DE10132440A1

DE10132440A1 - System und Verfahren zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10132440A1
Application number: DE10132440A
Authority: DE
Inventors: Manfred Gerdes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-23
Also published as: US20040030477A1; US7079930B2; EP1406800A1; WO2003004330A1; JP2004521023A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit mehreren Einzelsystemen (12, 14, 16) für die Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs, wobei eine Managementeinrichtung (10) für das Management der Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einzelsysteme (12, 14, 16) vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Überwachen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit mehreren Einzelsystemen für die Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, bei dem das Fahrverhalten des Fahrzeugs mittels mehrerer Einzelsysteme beeinflusst wird.

Stand der Technik

Gattungsgemäße Systeme und gattungsgemäße Verfahren dienen insbesondere der Stabilisierung des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen. Es existieren bereits mehrere unterschiedliche Systeme, die auf der Basis unterschiedlicher Messgrößen und durch die Beeinflussung unterschiedlicher auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs wirkender Parameter arbeiten. Beispiele für derartige Systeme, die auch als Fahrdynamikregelungen bezeichnet werden, sind das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP), die "active body control" (ABC), eine Fahrwerksteuerung mit überlagertem stabilisierenden Eingriff (EAR), eine Vorderachslenkung mit überlagertem stabilisierendem Eingriff (EAS) oder auch eine Hinterachslenkung.

Da mehrere dieser Einzelsysteme in demselben Fahrzeug eingebaut sein können, ist es möglich, dass sich die stabilisierenden Eingriffe der Einzelsysteme in ihrer Wirkung überlagern. Somit tritt als typisches Problem eine Mehrgrößenregelung auf. Die Eingriffe der unterschiedlichen Einzelsysteme können sich positiv überlagern und auf diese Weise zu einem zu starken Summeneingriff führen; mit anderen Worten: es liegen mehrere redundante Eingriffe vor. Ebenfalls ist es möglich, dass eine negative Überlagerung stattfindet, so dass letztlich ein in seiner Wirkung zu geringer Eingriff in die Fahrstabilität vorliegt. Eine positive Überlagerung der Eingriffe führt in erster Linie zu einer unerwünschten Beeinträchtigung des Fahrkomforts. Bei einem negativen Überlagern der Eingriffe bleibt eine Wirkung der Fahrdynamikregelungen mitunter aus, was insbesondere ein Problem im Hinblick auf die Fahrsicherheit darstellt.

Um die Störungen bei den Regeleingriffen zwischen den Einzelsystemen zu unterdrücken wurde bereits vorgeschlagen, dass zwischen den Einzelsystemen Signale gezielt ausgetauscht werden beziehungsweise dass kritische Funktionsbereiche in einzelnen Systemen ausgeklammert werden. Auf diese Weise kann es zu einer Koexistenz der Systeme kommen, bei der sich die Wirkungen der Systeme nicht negativ beeinflussen. Der Summennutzen des gesamten Verbundsystems kann damit ebenso groß bleiben, wie die Summe der Einzelnutzen der Teilsysteme.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen System dadurch auf, dass eine Managementeinrichtung für das Management der Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einzelsysteme vorgesehen ist. Durch ein gezieltes Management der Stabilisierungsfunktionen der Einzelfunktionen wird es möglich, dass der Summennutzen größer wird als die Summe der Einzelnutzen. Dies kann so erfolgen, dass die Managementeinrichtung situationsabhängig die Wirkungen der Einzelsysteme beeinflusst. Somit wird die Fahrstabilität bei größtmöglichem Fahrkomfort und minimalem Geschwindigkeitsverlust aufrechterhalten. Auf diese Weise können die Einzelsysteme im Prinzip vollständig unabhängig voneinander agieren; das heißt: ohne einen Eingriff durch die Managementeinrichtung sind die Einzelsysteme in ihrer Wirkung voneinander unabhängig. Erst wenn eine unerwünschte Beeinflussung der Einzelsysteme erfolgen könnte, kann die Managementeinrichtung beeinflussend eingreifen. In diesem Zusammenhang ist insbesondere als Vorteil zu verzeichnen, dass bei einem Ausfall der Managementeinrichtung sichergestellt sein kann, dass die Einzelsysteme weiterhin ihre fahrstabilisierenden Wirkungen entfalten, was insbesondere im Hinblick auf die Fahrsicherheit nützlich ist. Ebenfalls können die Teilsysteme getrennt entwickelt und appliziert werden.

Bei besonders bevorzugten Systemen können als Einzelsysteme ESP, EAS, EAR und/oder ABC vorgesehen sein. Dabei handelt es sich um beispielhafte Einzelsysteme ohne Einschränkung der Allgemeinheit der vorliegenden Erfindung, die beliebige Einzelsysteme beinhalten kann.

Das System ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform dadurch weitergebildet, dass die Managementeinrichtung in einem Steuergerät realisiert ist, das über eine Schnittstelle mit Steuergeräten der Einzelsysteme kommuniziert. Eine solche Schnittstelle kann beispielsweise im Rahmen eines CAN-Systems realisiert sein. Die Managementeinrichtung kann über CAN oder eine andere Schnittstelle eine Information über die Aktivität der Einzelsysteme erhalten. Diese Information kann entweder direkt als wirksames Moment um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt beziehungsweise eine Kraft auf den Fahrzeugschwerpunkt formuliert sein. Ebenfalls kann sie als Mittlergröße dargestellt sein, die in der Managementeinrichtung auf Momentenbasis umgerechnet wird. Über die Schnittstelle, das heißt beispielsweise über CAN empfangen umgekehrt die Steuergeräte der Einzelsysteme Informationen von der Managementeinrichtung, so dass die Wirkungen der Einzelsysteme beeinflusst werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Managementeinrichtung in einem separaten Steuergerät realisiert. Die Managementeinrichtung ist also im Hinblick auf die Hardware unabhängig von den Steuergeräten der Einzelsysteme. Die Systeme können daher unabhängig voneinander entwickelt und appliziert werden.

Es kann aber auch nützlich sein, dass die Managementeinrichtung in einem oder mehreren Steuergerät(en) der Einzelsysteme realisiert ist. Die Steuergeräte der Einzelsysteme sind Hardware-Komponenten, die ohnehin zur Verfügung stehen. Durch die Realisierung der Managementeinrichtung innerhalb dieser Steuergeräte der Einzelsysteme kann somit der Hardware-Aufwand reduziert werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dieses dadurch weitergebildet, dass der Managementeinrichtung Istwerte und von den Einzelsystemen ermittelte Sollwerte eingegeben werden, dass aus den eingegebenen Werten die potentiellen Wirkungen der Einzelsysteme ermittelt werden und dass von der Managementeinrichtung Werte ausgegeben werden können, die die Wirkungen von Einzelsystemen beeinflussen. Die Managementeinrichtung wirkt somit präventiv auf eventuell unerwünschte Eingriffe. Die Sollwerte, die von den Einzelsystemen ermittelt werden, werden von der Managementeinrichtung erfasst und unter Berücksichtigung der den entsprechenden Größen zugeordneten Istwerte aufeinander abgestimmt. Somit können von der Managementeinrichtung Werte ausgegeben werden, so dass die Wirkungen der Einzelsysteme sinnvoll angepasst werden.

In diesem Zusammenhang ist es als besonders vorteilhaft zu verzeichnen, dass von der Managementeinrichtung Eingriffe von Einzelsystemen unterdrückt werden können. Bei dieser Variante arbeiten die Einzelsysteme vollkommen unabhängig voneinander, wenn von der Managementeinrichtung kein Eingriff vorgenommen wird. Dies hat beispielsweise Vorteile bei einem Ausfall der Managementeinrichtung. Die Einzelsysteme sind dann immer noch vollkommen funktionsfähig. Erst wenn Eingriffe von Einzelsystemen unterdrückt werden sollen, wird dies von der Managementeinrichtung vorgenommen. Dabei kann beispielsweise die Übertragung eines Quittungssignals ausreichend sein. Dieses gibt an, ob der von Einzelsystem vorgeschlagene stabilisierende Eingriff unterdrückt werden soll. Beispielsweise kann eine symbolische digitale 1 für die Unterdrückung beziehungsweise eine symbolische digitale beziehungsweise keine Signalübermittlung zur vollen Realisierung des stabilisierenden Eingriffes verwendet werden.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass eine Managementeinrichtung für das Management der Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einzelsysteme vorgesehen ist. Auf diese Weise werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems im Verfahren umgesetzt. Bei den nachfolgend angegebenen Ausführungsformen des Verfahrens sind ebenfalls die Vorteile und Besonderheiten der entsprechenden Systemausführungen zu verzeichnen.

Bei besonders bevorzugten Verfahrenen können als Einzelsysteme ESP, EAS, EAR und/oder ABC vorgesehen sein.

Das Verfahren ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform dadurch weitergebildet, dass die Managementeinrichtung in einem Steuergerät realisiert ist, das über eine Schnittstelle mit Steuergeräten der Einzelsysteme kommuniziert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Managementeinrichtung in einem separaten Steuergerät realisiert.

Es kann aber auch nützlich sein, dass die Managementeinrichtung in einem oder mehreren Steuergerät(en) der Einzelsysteme realisiert ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dieses dadurch weitergebildet, dass der Managementeinrichtung Istwerte und von den Einzelsystemen ermittelte Sollwerte eingegeben werden, dass aus den eingegebenen Werten die potentiellen Wirkungen der Einzelsysteme ermittelt werden und dass von der Managementeinrichtung Werte ausgegeben werden können, die die Wirkungen von Einzelsystemen beeinflussen.

In diesem Zusammenhang ist es als besonders vorteilhaft zu verzeichnen, dass von der Managementeinrichtung Eingriffe von Einzelsystemen unterdrückt werden können.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch ein gezieltes Management der Stabilisierungsfunktionen von Einzelsystemen der Summennutzen der Systeme größer sein kann als die Summe der Einzelnutzen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass situationsabhängig störende Eingriffe ausgeblendet werden, während sinnvolle Eingriffe gezielt gemeinsam zugelassen werden. Die Teilsysteme können unabhängig voneinander entwickelt und appliziert werden, wobei lediglich die Möglichkeit eines Informationsaustausches sichergestellt sein muss. Ebenso können beliebige Ausbaustufen innerhalb einer Fahrzeugpalette realisiert werden. Zu beachten ist die korrekte Behandlung der Schnittstellen in allen beteiligten Steuergeräten. Für den gemeinsamen Betrieb aller Einzelsysteme im Fahrzeug ist auf diese Weise die Entwicklung und die Applikation der Managementeinrichtung maßgeblich.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Fahrstabilitätsmanagements;

Fig. 3 eine µ-Schlupfkurve für ein Reifenmodell in Reifenlängsrichtung;

Fig. 4 eine µ-Schlupfkurve für ein Reifenmodell in Reifenquerrichtung;

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Winkelbeziehungen der Reifenkräfte;

Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Reifenkraftberechnung für bidirektionale Beanspruchung;

Fig. 7 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung einer Reifenkraft und einer Reifenkraftänderung bei einem ESP-Längskrafteingriff;

Fig. 8 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung einer Reifenkraft und einer Reifenkraftänderung bei einem EAS-Seitenkrafteingriff;

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung eines Fahrzeugmodells zur Berechnung der Drehmomente um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt;

Fig. 10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung von Momenten auf den Fahrzeugschwerpunkt um die Hochachse;

Fig. 11 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Schwerpunktmomentes durch Summation;

Fig. 12 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Schwerpunktmomentes durch Summation bei ESP-Längskrafteingriff;

Fig. 13 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Schwerpunktmomentes durch Summation bei EAS-Seitenkrafteingriff;

Fig. 14 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Bildung von Eingriffsmomenten bei ESP und EAS für eine Eingriffsbewertung; und

Fig. 15 ein Flussdiagramm zur Erläuterung von Priorisierung, Bewertung und Auswahl stabilisierender Eingriffe.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Systems. In dem Blockdiagramm sind Funktionseinheiten dargestellt und Pfeile, die Signale zwischen den einzelnen Funktionseinheiten symbolisieren. Einzelsignale sind durch Pfeile mit einer einzigen Linie symbolisiert. Signalvektoren sind durch Pfeile mit mehreren Linien symbolisiert. Beispielhaft sind drei Einzelsysteme 12, 14, 16 angegeben. Ein ESP-Steuergerät 12, ein EAS-Steuergerät 14 und ein EAR-Steuergerät 16 kommunizieren jeweils über CAN 18 gemäß gültiger Protokollvereinbarung mit einem Fahrstabilitätsmanagement- Steuergerät 10. Das Fahrstabilitätsmanagement- Steuergerät 10 ist vorliegend als getrenntes Steuergerät dargestellt. Ebenso ist es möglich, eines der vorhandenen Steuergeräte 12, 14, 16 mit den Aufgaben des Fahrstabilitätsmanagement-Steuergerätes 10 stärker auszulasten. Die Steuergeräte 12, 14, 16 der Einzelgeräte übergeben Informationen an das Fahrstabilitätsmanagement- Steuergerät 10, das heißt insbesondere Werte, die für beabsichtigte Eingriffe auf die Fahrdynamik Einfluss haben. Das Fahrstabilitätsmanagement-Steuergerät 10 übergibt wiederum Werte an die Steuergeräte 12, 14, 16 der Einzelsysteme, beispielsweise eine 0 zum Freigeben der Wirkung der Steuergeräte 12, 14, 16 der Einzelsysteme und eine 1 zum Sperren der jeweiligen Wirkungen. Diese Wirkungen bestehen beispielsweise in einer Beeinflussung einer Bremsanlage 20, einer Lenkung 22 beziehungsweise eines Fahrwerks 24 über entsprechende Aktuatorik 26.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Fahrstabilitätsmanagements. In dem Blockdiagramm sind Funktionseinheiten dargestellt und Pfeile, die Signale zwischen den einzelnen Funktionseinheiten symbolisieren. Einzelsignale sind durch Pfeile mit einer einzigen Linie symbolisiert. Signalvektoren sind durch Pfeile mit mehreren Linien symbolisiert. Über den Eingang 28 einer CAN-Schnittstelle werden verschiedene Werte an das Fahrstabilitätsmanagement übergeben. Bei diesen Werten handelt es sich beispielsweise um einen stabilisierenden Radsollschlupf durch ESP 40 und um einen überlagerten Lenkwinkel an der Vorderachse zur Stabilisierung durch EAS 42. Weiterhin werden Informationen aus Teilsystemen 44 übergeben. Dabei kann es sich insbesondere um die folgenden Größen handeln: Schlupf pro Rad, Fahrzeuggeschwindigkeit, Querbeschleunigung, Fahrerlenkwinkel, Lenkwinkel am Rad, Fahrpedalstellung, Fahrerbremsdruck, Schräglaufwinkel der Vorder- beziehungsweise Hinterachse, Radaufstandskräfte und Reibwert.

Als weitere Größe wird über den Eingang 28 der CAN- Schnittstelle ein Differenzmoment auf den Fahrzeugschwerpunkt um die Hochachse durch einen stabilisierenden Fahrwerkseingriff durch EAR 46 übergeben.

Die Informationen 40, 42, 44 werden einer Einheit 32 zur Berechnung der Längs- und Querkraft sowie deren Änderungen am Fahrzeugreifen aus physikalischen Modellen der Reifencharakteristik übergeben. Aus der Berechnung in der Einheit 32 folgen Informationen betreffend die Reifenlängskräfte und deren Änderungen durch Längskrafteingriff 48 und betreffend die Reifenquerkräfte und deren Änderungen durch Seitenkrafteingriff 50. Die Informationen 48 werden einer Einheit 34 zur Berechnung von Momenten und deren Änderungen um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt aufgrund eines ESP-Eingriffes übergeben. Die Informationen 50 werden einer Einheit 36 zur Berechnung von Momenten und deren Änderungen um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt aufgrund eines EAS- Eingriffes übergeben. Die Ausgangsgröße der Einheit 34 ist ein Differenzmoment auf den Fahrzeugschwerpunkt um die Hochachse durch einen stabilisierenden Bremseneingriff 52. Die Ausgangsinformation der Einheit 36 ist ein Differenzmoment auf den Fahrzeugschwerpunkt um die Hochachse durch einen stabilisierenden Vorderachsen- Lenkeingriff 54. Die letztgenannten Informationen 52, 54 werden einer Einheit zur Priorisierung, Bewertung und Auswahl stabilisierender Eingriffe 38 übergeben. Die Ausgangsgrößen der Einheit 38 sind Anweisungen zum Unterdrücken eines Längskrafteingriffes 56, eines Seitenkrafteingriffes 58 beziehungsweise eines Normalkrafteingriffes 60, welche in Abhängigkeit der Ergebnisse der Einheit 38 über den Ausgang der CAN-Schnittstelle 30 ausgegeben werden.

Das Differenzmoment auf den Schwerpunkt um die Hochachse durch einen stabilisierenden Fahrwerkseingriff durch EAR 46 wird direkt der Einheit 38 zur Priorisierung, Bewertung und Auswahl stabilisierender Eingriffe eingegeben und von dieser berücksichtigt.

Zusammenfassend werden somit in der Einheit gemäß Fig. 2 die ankommenden Signale, möglicherweise umgerechnet auf ein Drehmoment bezogen auf die Fahrzeughochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt, als Fahrstabilitätseingriff interpretiert, aufsummiert, gewichtet und verglichen. Ferner wird die/der zu unterdrückende Eingriff(e) ausgewählt und zurückgemeldet. Beispielhaft wird in der Darstellung gemäß Fig. 2 angenommen, dass das ESP den überlagerten Sollschlupf für jedes Rad als kennzeichnende Größe für den Fahrstabilitätseingriff übergibt. Weitere oder andere Größen sind denkbar und möglich. Beim EAS wurde angenommen, dass der überlagerte Lenkwinkel, der stabilisierend auf das Fahrzeug einwirken soll, als Übergabegröße dient. Weitere oder andere Größen sind denkbar und möglich. Beim EAR wurde angenommen, dass im EAR-Steuergerät unmittelbar das stabilisierende Moment auf den Fahrzeugschwerpunkt bezüglich Hochachse aufgrund der dort gewünschten beziehungsweise geplanten Bestätigung der EAR-Aktuatorik ermittelt und übermittelt wurde und somit im Fahrmanagementsteuergerät direkt zur Verfügung steht. Auch hier sind weitere oder andere Größen denkbar und möglich.

Fig. 3 zeigt eine µ-Schlupfkurve für ein Reifenmodell in Reifenlängsrichtung. Es sind schematisierte Reifenkennlinien in Längsrichtung und eine denkbare Approximation in Abhängigkeit vom Reifenlängsschlupf und Fahrbahnreibwert angegeben, wobei die gesetzten Parameter und diese Kennlinien beispielhaft für viele mögliche Realisierungen des Zusammenhangs zwischen Reifenlängskraft, Reifenlängsschlupf und Fahrbahnreibwert stehen. Auf der Hochachse ist die Radlängskraft µ aufgetragen, welche definiert ist als

µ = F_LRad/F_Nrad,

das heißt als Quotient aus Radlängskraft und Radnormalkraft. Auf der vertikalen Achse ist der Schlupf Sl aufgetragen. Zur Approximation der Längskräfte werden die folgenden Gleichungen verwendet:

wobei: g = 9,81 m/s²,
a_x, a_y: Beschleunigung in Längs- beziehungsweise Querrichtung.

Da bei beschleunigungsfreier Fahrt in Längs- und Querrichtung keine Signale zur obigen Berechnung des ausgenutzten Reibwertes vorliegen, würde in diesem Fall ein Reibwert µ = 0,0 angegeben werden. Um Probleme mit solchen Nullwerten auszuschließen, wird der Wertebereich des Reibwertes auf µ_Min = 0,1 begrenzt. Als oberer Grenzwert kann beispielsweise µ_Max = 1,0 verwendet werden. Ebenfalls wäre eine Begrenzung auf höhere Werte denkbar.

Die Kennwerte für die Approximation der Längskräfte werden wie folgt berechnet, wobei Kl' einen Kraftgradienten bezeichnet und die angegebenen Zahlenwerte vorzugsweise einstellbar sind:
Sl'(µ) ≍ 0,04 + 0,08.µ
Kl'(µ) ≍ 1,00 + 12,0.µ
Sl" ≍ 0,70%

Die eigentliche Approximation der Längskräfte unter der Verwendung von Sl als Eingangsinformation erfolgt dann für Sl < Sl'(µ) gemäß der Beziehung:

F_L = Fn.Kl'(µ).Sl.

Andernfalls wird die Längskraft F_L nach der folgenden Beziehung bestimmt:

F_L = Fn.Kl'(µ).Sl'.(Sl' + Sl")/(Sl + Sl").

Durch die zweite Berechnungsart von F_L wird der Abfall der Kennlinie bei hohem Schlupf Sl berücksichtigt.

Im Zusammenhang mit den obigen Berechnungen ist darauf hinzuweisen, dass der Reibwert auf den Fahrzeugschwerpunkt bezogen wird. Hierdurch werden ungleiche Reibwerte auf der rechten beziehungsweise der linken Fahrzeugseite durch Mittelwertbildung berücksichtigt.

Fig. 4 zeigt eine µ-Schlupfkurve für ein Reifenmodell in Reifenquerrichtung. Auf der Hochachse des Diagramms ist die Radseitenkraft aufgetragen, welche als

µ = F_SRad/F_NRad

definiert ist, das heißt als Quotient aus Radseitenkraft und Radnormalkraft.

Auf der Rechtsachse des Diagramms ist der Schräglaufparameter α aufgetragen.

Zur Bestimmung der Reibwertinformation wird auf die Ausführungen zu Fig. 3 verwiesen.

Die Einstellparameter können auf der Grundlage der nachfolgenden Gleichungen ermittelt werden, wobei auch hier die Zahlenwerte vorzugsweise einstellbar sind:
α'(µ) ≍ 0,80 + 4,00.µ
ks'(µ) ≍ 0,11 + 0,17.µ
α" ≍ 30°

Die eigentliche Approximation findet dann nach den folgenden Gleichungen statt, wobei wiederum zwischen zwei Fällen zu unterscheiden ist. Im ersten Fall gilt α < α'(µ). Die Seitenkraft wird dann nach der folgenden Gleichung berechnet:

F_S(µ, α) = ks'(µ).α.F_N.

In anderen Fällen wird die Seitenkraft nach der folgenden Gleichung berechnet:

F_S(µ, α) = ks'(µ).α'.F_N.(α' + α")/(α + α").

Im zweiten Fall wird das Abfallen der Seitenkraft bei hohen Werten von α berücksichtigt.

Bei kleinen Werten von α kann weiterhin die folgende Approximation vorgenommen werden:

F_S(µ, α) ≍ ks'(µ).Fn.δ = ΔF_S(µ).δ.

Im Hinblick auf die ungleichen Reibwerte zwischen rechter und linker Fahrzeugseite wird wiederum auf die Ausführungen zu Fig. 3 verwiesen.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Winkelbeziehungen der Reifenkräfte. Die Reifenlängskräfte F_L(Sl, µ, F_N) und F_S (α, µ, F_N) des Reifens 70, welche durch den Reibwert µ und den den Reibwert µ ausnutzenden Längsschlupf Sl beziehungsweise durch den Reibwert µ und den Reifenschräglauf α bestimmt werden, addieren sich quadratisch zur Reifengesamtkraft

Nimmt man an, dass sich die Reifenkennlinien in Längs- und Querrichtung im linearen Bereich befinden, dass also kleiner Schlupf und kleiner Schräglauf vorliegen, so lassen sich Schlupf und Schräglauf in Fig. 5 in der dargestellten Weise eintragen. Auf diese Weise lässt sich aus Schlupf Sl und Schräglauf α_Sl der Kraftwinkel δ zu

tan(δ) = F_S/F_L = α_Sl/Sl

definieren. Aufgrund der auftretenden Nichtlinearitäten stimmt diese Beziehung für große Werte von Schlupf und Schräglauf nicht exakt, reicht aber in ihrer Güte bei vielen Anwendungen für die hier notwendige Abschätzung aus.

Auf diese Weise lässt sich aus einer vorgegebenen Radkraft F_R eine Fahrzeuglängskraft F_L abschätzen zu

F_L = F_R.Sl/λ

und die Reifenquerkraft F_S zu

F_S = F_R.α_Sl/λ.

Diese Gleichungen lassen sich relativ einfach mit der in der Fig. 5 eingetragenen Längsschlupfäquivalente λ verwirklichen, wobei Nulldivisionen gesondert behandelt werden müssen.

Ausgehend von den Reifenkraftmodellen, die anhand der Fig. 4 und 5 erläutert wurden, ist die Bestimmung der Längskraftbelastung und der Querkraftbelastung eines Reifens prinzipiell möglich. Die genannten Modelle gehen jedoch von einer monodirektionalen Kraftwirkung aus. Die Überlagerung bei bidirektionalen Kraftwirkungen muss gesondert behandelt werden. Wird versucht, die Längskraft und die Querkraft gesondert zu bestimmen und nachträglich zu überlagern, so können durch die nicht eindeutige Zuordnung der Reifenkräfte zum Schräglauf beziehungsweise Schlupf durch das Maximum der Kurven bei mittelgroßen Werten problematische Effekte in der Kraftauswertung entstehen.

Dies kann unter der weitgehend gültigen Annahme symmetrischen Reifenverhaltens in Längsrichtung und Querrichtung beispielsweise durch folgendes Vorgehen vermieden werden:

- Die maximal übertragbare Reifenkraft wird mit µ.F_N angenommen.
- Der Schräglaufschlupf und der Längsschlupf werden quadratisch zu einer Längsschlupfäquivalente λ überlagert.
- Der Verlauf dieser resultierenden Reifenkraft erfolgt aus einem ähnlichen Kennlinienmodell, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 erläutert wurde.
- Es erfolgt eine Aufspaltung der Reifenkraft in Längskraftkomponenten und Querkraftkomponenten anhand von Winkelbeziehungen, wobei die Aufspaltung auf dem Schlupf und dem Schräglauf basiert.

Die Approximation der Reifenkräfte erfolgt anhand der nachfolgenden Gleichungen. Die Reibwertinformation wird wiederum so gebildet, wie es anhand von Fig. 3 erläutert wurde.

Es wird mit den folgenden Kennwerten gearbeitet, wobei die Zahlenwerte wiederum einstellbar sind:
P_K_λ1 ≍ 0,80 [%]
P_K_λ2 ≍ 4,00 [%]
P_K_λ3 ≍ 30,11 [-]
P_K_λ4 ≍ 0,17 [-]
P_K_λ5 ≍ 70,0 [%]

Eine Approximation erfolgt nach den folgenden Gleichungen, aufgeteilt in zwei Fälle:

Erster Fall:
λ < λ'(µ).

In diesem Fall wird die Seitenkraft nach der folgenden Gleichung berechnet:

F_S(µ, λ) = ks'(µ).λ.Fn.

Im zweiten Fall, das heißt λ ≥ λ'(µ), erfolgt die Berechnung wie folgt:

F_S(µ, λ) = k_λ'(µ).λ'.Fn.(λ' + λ")/(λ + λ").

Der zweite Fall realisiert einen Abfall der Seitenkraft bei hohen Werten der Längsechlupfäquivalente λ.

Die Umrechnung auf die Längskraft erfolgt dann nach der Gleichung

F_L(µ, λ, Sl) = F_S(µ, λ).Sl/λ.

Die Umrechnung auf die Querkraft erfolgt nach

F_L(µ, λ, Sl) = F_S(µ, λ).α_Sl/λ.

Zu den Ausführungen im Hinblick auf ungleiche Reibwerte zwischen rechter und linker Fahrzeugseite wird auf die Ausführungen zu Fig. 3 verwiesen.

Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Reifenkraftberechnung für bidirektionale Beanspruchung. Zunächst wird die Bedeutung der einzelnen Verfahrensschritte angegeben. 3201: Start
3202: P_K_λl = 0,80 . . . [%] Parameter 1 für Bestimmung der Lage des Maximums
P_K_λ2 = 4,00 . . . [%] Parameter 2 für Bestimmung der Lage des Maximums
P_K_λ3 = 0,11 . . . [-] Parameter 3 für Bestimmung der Steigung aus Ursprung
P_K_λ4 = 0,17 . . . [-] Parameter 4 für Bestimmung der Steigung aus Ursprung
P_K_λ5 = 70,0 . . . [%] Parameter 5 für Bestimmung des Abfalls bei hohen Werten
P_K_αSl = 100,0/45,0 . . . [%/°] Umrechnungsfaktor von Schräglauf zu Schlupf
3203: α_Sl = α.P_K_α _Sl . . . Umrechnung Schräglauf in Längsschlupfäquivalente
λ = S_QRT{α_Sl ² + Sl²} . . . Schlupf und Längsschlupf quadratisch addieren
λ' = P_K_λ ₁ + P_K_λ ₂.µ . . . Reifenkraftmaximum abhängig von Längsschlupfäquivalente
K_λ = P_K_λ ₃ + P_K_λ ₄.µ . . . Reifenkraftgradient bzgl. Ursprung Längsschlupfäquivalente
λ" = P_K_λ ₅ . . . def. Reifenkraftabfall ab Maximum bzgl. Längsschlupfäquivalente
3204: λ < λ' . . . Längsschlupfäquivalente kleiner als Wert bei maximaler Reifenkraft?
3205: F_R = F_N.K_λ.λ'.(λ" + λ')/(λ + λ") . . . Reifengesamtkraft ab -maximum bzgl. Längsschlupfäquivalente
3206: F_R = F_N.K_λ.λ . . . Reifengesamtkraft bis -maximum bzgl. Längsschlupfäquivalente
3207: λ = = 0 . . . Längsschlupfäquivalente gleich = 0.0?
3208: F_S = 0,0 . . . Reifenquerkraft
F_L = 0,0 . . . Reifenlängskraft
3209: F_S = F_R.α_Sl/λ . . . Reifenquerkraft
F_L = F_R.Sl/λ . . . Reifenlängskraft
3210: Ende

Nach dem Start in Schritt 3201 werden in Schritt 3202 Parameter für die Reifenkraftbestimmung gesetzt. In Schritt 3203 werden unter Verwendung der Parameter aus Schritt 3202 weitere Größen berechnet, die in den Schritten 3204 bis 3210 Verwendung finden können. In Schritt 3204 wird zunächst festgestellt, ob die Längsschlupfäquivalente kleiner als der Wert bei maximaler Reifenkraft ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 3206 die Reifengesamtkraft nach der dort angegebenen Beziehung berechnet. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 3205 eine andere dort angegebene Beziehung zur Berechnung der Reifengesamtkraft benutzt. In Schritt 3207 wird dann geprüft, ob die Längsschlupfäquivalente gleich Null ist. Ist dies der Fall, so werden unter Vermeidung einer Division durch Null die Reifenquerkraft F_S und die Reifenlängskraft F_L auf Null gesetzt. Ist dies nicht der Fall, das heißt die Längsschlupfäquivalente ist ungleich Null, so werden die Reifenquerkraft und die Reifenlängsltraft gemäß den dort angegebenen Beziehungen berechnet. In Schritt 3210 endet das Verfahren gemäß Fig. 6.

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung einer Reifenkraft und einer Reifenkraftänderung bei einem ESP-Längskrafteingriff. Bezüglich eines ESP- Eingriffes gilt der Schräglaufwinkel an der Vorder- und Hinterachse als bekannte aber vorgegebene Größe, wobei in den Radschlupf zur Längskraftvariation eingegriffen werden kann. Das Flussdiagramm gemäß Fig. 7 zeigt die Berechnung der aktuellen Radkräfte und der Radkraftänderungen aufgrund des ESP-Eingriffes. Dieser Algorithmus muss für jedes Rad durchlaufen werden. Zunächst wird die Bedeutung der einzelnen Schritte angegeben. 3211 Start
3212 Sl = SlRad . . . Längsschlupf des betrachteten Rades
3213 α = αRad . . . Schräglaufwinkel des Rades
3214 Aufruf des Reifenkraftmodells als Funktion von Sl, α
3215 F_SRad = F_S . . . Seitenkraft ablegen
F_LRad = F_L . . . Längskraft ablegen
3216 Sl = Sl + SlRadEsp . . . Längsschlupfeingriff für Rad
3217 Aufruf des Reifenkraftmodells als Funktion von Sl, α
3218 ΔF_SESPRad = F_SRad - F_S . . . Seitenkraftänderung ablegen
ΔF_LESPRad = F_LRad - F_L . . . Längskraftänderung ablegen
3219 Ende

Nach dem Start der Berechnung in Schritt 3211 wird in Schritt 3212 der Längsschlupf eines betrachteten Rades ermittelt. Nachfolgend wird in Schritt 3213 der Schräglaufwinkel des Rades ermittelt. In Schritt 3214 wird das Reifenkraftmodell als Funktion der ermittelten Parameter Sl und α aufgerufen. In Schritt 3215 werden die ermittelte Seitenkraft und die ermittelte Längskraft als Parameter F_SRad beziehungsweise F_LRad abgelegt. In Schritt 3216 wird der Längsschlupfeingriff für das Rad berücksichtigt. In Schritt 3217 wird wiederum das Reifenkraftmodell als Funktion der neuen Parameter Sl und α aufgerufen. In Schritt 3218 werden dann durch Differenzbildung die Seitenkraftänderung und die Längskraftänderung ermittelt und abgelegt. In Schritt 3219 endet die Berechnung der Reifenkraft für das betrachtete Rad.

Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung einer Reifenkraft und einer Reifenkraftänderung bei einem EAS-Seitenkrafteingriff. Bezüglich eines EAS- Eingriffes gilt der Radschlupf an der Vorderachse und der Hinterachse als bekannte aber vorgegebene Größe, wobei in den Schräglaufwinkel zumindest an der Vorderachse zur Seitenkraftvariation eingegriffen werden kann. Das Flussdiagramm gemäß Fig. 8 zeigt die Berechnung der aktuellen Radkräfte und der Radkraftänderungen aufgrund des EAS-Eingriffes. Die Schräglaufwinkeleingriffe durch EAS werden radindividuell gespeichert und für die Hinterräder mit Null belegt. Hierdurch kann der anhand von Fig. 8 erläuterte Algorithmus für alle Räder gleich durchlaufen werden und somit auch für Fahrzeuge mit einer aktiven Hinterachslenkung mit entsprechenden Signalbelegungen. Der nachfolgend erläuterte Algorithmus muss für jedes Rad durchlaufen werden. Zunächst wird die Bedeutung der in Fig. 8 gezeigten Verfahrensschritte angegeben. 3220 Start
3221 Sl = SlRad . . . Längsschlupf des betrachteten Rades
3222 α = αRad . . . Schräglaufwinkel des Rades
3223 Aufruf des Reifenkraftmodells als Funktion von Sl, α
3224 F_SRad = F_S . . . Seitenkraft ablegen
F_LRad = F_L . . . Längskraft ablegen
3225 α = α + αRadEas . . . Längsschlupfeingriff des Rades
3226 Aufruf des Reifenkraftmodells als Funktion von Sl, α
3227 ΔF_SEASRad = F_SRad - F_S . . . Seitenkraftänderung ablegen
ΔF_LEASRad = F_LRad - F_L . . . Längskraftänderung ablegen
3228 Ende

In Schritt 3220 startet die Berechnung der Reifenkraft und der Reifenkraftänderung für den EAS- Längskrafteingriff. In Schritt 3221 wird der Längsschlupf des betrachteten Rades als Variable Sl abgelegt. In Schritt 3222 wird der Schräglaufwinkel des Rades als Variable α abgelegt. In Schritt 3223 wird unter Verwendung der abgelegten Parameter Sl und α das Reifenkraftmodell aufgerufen. In Schritt 3224 werden die Seitenkraft und die Längskraft des Rades abgelegt. Nachfolgend wird in Schritt 3225 ein Längsschlupfeingriff des Rades berücksichtigt und eine neue Variable α abgelegt. In Schritt 3226 wird wiederum das Reifenkraftmodell als Funktion der nun vorhandenen Parameter Sl und α aufgerufen. Im Anschluss daran wird im Schritt 3227 durch Differenzbildung eine Seitenkraftänderung berechnet und abgelegt. Ebenfalls wird durch Differenzbildung eine Längskraftänderung berechnet und nachfolgend abgelegt. In Schritt 3228 endet das in Fig. 8 dargestellte Verfahren.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Fahrzeugmodells zur Berechnung der Drehmomente um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt. Die in Fig. 9 dargestellten Symbole haben die folgenden Bedeutungen:
δ: Lenkwinkel, bei EAS nur Vorderachse
α_H: Reifenschräglaufwinkel Hinterachse
α_V: Reifenschräglaufwinkel Vorderachse
ω: Fahrzeuggiergeschwindigkeit
β: Fahrzeugschwimmwinkel
vFz: Fahrzeuggeschwindigkeit geradeaus
F_Lxy: Reifenlängskraft an Achse x (vorne/hinten) und Seite y (rechts/links)
F_Sxy: Reifenquerkraft an Achse x (vorne/hinten) und Seite y (rechts/links)

Zur Vereinfachung wird angenommen, dass der Fahrzeugschwimmwinkel und die Reifenschräglaufwinkel klein sind und damit eine Aufspaltung der Kräfte in Sinus- und Cosinusanteile ohne hohen Genauigkeitsverlust unterlassen werden darf. Es ergibt sich für die Momente aus Längskraft (Index L) und Querkraft (Index S):
M_L = -F_L.SW/2 für Räder links
M_L = F_L.SW/2 für Räder rechts
M_S = -F_S.lSpV für Vorderachse
M_S = F_S.lSpH für Hinterachse

Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung von Momenten auf den Fahrzeugschwerpunkt um die Hochachse. Anhand der ermittelten Quer- und Längskraftbelastung des Reifens kann zusammen mit den wirksamen Hebelarmen das Moment auf den Fahrzeugschwerpunkt durch das jeweilige Rad sowie die Änderung dieses Momentes aus den Änderungen der Kräfte durch die Eingriffe des ESP und des EAS ermittelt werden. Diese ermittelten Werte lassen sich für alle Räder aufsummieren, was anhand von Fig. 10 erläutert wird. Zunächst wird die Bedeutung der in Fig. 10 dargestellten Schritte angegeben: 3501 Start
3502 Rad = = VL OR Rad = = VR . . . Rad befindet sich an Vorderachse
3503 M_S = F_S.lSpH . . . Moment auf Fahrzeugschwerpunkt durch Seitenkraft an Hinterachse
3504 M_S = -F_S.lSpV . . . Moment auf Fahrzeugschwerpunkt durch Seitenkraft an Vorderachse
3505 Rad = = VL OR Rad = = HL . . . Rad befindet sich links
3506 M_L = F_L.SW/2 . . . Moment auf Fahrzeugschwerpunkt durch Längskraft rechts
3507 M_L = -F_L.SW/2 . . . Moment auf Fahrzeugschwerpunkt durch Längskraft links
3508 M_Sp = M_L + M_S . . . Momentenanteil auf Fahrzeugschwerpunkt durch dieses Rad
3509 Ende

Nach dem Start des Programmflusses in Schritt 3501 wird in Schritt 3502 ermittelt, ob sich das Rad an der Vorderachse befindet. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 3504 das Moment auf den Fahrzeugschwerpunkt durch die Seitenkraft an der Vorderachse berechnet. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 3503 das Moment auf den Fahrzeugschwerpunkt durch die Seitenkraft an der Hinterachse berechnet.

Nachfolgend wird in Schritt 3505 ermittelt, ob sich das Rad auf der linken Fahrzeugseite befindet. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 3507 das Moment auf den Fahrzeugschwerpunkt durch eine Längskraft auf der linken Seite ermittelt. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 3506 das Moment auf den Fahrzeugschwerpunkt durch eine Längskraft auf der rechten Seite ermittelt.

Nachfolgend wird in Schritt 3508 der Momentanteil auf den Fahrzeugschwerpunkt durch das betrachtete Rad durch Addition der in den Schritten 3503 beziehungsweise 3504und 3506 beziehungsweise 3507 ermittelten Momente ermittelt. In Schritt 3509 endet der Programmfluss.

Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Schwerpunktmomentes durch Summation. Zunächst wird die Bedeutung der in Fig. 11 gezeigten Verfahrensschritte angegeben. 3510 Start
3511 M_Gier = 0,0 . . . Defaultbelegung für Schwerpunktsmoment
3512 F_L = F_LRad_VL
F_S = F_SRad_VL . . . vorne links
3513 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3514 M_Gier = M_Gier + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3515 F_L = F_LRad_VR
F_S = F_SRad_VR . . . vorne rechts
3516 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3517 M_Gier = M_Gier + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3518 F_L = F_LRad_HL

F_S = F_SRad_HL . . . hinten links
3519 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3520 M_Gier = M_Gier + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3521 F_L = F_LRad_HR
F_S = F_SRad_HR . . . hinten rechts
3522 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3523 M_Gier = M_Gier + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3524 Ende

In Schritt 3510 startet die Summation aller Räder für das Schwerpunktmoment. Daraufhin wird in Schritt 3511 ein Auslassungswert für das Schwerpunktsmoment festgelegt. In Schritt 3512 werden die Längskraft und die Seitenkraft des Rades vorne links auf die weiter zu verarbeitenden Variablen abgelegt.

In Schritt 3513 werden diese bei der Bestimmung des Momentes um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt verwendet. In Schritt 3514 wird das Giermoment aus der Summation der Schwerpunktsmomente berechnet.

In den Schritten 3515 bis 3517 wird für das Rad vorne rechts das anhand der Schritte 3512 bis 3514 für vorne links erläuterte Verfahren wiederholt. Danach wird das Verfahren in den Schritten 3518 bis 3520 für die Räder hinten links wiederholt. Im Anschluss an die Berechnung für das Rad hinten links wird das Verfahren in der gleichen Weise für das Rad hinten rechts in den Schritten 3521 bis 3523 durchgeführt. In Schritt 3524 endet der Ablauf.

Fig. 12 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Schwerpunktmomentes durch Summation bei ESP-Längskrafteingriff. Wiederum wird zunächst die Bedeutung der in Fig. 12 gezeigten Verfahrensschritte angegeben. 3401 Start
3402 M_GiE_SP = 0,0 . . . Defaultbelegung für Schwerpunktsmoment
3403 F_L = F_LRad_VL-ΔF_LESPRad_VL
F_S = F_SRad_VL-ΔF_SESPRad_VL . . . vorne links
3404 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3405 M_GiE_SP = M_GiE_SP + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3406 F_L = F_LRad_VR-ΔF_LESPRad_VR
F_S = F_SRad_VR-ΔF_SESPRad_VR . . . vorne rechts
3407 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3408 M_GiE_SP = M_GiE_SP + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3409 F_L = F_LRad_HL-ΔF_LESPRad_HL
F_S = F_SRad_HL-ΔF_SESPRad_HL . . . hinten links
3410 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3411 M_GiE_SP = M_GiE_SP + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3412 F_L = F_LRad_HR-ΔF_LESPRad_HR
F_S = F_SRad_HR-ΔF_SESPRad_HR . . . hinten rechts
3413 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3414 M_GiE_SP = M_GiE_SP + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3415 Ende

In Schritt 3401 beginnt der Verfahrensablauf. In Schritt 3402 wird zunächst der Auslassungswert für das Schwerpunktsmoment auf den Wert Null festgelegt. Nachfolgend wird in Schritt 3403 aus der Radlängskraft am Rad Vorne links und der für dieses Rad ermittelten Längskraftänderung ein Wert berechnet, der auf die Variable für die Längskraft abgelegt wird. Weiterhin wird aus entsprechenden Größen der Wert für die Variable F_S bestimmt. In Schritt 3404 wird das Moment um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt unter Verwendung der in Schritt 3403 festgelegten Größen ermittelt. In Schritt 3405 wird das Giermoment durch Summation der Schwerpunktsmomente berechnet.

In den Schritten 3406 bis 3408 werden die Schritte 3403 bis 3405, die dort für das Rad vorne links durchgeführt wurden, für das Rad vorne rechts durchgeführt. Danach wird in den Schritten 3409 bis 3411 das Verfahren für das Rad hinten links durchgeführt. Schließlich wird in den Schritten 3412 bis 3414 das Verfahren für das Rad hinten rechts durchgeführt. In Schritt 3415 endet der Ablauf dieses Programmflusses.

Fig. 13 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Schwerpunktmomentes durch Summation bei EAS-Seitenkrafteingriff.

Zunächst wird die Bedeutung der in Fig. 13 gezeigten Verfahrensschritte angegeben. 3601 Start
3602 M_GiE_AS = 0,0 . . . Defaultbelegung für Schwerpunktsmoment
3603 F_L = F_LRad_VL-ΔF_LEASRad_VL
F_S = F_SRad_VL-ΔF_SEASRad_VL . . . vorne links
3604 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3605 M_GiE_AS = M_GiE_AS + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3606 F_L = F_LRad_VR-ΔF_LEASRad_VR
F_S = F_SRad_VR-ΔF_SEASRad_VR . . . vorne rechts
3607 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3608 M_GiE_AS = M_GiE_AS + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3609 F_L = F_LRad_HL-ΔF_LEASRad_HL
F_S = F_SRad_HL-ΔF_SEASRad_HL . . . hinten links
3610 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3611 M_GiE_AS = M_GiE_AS + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3612 F_L = F_LRad_HR-ΔF_LEASRad_HR
F_S = F_SRad_HR-ΔF_SEASRad_HR . . . hinten rechts
3613 Aufruf der Bestimmung Moment um Hochachse auf Fahrzeugschwerpunkt
3614 M_GiE_AS = M_GiE_AS + M_Sp . . . Giermoment aus Summation Schwerpunktsmomente
3615 Ende

Nach dem Start der Routine in Schritt 3601 wird in Schritt 3602 ein Auslassungswert für das Schwerpunktsmoment von Null festgesetzt. Danach wird aus der Längskraft und der ermittelten Längskraftänderung die für die Bestimmung des Momentes um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt verwendete Längskraft ermittelt. In gleicher Weise wird aus entsprechenden Werten die Seitenkraft ermittelt. In Schritt 3604 findet ein Aufruf der Bestimmung des Momentes um die Hochachse auf den Fahrzeugschwerpunkt unter Verwendung der in Schritt 3603 ermittelten Größen statt. In Schritt 3605 wird das Giermoment durch die Summation der Schwerpunktsmomente ermittelt.

In den Schritten 3606 bis 3608 wird für das Rad vorne rechts das gleiche Verfahren durchgeführt, wie es im Zusammenhang mit den Schritten 3603 bis 3605 für das Rad vorne links erläutert wurde. In den Schritten 3609 bis 3611 wird das Verfahren dann für das Rad hinten links durchgeführt. In den Schritten 3612 bis 3614 wird das Verfahren für das Rad hinten rechts durchgeführt. In Schritt 3615 endet der Programmfluss.

An dieser Stelle wird bemerkt, dass die angegebene Reihenfolge der bisher angegebenen Verarbeitungen der einzelnen Räder geändert werden kann.

Fig. 14 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Bildung von Eingriffsmomenten bei ESP und EAS für eine Eingriffsbewertung. Die Momentenänderung durch die Eingriffe von ESP und EAS werden als stabilisierendes Moment durch Längs- beziehungsweise Querkraftänderung aufgefasst. An dieser Stelle können andere Systeme, die die gleiche Wirkung aber andere Schnittstellen haben, eingekoppelt werden. Da eine solche Schnittstellenbildung systemtechnisch von großer Bedeutung sein kann, wird dieser Schritt explizit als solcher ausgeführt.

Für die Bildung des Eingriffsmoments in Normalkraftrichtung können die in Zusammenhang mit Fig. 14 erläuterten und die in Zusammenhang mit den Fig. 10 bis 13 aufgeführten Berechnungsschritte als Beispiel für die Vorgehensweise dienen, um so die Wirkung der Eingriffe in die Normalkraftverteilung bezüglich der Gesamtfahrzeugstabilität im Vergleich zu Systemen, die Längs- und Querkräfte beeinflussen, schlüssig zu bewerten. Als Schnittstellensignal wird analog zu M_S für den Seitenkrafteingriff und M_L für den Längskrafteingriff ein Signal M_N erwartet, welches die Änderung des auf den Fahrzeugschwerpunkt um die Hochachse des Fahrzeugs wirksame Giermoment beschreibt.

Zunächst wird die Bedeutung der in Fig. 14 angegebenen Verfahrensschritte angegeben. 3525 Start
3526 M_S = M_GiE_AS - M_Gier . . . Giermoment aus EAS-Eingriff minus Arbeitspunkt
3527 M_L = M_GiE_SP - M_Gier . . . Giermoment aus EAS-Eingriff minus Arbeitspunkt
3528 Ende

Nach dem Start der Routine in Schritt 3525 wird in Schritt 3526 das Schnittstellensignal für den Seitenkrafteingriff als Differenz des Giermomentes aus dem EAS-Eingriff minus dem Arbeitspunkt bezüglich der Seitenkraft berechnet. In vergleichbarer Weise wird in Schritt 3527 das Schnittstellensignal für den Längskrafteingriff durch Differenzbildung berechnet. In Schritt 3528 endet dieser Programmteil.

Fig. 15 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung von Priorisierung, Bewertung und Auswahl stabilisierender Eingriffe. Zunächst wird die Auswahl des maximalen Momentes M_SpMax erläutert. Es werden die möglichen Eingriffe auf die Schwerpunktmomentenwirkung durch Normalkrafteingriff, Seitenkrafteingriff und Längskrafteingriff in der folgenden Weise überprüft:

a) Moment durch Normalkraftverteilung
b) Moment durch Seitenkrafteingriff
c) a) + b)
d) g) + a)
e) g) + b)
f) a) + b) + g)
g) Moment durch Längskrafteingriff.

Dabei ist die Anzahl der Möglichkeiten 2_n-1, wobei n = 3 = Anzahl der Eingriffsmöglichkeiten. Diese Möglichkeiten werden in der genannten Reihenfolge anhand eines Betragsvergleiches durchgespielt und mit dem vorher aufgrund eines Betragsvergleiches ermittelten notwendigen Schwerpunktsmomentes M_SPMax verglichen. Wird M_SPMax erreicht, so wird der erste Eingriff in dieser Reihenfolge ausgewählt und zugelassen. Damit ist in der Reihenfolge der obigen Auflistung die Priorisierung der Eingriffe vorgegeben.

Durch diese einfachen Abfragen wird auf jeden Fall eine Fahrzeugstabilisierung erreicht, falls eine solche angefordert wird und überhaupt realisiert werden kann. Dabei ist es zum Beispiel denkbar, dass ESP zum Beispiel wegen eines Fehlers an einem ABS-Ventil nicht aktiviert werden kann, trotzdem aber ein notwendiges stabilisierendes Moment (Sollschlupf) vom ESP ausgegeben wird. Dessen Wirkung wird dann beispielsweise von EAR durch einen Normalkrafteingriff und EAS durch einen Seitenkrafteingriff realisiert.

Ebenfalls ist beispielsweise denkbar, dass die Momentenanforderung von ESP größer ist als die von EAR und von EAS. Daher wird Erstere als M_SPMax ausgewählt aber nicht durchgestellt, da die Summation der Momente durch Normal- und Seitenkraftvariation ausreicht, um dieses Moment darzustellen.

Ebenfalls ist es denkbar, dass ein Summeneingriff in der Wirkung schwächer und damit möglicherweise komfortabler ist als ein Einzeleingriff, beispielsweise durch das Hineinführen der Reifenkräfte in abfallende Bereiche der Kennlinien. Aus diesem Grund und um kombinierte Eingriffe überhaupt zu überprüfen, wird der als unkomfortabel bekannte Längskrafteingriff über die Bremsanlage zuletzt ausgewertet.

Bei dieser Abfolge der Rechenschritte wird vorausgesetzt, dass der Längskrafteingriff den geringsten Komfort und größten Geschwindigkeitsverlust bedeutet und dass ein Fahrwerkseingriff zur Änderung der Normalkraftverteilung den größten Komfort bietet. Ebenso wird angenommen, dass ein Eingriff in die Lenkanlage zum Seitenkraftaufbau einen geringen Komfortverlust für den Fahrer darstellt.

Die Abfrage auf Beträge wird an dieser Stelle vorgenommen, um Eingriffe vorzeichenbereinigt zu vergleichen. Die Abfrage ist hinreichend, um die richtigen Eingriffe zuzulassen. Voraussetzung ist allerdings, dass die Eingriffe der Teilsysteme das gleiche Ziel verfolgen; ansonsten wird die Gesamtwirkung spürbar inhomogen sein. Zum Beispiel ist es denkbar, dass zu einem Zeitpunkt ein Teilsystem zur Verbesserung der Fahrzeugstabilität eine Reduktion des Fahrzeugschwimmwinkels realisiert, beispielsweise auf der Basis von Schätzalgorithmen des Schwimmwinkels. Ein anderes Teilsystem führt hingegen zum nahezu gleichen Zeitpunkt gerade eine Giergeschwindigkeitsregelung gegen Untersteuertendenzen durch. Dies könnte zu einer Abfolge von Eingriffen führen, die spürbar und schnell das Vorzeichen der Fahrzeugbeeinflussung wechseln lassen. In der Entwicklung solcher Verbundsysteme muss daher gesondert darauf geachtet werden, ob solche Eingriffe spürbar und/oder störend sind.

Als Alternative zu diesem Algorithmus wäre es denkbar, alle Eingriffe in ihrer Wirkung zu gewichten und nach der Durchsicht aller Eingriffe den Eingriff auszuwählen, der das erforderliche M_SPMax realisiert, aber einen möglichst kleinen Abstand zu diesen wahrt. Damit wäre eine Vorgabe von Prioritäten, wie hier geschehen, überflüssig. Stattdessen würde in jedem Zyklus eine Priorität errechnet werden. Erkauft würde dieser Vorteil jedoch mit einem weiter erhöhtem Rechenaufwand.

Bevor das in Fig. 15 dargestellte Verfahren im Einzelnen erläutert wird, wird die Bedeutung der in Fig. 15 dargestellten Verfahrensschritte angegeben. Fig. 15a:
3801 Start
3802 M_SPMax: = 0 . . . Defaultbelegung für notwendiges stabilisierendes Moment
M_a): = M_N . . . Moment aus Normalkrafteingriff hat für Stabilisierung 1. Priorität
M_b): = M_S . . . Moment aus Seitenkrafteingriff hat für Stabilisierung 2. Priorität
M_c): = M_N + M_S . . . Moment aus Normal- plus Seitenkrafteingriff hat 3. Priorität
M_d): = M_L + M_N . . . Moment aus Längs- plus Normalkrafteingriff hat 4. Priorität
M_e): = M_L + M_S . . . Moment aus Längs- plus Seitenkrafteingriff hat 5. Priorität
M_f): = M_L + M_S + M_N . . . Moment aus Längs- + Seiten- + Normalkrafteingriff 6. Priorität
M_g): = M_L . . . Moment aus Längskrafteingriff hat für Stabilisierung 7. Priorität
3803 EingriffNAus = FALSE . . . Eingriff auf Normalkraft darf stattfinden
EingriffSAus = FALSE . . . Eingriff auf Seitenkraft darf stattfinden
EingriffLAus = FALSE . . . Eingriff auf Längskraft darf stattfinden
3804 |M_L| > |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus Längskrafteingriff größer als notwendiges stabilisierendes Moment
3805 M_SPMax = M_L . . . Moment aus Längskrafteingriff notw. stabilisierendes Moment
3806 |M_N| > |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus Normalkrafteingriff größer als notwendiges stabilisierendes Moment
3807 M_SPMax = M_N . . . Moment aus Normalkrafteingriff notw. stabilisierendes Moment
3808 |M_S| > |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus Seitenkrafteingriff größer als notwendiges stabilisierendes Moment
3809 M_SPMax = M_S . . . Moment aus Seitenkrafteingriff notw. stabilisierendes Moment
Fig. 15b:
3810 |M_a)| < |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus a) betragsmäßig kleiner als notwendiges stabilisierendes Moment
3811 EingriffLAus = TRUE . . . Längskrafteingriff ausschalten EingriffSAus = TRUE Seitenkrafteingriff ausschalten
3812 |M_b)| < |M_SPMax| . . stabilisierendes Moment aus b) betragsmäßig kleiner als notwendiges stabilisierendes Moment
3813 EingriffLAus = TRUE . . . Längskrafteingriff ausschalten EingriffNAus = TRUE . . . Normalkrafteingriff ausschalten
3814 |M_c)| < |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus c) betragsmäßig kleiner als notwendiges stabilisierendes Moment
3815 EingriffLAus = TRUE . . . Längskrafteingriff ausschalten
3816 |M_d)| < |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus d) betragsmäßig kleiner als notwendiges stabilisierendes Moment
3817 EingriffNAus = TRUE . . . Normalkrafteingriff ausschalten EingriffSAus = TRUE . . . Seitenkrafteingriff ausschalten
Fig. 15c:
3818 |M_e)| < |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus e) betragsmäßig kleiner als notwendiges stabilisierendes Moment
3819 EingriffSAus = TRUE . . . Seitenkrafteingriff ausschalten
3820 |M_f)| < |M_SPMax| . . . stabilisierendes Moment aus f) betragsmäßig kleiner als notwendiges stabilisierendes Moment
3821 EingriffNAus = TRUE . . . Normalkrafteingriff ausschalten
3822 Ende

Der Programmfluss beginnt in Schritt 3801. Nachfolgend werden in Schritt 3802 in Abhängigkeit der Prioritäten der Eingriffe Momente für die weitere Verarbeitung berechnet. In Schritt 3803 werden die Ausgangswerte festgelegt, die bestimmen, ob Eingriffe stattfinden dürfen. Dabei wird zunächst festgelegt, dass sowohl der Normalkrafteingriff, der Seitenkrafteingriff als auch der Längskrafteingriff stattfinden dürfen.

In Schritt 3804 wird ermittelt, ob das stabilisierende Moment aus dem Längskrafteingriff größer ist als das notwendige stabilisierende Moment. Ist dies der Fall, so wird das Moment aus dem Längskrafteingriff als notwendiges stabilisierendes Moment in Schritt 3805 abgelegt. Danach wird zu Schritt 3806 übergegangen. Wird die Abfrage in Schritt 3804 mit Nein beantwortet, so wird sogleich zu Schritt 3806 übergegangen.

In Schritt 3806 wird ermittelt, ob das stabilisierende Moment aus dem Normalkrafteingriff größer ist als ein notwendiges stabilisierendes Moment. Ist dies der Fall, so wird das Moment aus dem Normalkrafteingriff in Schritt 3807 als notwendiges stabilisierendes Moment abgelegt. Danach wird zu Schritt 3808 übergegangen. Wird die Abfrage in Schritt 3806 mit Nein beantwortet, so wird sogleich zu Schritt 3808 übergegangen.

In Schritt 3808 wird geprüft, ob das stabilisierende Moment aus dem Seitenkrafteingriff größer ist als ein notwendiges stabilisierendes Moment. Ist dies der Fall, so wird das Moment aus dem Seitenkrafteingriff als notwendiges stabilisierendes Moment abgelegt. Danach wird zu Schritt 3810 übergegangen. Wird die Abfrage in Schritt 3808 mit Nein beantwortet, so wird sogleich zu Schritt 3810 übergegangen.

In Schritt 3810 wird geprüft, ob das stabilisierende Moment M_a) betragsmäßig kleiner ist als das notwendige stabilisierende Moment. Ist dies der Fall, so werden in Schritt 3811 sowohl ein Längskrafteingriff als auch ein Seitenkrafteingriff ausgeschaltet.

Wird die Abfrage in Schritt 3810 mit Ja beantwortet, so wird in Schritt 3812 ermittelt, ob das stabilisierende Moment M_b) betragsmäßig kleiner als ein notwendiges stabilisierendes Moment ist. Ist dies nicht der Fall, so werden ein Längskrafteingriff und ein Normalkrafteingriff ausgeschaltet.

Wird die Abfrage in Schritt 3812 mit Ja beantwortet, so wird in Schritt 3814 ermittelt, ob das stabilisierende Moment M_c) betragsmäßig kleiner als das notwendige stabilisierende Moment ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der Längskrafteingriff ausgeschaltet.

Wird die Abfrage in Schritt 3814 mit Ja beantwortet, so wird in Schritt 3816 nachfolgend geprüft, ob das stabilisierende Moment M_d) betragsmäßig kleiner als das notwendige stabilisierende Moment ist. Ist dies nicht der Fall, so werden Normalkrafteingriff und Seitenkrafteingriff ausgeschaltet.

Wird die Frage in Schritt 3816 jedoch mit Ja beantwortet, so wird in Schritt 3818 ermittelt, ob das stabilisierende Moment M_e) betragsmäßig kleiner ist als ein notwendiges stabilisierendes Moment. Ist dies nicht der Fall, so wird der Seitenkrafteingriff ausgeschaltet.

Wird die Frage aus Schritt 3818 jedoch mit Ja beantwortet, so wird in Schritt 3820 ermittelt, ob das stabilisierende Moment M_f) betragsmäßig kleiner als das notwendige stabilisierende Moment ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der Normalkrafteingriff ausgeschaltet.

Wird die Frage aus Schritt 3820 mit Ja beantwortet, so endet das Verfahren in Schritt 3822. Das Verfahren endet ebenfalls nach den jeweiligen Ausschaltvorgängen der Eingriffsvariablen in den Schritten 3811, 3813, 3815, 3817, 3819 und 3821.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

1. System zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mit mehreren Einzelsystemen (12, 14, 16) für die Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass eine Managementeinrichtung (10) für das Management der Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einzelsysteme (12, 14, 16) vorgesehen ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Einzelsysteme ESP (12), EAS (14), EAR (16) und/oder ABC vorgesehen sein können.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementeinrichtung (10) in einem Steuergerät realisiert ist, das über eine Schnittstelle (18, 28, 30) mit Steuergeräten der Einzelsysteme kommuniziert.

4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementeinrichtung (10) in einem separaten Steuergerät realisiert ist.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementeinrichtung (10) in einem oder mehreren Steuergerät(en) der Einzelsysteme realisiert ist.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Managementeinrichtung (10) Istwerte und von den Einzelsystemen (12, 14, 16) ermittelte Sollwerte eingegeben werden,
dass aus den eingegebenen Werten die potentiellen Wirkungen der Einzelsysteme (12, 14, 16) ermittelt werden und
dass von der Managementeinrichtung (10) Werte ausgegeben werden können, die Wirkungen von Einzelsystemen (12, 14, 16) beeinflussen.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Managementeinrichtung (10) Eingriffe von Einzelsystemen (12, 14, 16) unterdrückt werden können.

8. Verfahren zum Überwachen des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, bei dem das Fahrverhalten des Fahrzeugs mittels mehrerer Einzelsysteme (12, 14, 16) beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Managementeinrichtung (10) für das Management der Beeinflussung des Fahrverhaltens durch die Einzelsysteme (12, 14, 16) vorgesehen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Einzelsysteme ESP (12), EAS (14), EAR (16) und/oder ABC vorgesehen sein können.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementeinrichtung (10) in einem Steuergerät realisiert ist, das über eine Schnittstelle (18, 28, 30) mit Steuergeräten der Einzelsysteme kommuniziert.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementeinrichtung (10) in einem separaten Steuergerät realisiert ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Managementeinrichtung (10) in einem oder mehreren Steuergerät(en) der Einzelsysteme realisiert ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass der Managementeinrichtung (10) Istwerte und von den Einzelsystemen (12, 14, 16) ermittelte Sollwerte eingegeben werden,
dass aus den eingegebenen Werten die potentiellen Wirkungen der Einzelsysteme (12, 14, 16) ermittelt werden und
dass von der Managementeinrichtung (10) Werte ausgegeben werden können, die Wirkungen von Einzelsystemen (12, 14, 16) beeinflussen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass von der Managementeinrichtung (10) Eingriffe von Einzelsystemen (12, 14, 16) unterdrückt werden können.