahrzeugdynamik, welche einen starren Schwerpunkt des Fahrzeugs voraussetzt, nur ungenaue Werte liefern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine zuverlässige¬ re Bestimmung der Fahrzeugdynamik erlaubt und mit möglichst wenig Zusatzsensorik auskommt.

Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeich¬ nenden Merkmalen des Anspruchs 1. Das Prinzip der Erfindung besteht darin, anhand der Reifensensorsignale den jeweils aktuellen Fahrzeugschwerpunkt zu ermitteln und zumindest die

Fahrzeugmasse zu erfassen. Mit diesem Verfahren sind aktuel¬ le, zeitlich variable Bezugsgrößen gegeben, welche die Be¬ schreibung des aktuellen Fahrzustandes genauer machen.

Die Regelgüte eines solchen Verfahrens wird weiter erhöht, wenn das Fahrzeug nicht als Massenpunkt, sondern als Körper mit endlicher Ausdehnung erfaßt wird. In ein solches Massen¬ verteilungsmodell fließen dann bekannte, am Fahrzeug ange¬ brachte Massen wie Motor, Getriebe, Karosserie und derglei¬ chen in ihrer räumlichen Verteilung ein. Das Fahrzeug kann beispielsweise als starrer Körper beschrieben werden, der an vier Federn aufgehängt ist.

Um die aktuelle Massenverteilung festzustellen, können auf¬ grund der Reifensensorsignale der Basisverteilung der Masse zusätzliche variable Massen hinzugefügt werden, wobei zur Vereinfachung das Modell Zusatzmassen beispielsweise nur an typischen Beladungsorten vorsehen kann. Typische Beladungs¬ orte sind beispielsweise die Fahrzeugsitze, der Kofferraum und gegebenenfalls das Fahrzeugdach.

Besonders einfach wird die Rechnung, wenn die zusätzlichen Massen als Massenpunkte beschrieben sind, welche sich an den Schwerpunkten der typischen Beladungsorte befinden. Dies sind beispielsweise der Massenschwerpunkt eines durch¬ schnittlichen Fahrerkörpers, der Mittelpunkt des Kofferraum¬ bodens oder ähnliches.

Zumindest für die Beladung eines Dachgepäckträgers gibt je¬ doch die Annahme eines starren Körpers mit einer bestimmten Massenverteilung die Realität besser wieder, da bei einer Dachbeladung je nach Höhe der Dachlast der Fahrzeugschwer¬ punkt mehr oder weniger nach oben verlagert wird und der Luftwiderstand des Fahrzeugs zunimmt.

Da aufgrund der Reifensensorik die Belastung der einzelnen Räder bekannt ist und zusätzlich der Massenschwerpunkt er¬ mittelt ist, läßt sich das Verhalten des Fahrzeugs unter bestimmten Bedingungen leicht reproduzieren. Es kann bei¬ spielsweise berechnet werden, welche Seitenführungskraft ein bestimmtes Rad beim Durchfahren einer bestimmten Kurve auf¬ bringen kann. Auf diese Weise ist eine genaue Grenzwertbe¬ stimmung für charakterisierende physikalische Größen mög¬ lich.

Es ist aber auch möglich, anhand des Massenverteilungsmo¬ dells den aktuellen Fahrzustand zu ermitteln, wobei eine Sollwertberechnung naturgemäß nicht so genau ausfallen muß, so daß hier durchaus auch ein lineares Einspurmodell oder ähnliches herangezogen werden kann.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt nun anhand der Beschreibung von zwei Figuren. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug, auf welches das erfin¬ dungsgemäße Verfahren anwendbar ist,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens zur Giermomentenregelung eines Kraftfahr¬ zeugs.

Fig. 1 ist unterteilt in Fig. 1 a und 1 b. Fig. 1 a zeigt ein Fahrzeug in Draufsicht in schematischer Darstellung, wobei die geometrische Lage der RadaufStandsflächen einge¬ zeichnet ist. Mit den Kräften G _lf G ₂ , G ₃ und G ₄ sind die auf den jeweiligen Reifen wirkenden Gravitationskräfte bezeich¬ net. Die Koordinaten dieser Reifen sind also x _lf y± bis x _{4 f}

Fig. 1 b zeigt dasselbe Fahrzeug schematisch in seitlicher Ansicht. Es ist zusätzlich die Lage eines fiktiven Schwer-

punktes SP eingezeichnet. Auf diesen Schwerpunkt wirkt die Gesamtgravitationskraft G.

Die Fahrzeugmasse läßt sich auf einfache Weise durch Auf¬ summieren der einzelnen auf die Räder wirkenden Gravita¬ tionskräfte und Division der Summe durch die Erdbeschleuni¬ gung g ermitteln:

G,+ G,+ G,+ G, m - g

Die Schwerpunktskoordinaten in der Radaufstandsebene lassen sich demnach durch folgende Gleichungen berechnen:

G,x,+ G ₂ x ₂ + G ₃ x ₃ + G ₄ x ₄ ^k SP G ₍ + G ₂ + G ₃ + G ₄

G _ιyr G ₂ y ₂ + G ₃ y ₃ . G ₄ y ₄

^sr G _j + G ₂ + G ₃ + G ₄

Die Schwerpunktskoordinate senkrecht zur Radaufstandsebene kann beispielsweise durch die Messung von Seitenkräften beim definierten Durchfahren einer Kurve ermittelt werden.

Für ein gegebenes Fahrzeug kann einem Massenverteilungsmo¬ dell eine bekannte Basismassenverteilung zugrunde gelegt werden, welche die Lage von Motor, Getriebe, Karosserie und anderen Zubehörteilen zugrunde gelegt ist.

Aufbauend auf einer solchen Basismassenverteilung kann an¬ hand der auf die einzelnen Räder wirkenden Kräfte, welche

sich nicht nur auf die Gravitationskräfte beschränken, eine variable Massenverteilung errechnet werden, die veränderli¬ che am Fahrzeug befindliche Massen berücksichtigt. Zusätzli¬ che Belastungen der einzelnen Reifen werden dann in Massen umgerechnet, welche dann an die Orte der Sitzplätze, des Kofferraums und/oder des Dachgepäckträgers im Massenvertei¬ lungsmodell gesetzt werden. Bei diesen zusätzlichen Massen an den typischen Orten für variable zusätzliche Beladung kann es sich um körperendliche Ausdehnung oder auch um Mas¬ senpunkte handeln. Sofern sich die zusätzlichen Massen in¬ nerhalb der Außenkontur des Fahrzeugs befinden, empfiehlt sich die Annäherung durch Punktmassen, da sich die Trägheit endlicher Körper im Vergleich zum Gesamtfahrzeug nicht an¬ ders verhält als die Trägheit von Punktmassen. Lediglich außerhalb der Außenkontur des Fahrzeugs angebrachte Massen sollten nach Möglichkeit durch körperendliche Ausdehnungen angenähert werden, da sich mit zunehmender Ausdehnung der Massen auch der Luftwiderstand des Fahrzeugs und andere Grö¬ ßen ändern könnten. Beispielsweise ist bei einer sehr hoch aufgetürmten Dachgepäckträgerbeladung eine Verlagerung des Fahrzeugschwerpunktes nach oben zu verzeichnen.

In Fig. 2 ist ein derartiges Massenverteilungsmodell 1 in ein Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität im Sinne einer Giermomentenregelung eingegliedert. Die Regelstrecke des Regelverfahrens wird vom Fahrzeug 2 gebildet, welches mit Reifensensoren versehen ist. Diese Reifensensorik 3 erfaßt die einzelnen Radlasten sowie auch Seiten- und Torsionskräf¬ te, welche an den einzelnen Reifen angreifen. Zusätzlich werden die Einzelradgeschwindigkeiten vι bis v ₄ erfaßt. Auch diese können durch geeignete Reifensensorik ermittelt werden oder aber durch konventionelle Radsensoren. In das Massen¬ verteilungsmodell 1 fließen die Einzelradgeschwindigkeiten V _} bis v ₄ sowie die gemessenen Kräfte wie z. B. Radlasten,

Querkräfte und Längskräfte an den einzelnen Rädern ein. An¬ hand eines solchen Massenverteilungsmodells lassen sich die

Gierwinkelbeschleunigung und die Schwimmwinkelgeschwindig¬ keit des Fahrzeugs ermitteln, ohne daß auf ein zusätzliches Gierratensensorsignal oder Querbeschleunigungssignal zuge¬ griffen werden müßte. Dies vereinfacht und verbilligt die Fahrzeugsensorik.

Durch Integration nach der Zeit erhält man aus der Gierwin¬ kelbeschleunigung und der Schwimmwinkelgeschwindigkeit die Gierrate ψ und den Schwimmwinkel ß des Fahrzeugs. Diese fließen als aktuelle Ist-Zustände in ein an sich bekanntes Giermomentenregelgesetz 4 ein.

Die Sollvorgaben für die Regelung werden auf andere Weise berechnet. Hierzu werden die Einzelradgeschwindigkeiten in einem Geschwindigkeitsbeobachter 5 in eine Fahrzeug-Refe¬ renzgeschwindigkeit v umgerechnet. Ein lineares Einspurmo¬ dell 8 berechnet aus dieser Referenzgeschwindigkeit v und dem Lenkeinschlag b der Vorderräder Zielvorgaben für die Schwimmwinkelgeschwindigkeit und die Gierwinkelbeschleuni¬ gung. Auch diese Werte werden aufintegriert zu Sollvorgaben für die Gierrate Ψ und den Schwimmwinkel ß des Fahrzeugs.

Eine Alternative zur dargestellten Regelung könnte auch so aussehen, daß direkt die jeweiligen Gierwinkelbeschleunigun¬ gen und Schwimmwinkelgeschwindigkeiten miteinander vergli¬ chen werden und im Giermomentenregelgesetz 4 verarbeitet werden.

Im aktuellen Beispiel jedoch werden also die Schwimmwinkel und die Gierraten miteinander verglichen und in ein aufzu¬ bringendes Sollgiermoment M _G umgerechnet. Dieses aufzubrin¬ gende Sollgiermoment M _G wird dann in einem Radkräfteverteiler

6 in auf die einzelnen Räder aufzubringende Radkräfte F um¬ gerechnet. Hierbei handelt es sich um Sollkräfte. Die Ist¬ kräfte entsprechen den gemessenen Kräften F _mess , welche von

den Reifensensoren 3 erfaßt werden. Durch Differenzbildung der Sollkräfte F mit den Istkräften F _mess werden in einem

Radkraftregler 7 die einzelnen Differenzkräfte beispiels¬ weise in Bremsdrücke umgerechnet. Diese wirken wiederum auf das Fahrzeug 2 ein, woraus sich neue, veränderte Kräftever¬ hältnisse und Radgeschwindigkeiten an den einzelnen Reifen ergeben.

Das Besondere an der Erfindung ist es, daß mittels der Kräfte- und Momentenerfassung an den einzelnen Reifen teure Sensorik eingespart wird und eine schnelle Erfassung des Fahrzeug-Istzustandes möglich ist. Wie zu sehen ist, fließen die gemessenen Kräfte F _mess unmittelbar zur Differenzbildung mit den ermittelten Sollkräften F in die Rechnung ein, ohne weiterverarbeitet zu werden. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Reaktion des Radkraftreglers 7.