DE19918525B4

DE19918525B4 - Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE19918525B4
Application number: DE19918525A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Hino Tsumagari; Kiyoaki Hino Miyazaki
Original assignee: Hino Motors Ltd; Hino Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2019-04-24
Also published as: DE19918525A1; JPH11304663A; JP3369467B2; HU9901276D0

Abstract

Fahrzeugstellungssteuerungssystem (2), umfassend ein Fahrzeugstabiltätssteuerungssystem (3) zum Empfangen von Daten der Fahroperationen und von das Verhalten eines Fahrzeugs (1) betreffenden Daten, die durch Sensoren (11) erfasst werden, die an dem Fahrzeug (1) montiert sind, wobei das Verhalten des Fahrzeugs (1) durch das Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (3) abschätzend berechenbar ist, und Mittel (4) zum Empfangen der Daten der Fahroperationen, der das Verhalten des Fahrzeugs (1) betreffenden Daten und des Berechnungsergebnisses des Fahrzeugstabilitätssteuerungssystems (3) und zum automatischen Liefern von Modifikationsdaten, damit das Fahrzeug (1) sich auf den sicheren Seiten befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (3) Mittel umfasst zum Bestimmen der Schwerpunkthöhe hs eines Fahrzeugs (1) in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs (1), wobei die Schwerpunkthöhe hs als ein Parameter im Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (3) verwendbar ist zum abschätzenden Berechnen des Verhaltens des Fahrzeugs (1) durch Vergleichen der Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades einer Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)) eines Rollwinkels Φ in einen Steuerwinkel δ, der durch...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung kann in einem Fahrzeugstellungssteuerungssystem zur sicheren automatischen Steuerung der Stellung eines Fahrzeugs basierend auf dem Fahrzeugverhalten, z. B. Gieren und Rollen während der Fahrt des Fahrzeugs, verwendet werden. Sie kann auch in einem Fahrzeugstellungssteuerungssystem zur automatischen Erfassung und Berechnung der Möglichkeit des Fahrzeugsschleuderns während der Fahrt des Fahrzeugs zur automatischen Bremsdrucksteuerung sämtlicher oder einiger Räder unter möglicher Absenkung des Fahrzeugschleuderns verwendet werden, und ferner in einem Fahrzeugstellungssteuerungssystem zur automatischen Stabilisierung der Fahrzeugstellung, wenn sich das Fahrzeug entgegen dem Willen des Fahrers aufgrund des Fahrbetriebs außerhalb der Charakteristik des Fahrzeugs, beispielsweise eines ausgeprägten Lenkbetriebs während des Fahrens des Fahrzeugs verhält. Darüberhinaus ist die Erfindung verwendbar, um kommerzielle Fahrzeuge wie Busse und Lastwagen am Umrollen zu hindern.
Es ist eine elektronische Bremssteuerungsvorrichtung und ein Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (VSC = „vehicle stability control system”) bekannt, die ein Antiblockierbremssystem (ABS) umfaßt, welches die Rotationsgeschwindigkeit über einen Raddrehzahlsensor erfaßt und dann intermittierend den Bremsdruck steuert, wodurch verhindert wird, daß das Rad gegenüber der Straßenoberfläche rutscht, wenn das Rad bei großem Bremsdruck zum Stillstand kommt.
Das ABS ist bei Personenwagen weit verbreitet und ermöglicht ein Steuern während des Bremsens. Es ist bekannt, daß ein Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem eine Antischleudervorrichtung umfassen kann. Diese dient dazu, den Kurs des Fahrers basierend auf einem durch die Bedienung des Fahrers eingestellten Steuerwinkel (Lenkradwinkel) abzulesen, die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch zu reduzieren, ohne daß der Fahrer auf ein Bremspedal tritt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit für seinen Kurs zu groß ist, und dann den linken und den rechten Bremsdruck so zu verteilen, daß von dem Kurs nicht abgewichen wird.
Aus JP 63-279976 A , JP 3-112755 A , etc., ist ein Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (VSC) bekannt, welches im Folgenden detailliert beschrieben wird.
Während der Fahrt eines Fahrzeugs bewirkt der Lenkvorgang eine Änderung der Richtung des Fahrzeugs während des Fahrvorgangs. Wenn sich der Reifen des Innenrades oberhalb der Griffigkeitsgrenze mit der Straßenoberfläche befindet, während das Fahrzeug aufgrund des Steuerns eine Kurve fährt, tendiert das Innenrad dazu angehoben zu werden, wodurch das Fahrzeug zu schleudern beginnt. Beispielsweise verursacht der in Geradeauslauf nach links steuernde Fahrer eine Neigung des Fahrzeugs nach rechts. Bei dieser Gelegenheit fährt das Fahrzeug die Kurve im Normalfall gemäß der Steuerung; wenn jedoch die Geschwindigkeit der Steuerung verglichen mit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu groß ist, wird das Fahrzeug nach rechts geneigt, während das linke Rad dazu tendiert, angehoben zu werden, wodurch sich das Fahrzeug eher nach rechts in bezug auf den Kurs des Fahrers bewegt. Ein solches Verhalten resultiert in einer Abweichung von der Fahrspur und im Extremfall zum Überschlagen des Fahrzeugs.
Es wurde eine Radbremsdrucksteuerungsvorrichtung zur Steuerung des Bremsdrucks der Räder vor dem Beginnn des Schleuderns und des Anhebens der Räder durch Erfassung von Steuerwinkel und -geschwindigkeit, Fahrzeuggeschwindigkeit, Seitenbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, Fahrzeugkurs-Änderungsgeschwindigkeit (Gierrate: Beschleunigung des Fahrzeugs in Rotation um die vertikale Achse) und zur anschließenden Berechnung einer Abschätzung des Radschleuderbeginns und des Innenradabhebebeginns entwickelt. Diese Vorrichtung übt nicht notwendigerweise denselben Bremsdruck auf alle Räder aus, sondern übt einen größeren oder kleineren Bremsdruck auf jedes der Räder aus, um so ein Schleudern des Fahrzeugs zu vermeiden. Solche Vorrichtungen sind hinreichend nicht nur in bezug auf Konstruktion und Entwurf, sondern auch auf ökonomische Effizienz und Haltbarkeit untersucht worden und haben folglich eine Stufe erreicht, in der sie in Produkten auf dem Markt für Personenkraftwagen eingeführt werden können.
Solche bekannten Vorrichtungen werden zur Berechnung der Gierrate basierend auf Daten, die auf den gegenwärtigen Fahrbetrieb einschließlich Steuern und Bremsen und auf Daten, die auf das gegenwärtige Fahrzeugverhalten bezogen sind, und dann zum automatischen Steuern des Bremsdrucks des Fahrzeugs, wenn die berechnete Gierrate einen voreingestellten und gespeicherten Wert erreicht, an dem das Fahrzeug schleudern könnte, angewandt. Die Gierrate wird anhand von Transferfunktionen berechnet, die auf Daten basieren, welche den gegenwärtigen Fahrbetrieb und das gegenwärtige Fahrzeugverhalten betreffen.
Diese Berechnung anhand von Transferfunktionen in einer bekannten Transferfunktions-Berechnungsvorrichtung verwendet meist die schnelle Fourier-Berechnung, die auf den gegenwärtigen Fahrbetrieb und das gegenwärtige Fahrzeugverhalten bezogene Daten frequenzanalysiert und dann näherungsweise ihre Verantwortlichkeit durch Verwendung der Fourier-Funktion berechnet. Die schnelle Fourier-Berechnung hat den Vorteil, daß ein allgemeiner Analysator, der durch Installation in einem Computer verwendet werden kann, leicht erhältlich ist.
In diesem Fahrzeugstellungssteuerungssystem ist die Position des Fahrzeugschwerpunkts ein wichtiger Parameter. Große kommerzielle Fahrzeuge, typischerweise große LKWs, ändern die Position ihres Schwerpunkts entsprechend dem Ladezustand. Busse, insbesondere Pendelbusse, ändern die Position ihres Schwerpunkts entsprechend der Passagierzahl. Die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts ist ein wichtiger Parameter bei der Steuerung der Fahrzeugstellung, um ein Überrollen des Fahrzeugs zu vermeiden.
Es gibt ein bekanntes Verfahren zur statischen Messung der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts, jedoch kein Verfahren zu dessen dynamischer Messung während der Fahrt des Fahrzeugs in Echtzeit. Das statische Meßverfahren besteht darin, zur Messung der Position des Schwerpunkts auf die jeweiligen Räder verteilten Lasten während des Parkens des Fahrzeugs auf einer horizontalen Straßenoberfläche und anschließend die auf die jeweiligen Räder verteilten Lasten während des Parkens zu messen, wenn das Fahrzeug auf eine in bezug auf die Vorder- und Rückwärtsrichtung geneigte Straßenfläche und eine bezüglich der Seitenrichtung geneigte Straßenfläche bewegt worden ist, wodurch die Schwerpunktposition einschließlich der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts dreidimensional berechnet wird.
Aus DE 197 51 935 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer die Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs beschreibenden Größe bekannt, das vorzugsweise zur Stabilisierung des Fahrzeugs eingesetzt wird, um ein Kippen desselben zu verhindern. In dem Verfahren werden zur Ermittlung der Schwerpunkthöhe zunächst verschiedene Parameter wie Antriebs-/Bremsschlupf, Raddrehzahl, Gierrate, Querbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit und achsbezogene Last eingelesen. Ist der Antriebs-/Bremsschlupf unter einem voreingestellten Schwellenwert, kann das Radverhalten aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Raddrehzahl und der Gierrate berechnet werden. Aus dem Radverhalten wird das Verhalten der jeweiligen Radachse und daraus die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs ermittelt.
Das bekannte Fahrzeugstellungssteuerungssystem wird nachfolgend anhand von 21 bis 23 beschrieben. 21 zeigt eine allgemeine Anordnung eines bekannten Fahrzeugstellungssteuerungssystems 2. Ein Fahrzeug 1 stellt ein durch das Fahrzeugstellungssteuerungssystem 2 zu steuerndes Objekt dar. In das Fahrzeug 1 werden Daten von Fahroperationen wie Steuern, Bremsen, Beschleunigen und dergleichen eingegeben. Die Antwort des Fahrzeugs 1 besteht in dem Verhalten des Fahrzeugs 1. Auf dem Fahrzeug 1 ist das Fahrzeugstellungssteuerungssystem 2 montiert. Das Fahrzeugstellungssteuerungssystem 2 enthält ein Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (VSC) 3 und eine elektronische Bremssteuerungsvorrichtung 4. Eine typische elektronische Bremssteuerungsvorrichtung 4 ist das bekannte Antiblockierbremssystem (ABS).
Zur Überwachung des Verhaltens des Fahrzeugs 1 geben am Fahrzeug 1 montierte Sensoren 11 auf das Verhalten bezogene Daten aus. Die auf das Verhalten bezogenen Daten beinhalten Informationen über die Geschwindigkeit, die Seitenbeschleunigung, die Gierrate, die Rollrate, die Radumdrehungsgeschwindigkeit und dergleichen.
Das Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem 3 empfängt die Daten der Fahroperationen und die das Verhalten betreffenden Daten, berechnet anschließend abschätzend das Verhalten des Fahrzeugs 1 und überträgt die Resultate an die elektronische Bremssteuerungsvorrichtung 4. Die elektronische Bremssteuerungsvorrichtung 4 empfängt in ähnlicher Weise nicht nur die Daten der Fahroperationen und des Verhaltens des Fahrzeugs 1, sondern auch den Ausgang des Fahrzeugstabilitätssteuerungssystems (VSC) 3 und liefert dann automatisch Modifikationsdaten zur Modifikation der Daten bezüglich Fahroperationen und des Stördateneingangs zum Fahrzeug 1 auf ihre sicheren Seiten.
22 zeigt ein Systemblockdiagramm eines bekannten Fahrzeugstellungssteuerungssystems. Eine elektronische Steuerungsvorrichtung 51 besitzt einen Computerkreis, der durch Programme gesteuert und auf dem Fahrzeug 1 montiert ist. Die Steuerungsvorrichtung 51 umfaßt ein Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (VSC), das die Daten bezüglich der Fahroperationen und bezüglich des Verhaltens empfängt und dann das Verhalten des Fahrzeugs 1 berechnend ausgibt sowie eine Steuereinheit, um gemäß der berechneten Ausgabe des Fahrzeugstabilitätssteuerungssystems an das Fahrzeug 1 die Modifikationsdaten zur Modifikation der Daten bezüglich der Fahroperationseingabe an das Fahrzeug 1 und die Stördaten zu ihren sicheren Seiten auszugeben.
An dem Fahrzeug 1 sind ein Gierratensensor 52, ein Seitenbeschleunigungssensor 53, ein Rollratensensor 60 und ein Vorwärts- und Rückwärts richtungsbeschleunigungssensor 61 montiert, deren Ausgänge mit der Steuerungsvorrichtung 51 verbunden sind. An vier Rädern 54 sind jeweils Raddrehzahlsensoren 55 angebracht, deren Nachweisausgangsanschlüsse ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 51 verbunden sind. An einem Bremsverstärkerbetätiger 56 ist ein Bremsdrucksensor 57 angebracht, dessen Ausgang ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 51 verbunden sind. An einem Lenkrad 58 ist ein Lenkwinkelsensor 59 angebracht, dessen Ausgang ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 51 verbunden ist. In einem Drehzahlregler 62 zur Steuerung der Brennkraftmaschine ist ein Drehzahlsensor 63 zur Erfassung des Zustands des Drehzahlreglers 62 eingebaut, dessen Ausgang ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 51 verbunden ist. 23 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels, in dem das Fahrzeug 1 mit den oben genannten Sensoren ausgestattet ist. 22 und 23 zeigen jeweils ein zweiachsiges Fahrzeug 1; große Fahrzeuge besitzen jedoch oft drei oder vier Achsen.
Die bei der Berechnung der bekannten Transferfunktionen verwendete schnelle Fourier-Berechnung weist die folgenden Nachteile auf:

(1) Signaldaten, die eine geringe Frequenz besitzen, sind während einer langen Zeit erforderlich.
(2) Die Anzahl der Daten muß die n-te Potenz von 2 (8, 16, 32, 64....) betragen. Die geeignete Anzahl von Daten könnte eventuell nicht erhalten werden.
(3) Für den Fall, daß die Rückkopplungssteuerung in einer geschlossenen Schleife durchgeführt wird, ist die Berechnung nicht zugänglich, etc.

Obwohl kommerzielle Fahrzeuge wie LKWs und Busse im allgemeinen Daten bezüglich des Verhaltens liefern, deren Oszillationsfrequenz etwa 1/100 Hz beträgt, erfordert die schnelle Fourier-Berechnung für die Transferfunktion Daten, die sich über einen Zeitraum von 200 s erstrecken, wobei dieser Zeitraum mindestens doppelt so groß wie die Periode der Berechnung ist, so daß eine Vorrichtung, die die Berechnung in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs 1 durchführt, nicht erreichbar ist. Dies führt zu einem großen Problem bei der Realisierung eines Fahrzeugstellungssteuerungssystems bei kommerziellen Fahrzeugen.
Darüberhinaus ändern sich bei großen Fahrzeugen die physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs entsprechend der Anzahl und den Positionen der Passagiere, d. h. im Falle eines PKWs ist das Gewicht der Passagiere (z. B. 50 kg pro Person) klein gegenüber dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs (z. B. 2.000 kg), sogar wenn die Zahl der Passagiere variiert, und die Anzahl der Passagiere ist klein. Außerdem werden die Schwerpunktpositionen der Passagiere auf geringe Werte festgelegt, so daß die Durchführung der Berechnung mit festen physikalischen Eigenschaften bei Variation der Anzahl von Passagieren die Berechnungsergebnisse des Fahrzeugstellungssteuerungssystems kaum beeinflussen. Im Falle großer Fahrzeuge, insbesondere LKWs, variieren das Gesamtgewicht des Fahrzeugs und die Schwerpunktposition in großem Ausmaß abhängig davon, ob keine Beladung existiert oder ob die Beladung nahe der Beladungsgrenze ist, so daß sich die physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs stark ändern. Folglich lassen sich die aktuellen Resultate nicht anhand der Berechnung mittels eines festen Fahrzeugmodells erhalten.
Außerdem wird ein LKW nicht notwendigerweise gleichbleibend beladen, so daß das Gewicht und die Position der Last oder die Schwerpunktposition bei solchen Gelegenheiten variieren können. Im Falle großer Busse variiert die Anzahl der Passagiere von Null bis etwa fünfzig Personen, wobei die Position der Passagiere im Fahrzeug variiert. Das gleiche gilt für einen Pendelbus jedesmal, wenn er an einer Bushaltestelle anhält. Folglich läßt sich anhand eines festen Fahrzeugmodells keine praktische Fahrzeugstellungssteuerung durchführen.
Was die Schwerpunkthöhe unter den oben genannten Parametern betrifft, so gibt es kein Verfahren zur Messung der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs, obwohl es ein im Sicherheitsstandard JIS beschriebenes statisches Verfahren gibt.
Mit anderen Worten ist das bekannte Meßverfahren nicht in der Lage, die auf die Änderung der Position des Fahrzeugschwerpunkts bezogenen Daten zu verwenden. Insbesondere kann für den Fall eines LKWs mit variierendem Ladegewicht und Ladezustand die Position des Fahrzeugschwerpunkts nicht gemessen werden, wann immer der LKW beladen oder entladen wird; die Fahrzeugstellungssteuerung wird daher anhand von Schätzwerten durchgeführt.
Insbesondere variiert die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts entsprechend des Ladezustands, beispielsweise variiert die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts, die bei Lieferbeginn des Fahrzeugs gemessen wurde, wenn das Fahrzeug am jeweiligen Lieferort entladen wird, so daß sie nicht für die Daten des Fahrzeugstellungssteuerungssystems verwendet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mittels der die Schwerpunkthöhe in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs meßbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst.
Die Vorrichtung ist insbesondere für große Fahrzeuge, vor allem Lasten befördernde Straßenfahrzeuge, geeignet. Sie ist insbesondere in einem Fahrzeugstellungssteuerungssystem für große Fahrzeuge einsetzbar, bei der auf das Fahrzeugverhalten bezogene Daten mit nicht wenigen Komponenten niedriger Frequenz vorliegen.
Eine solche Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß sie auf Fahrzeuge anwendbar ist, deren Lade- oder Passagierzustand variiert. Es wird eine Anpassung an den Lade- oder Passagierzustand des Fahrzeugs erreicht. Ferner wird vermieden, daß große Fahrzeuge aufgrund einer über der Charakteristik des Fahrzeugs ausgeführten Fahrtsteuerung von einer Fahrspur abweichen und seitwärts umkippen.
Ferner wird die Steuergenauigkeit eines Fahrzeugstellungssteuerungssystems verbessert.
Die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts ist in Echtzeit bestimmbar. Hierbei wird die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts basierend auf eine Steuerwinkel eingabe, wenn das Fahrzeug eine linke oder rechte Kurve fährt oder seine Spur ändert, und eines zu diesem Zeitpunkt verursachten Rollwinkels ermittelt.
Vorausgesetzt, daß eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen Steuerwinkel in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen Rollwinkel enthält, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einem Steuerwinkel, der aktuell vom Fahrzeug mittels eines auto-regressiven Verfahrens (AR-Verfahren) erhalten wird, identisch sind, wird versucht, die Koeffizienten der Terme entsprechenden Grades miteinander zu vergleichen, wodurch die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts abgeleitet wird.
Hierbei ist das AR-Verfahren ein Verfahren zur Multiplikation der Daten der Vergangenheit mit Richtungsfaktoren zur Durchführung einer Umkehrrechnung, um die gegenwärtigen Daten zu erhalten. Vergleicht man das AR-Verfahren mit dem Verfahren der schnellen Fourier-Berechnung (FFT), so besitzt das FFT-Verfahren den Vorteil, daß ein allgemeiner Analysator leicht zu erhalten ist und die Rechnung in kurzer Zeit abgeschlossen wird, etc. Um eine für Komponenten niedriger Frequenz (langer Periode) geeignete Auflösung zu erhalten, ist es jedoch erforderlich, die Daten für eine mehr als doppelt so lange Zeitdauer zu erfassen. Beispielsweise enthalten Daten, die auf das Verhalten von großen Fahrzeugen bezogen sind, Frequenzkomponenten von 1/100 Hz (lange Periode), so daß eine Berechnung in Echtzeit nicht durchführbar ist. Im Gegensatz dazu sind bei dem AR-Verfahren die vergangenen Daten mit Wichtungsfaktoren zur Durchführung der Umkehrberechnung zu multiplizieren, wodurch die entsprechenden Resultate erhalten werden; das AR-Verfahren ist somit für eine Berechnung zur Steuerung in Echtzeit geeignet. Außerdem erfordert das FFT-Verfahren, das die Anzahl von Daten die n-te Potenz von 2, d. h. 2ⁿ beträgt, während das AR-Verfahren, welches keine Datenzahlbeschränkung aufweist, die Berechnung mittels Daten ermöglicht, die zu beliebiger Zeit erhalten wurden, wodurch der Freiheitsgrad erhöht wird. Ferner ist mittels des FFT-Verfahrens prinzipiell keine Berechnung während einer Steuerung in geschlossener Schleife durchführbar, d. h. eine Schleifensteuerung, in der die Berechnung zur Rückführung der auf das Verhalten bezogenen Daten ohne Verzögerung resultiert, während das AR-Verfahren für die geschlossene Schleifenberechnung geeignet ist und somit für die Vorrichtung vorteilhaft ist, die die Schleifensteuerung wie die Fahrzeugstellungssteuerung konstant durchführt.
Bei Wahrnehmung der Rollbewegung des Fahrzeugs relativ zu einem Steuerwinkel wird die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts abgeschätzt, indem die Transferfunktion eines Modells eines sich bewegenden Fahrzeugs mit der des „AR-Verfahren-Modells” verglichen wird, welches durch Verwendung der experimentellen Daten erhalten wird, was die folgenden Resultate zeigt:

1. Es ist hinreichend möglich, die Höhe des Fahrzeugschwerpunkts abzuschätzen.
2. Es ist möglich, die Differenz der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts im Ladezustand, dem sogenannten gewöhnlichen Ladezustand, und dem Hoch-Ladezustand zu bestimmen.

Mittels der Vorrichtung ist die Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs unter der Bedingung bestimmbar, daß eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen Steuerwinkel, der durch einen Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs eingegeben wird, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen Rollwinkel beeinhaltet, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen Steuerwinkel, der mittels eines auto-regressiven Verfahrens (AR-Verfahren) erhalten wird, in Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades identisch sind.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung ferner eine Fahrzeugansprechberechnungsschaltung zur automatischen Erneuerung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion mittels des auto-regressiven Verfahrens (AR-Verfahren) in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs, welche eine Einrichtung zur Darstellung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion (ϕ(s)/δ(s)) als quadratische Gleichung bezüglich eines Differentialoperators s basierend auf einem Wert hs·f(s) berechnet entsprechend einer Bewegungsgleichung des Fahrzeugs mit einer Schwerpunkthöhe hs, wobei die Steuerwinkeleingabe durch den Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs als Funktion δ(s) bezüglich eines Differentialoperators s und der aufgrund des Steuerwinkels am Fahrzeug hervorgerufene Rollwinkel durch eine Funktion ϕ(s) bezüglich eines Differentialoperators s dargestellt sind, und zur Darstellung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion (ϕ(s)/δ(s)), die durch Verwendung der Fahrzeugansprechberechnungsschaltung erneuert worden ist, als quadratische Gleichung bezüglich eines Differentialoperators s und zum anschließenden Abschätzen der Schwerpunkthöhe hs mittels einer Gleichung, in der beide quadratischen Gleichungen bezüglich des Differentialoperators s in Koeffizienten von Termen entsprechendes Grades identisch sind
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zur bevorzugten Verwendung der Schwerpunkthöhe hs, die durch Verwendung einer Gleichung erhalten wird, in der beide quadratischen Gleichungen bezüglich des Differentialoperators s in einem Koeffizienten eines Terms ersten Grades identisch sind, und die Abschätzeinrichtung umfaßt eine Einrichtung zur Nullkorrektur der Steuerwinkeleingabe und gemessenen Rollrate unter Verwendung entsprechender Mittelwerte, eine Einrichtung zum Setzen von Zeiten als Startzeit und als Endzeit, wenn die gemessene Rollrate aufgrund der Nullkorrektur Null beträgt, während die Änderung der gemessenen Rollrate groß ist, und zum anschließenden Abfragen der gemessenen Rollrate zwischen der Startzeit und der Endzeit, und eine Bandpassfiltereinrichtung zum Passieren der Ausgangsdaten von der Abfrageeinrichtung. Dies führt zu einer Verbesserung der Abschätzgenauigkeit der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt ein Flußdiagramm eines Arbeitsablaufs gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt ein Blockdiagramm mit einem Arbeitsablauf gemäß der ersten Ausführungsform.
3A und 3B zeigen jeweils Diagramme, die die Bewegungscharakteristik eines Fahrzeugs darstellen.
4A und 4B zeigen Diagramme, die Änderungen eines Steuerwinkels bzw. einer Rollrate darstellen.
5A und 5B zeigen das angewandte dynamische Modell.
6 zeigt eine Illustration zur statischen Messung der Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs.
7 zeigt eine durch Abtasten der Rollwinkel eines Fahrzeugs während der Fahrt abgeschätzte Schwerpunkthöhe.
8A zeigt einen Graphen mit der Beziehung zwischen einer Gierrate und einem Steuerwinkel und 8B zeigt einen Graphen mit der Beziehung zwischen einem Rollwinkel und einem Steuerwinkel.
9 zeigt ein Flußdiagramm mit einem Arbeitsprozeß gemäß einer zweiten Ausführungsform.
10 zeigt ein Blockdiagramm mit einem Arbeitsprozeß der zweiten Ausführungsform.
11 zeigt einen Graphen mit einer Null-Drift aufgrund eines Fehlers eines Meßinstruments.
12A und 12B zeigen Graphen mit einer Null-Einstellung unter Verwendung von Mittelwerten.
13A zeigt einen Graphen mit einer bekannten Steuer-Abtastzone und 13B zeigt einen Graphen mit einer bekannten Rollrate-Abtastzone.
14A zeigt einen Graphen mit einer Steuer-Abtastzone gemäß der zweiten Ausführungsform und 14B zeigt einen Graphen mit einer bekannten Rollrate-Abtastzone.
15A bis 15G zeigen Graphen mit Charakteristiken eines Bandpassfilters gemäß der zweiten Ausführungsform.
16 zeigt einen Graphen mit einem gemäß der ersten Ausführungsform erhaltenen Abschätzungsergebnis der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs.
17 zeigt einen Graphen mit einem anhand der zweiten Ausführungsform erhaltenen Abschätzungsergebnis der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs.
18A bis 18C zeigen Graphen mit Analysebeispielen einer allgemeinen Straße.
19 zeigt einen Graphen mit einem auf einem Testkurs und einer allgemeinen Straße abgeschätzten Ergebnis der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs.
20 zeigt einen Graphen mit abgeschätzten Resultaten der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs im unbeladenen, im gewöhnlich beladenen und im schwer beladenen Zustand.
21 zeigt eine allgemeine Anordnung eines bekannten Fahrzeugstellungssystems.
22 zeigt ein Blockdiagramm des bekannten Fahrzeugstellungssteuerungssystems.
23 zeigt eine Perspektivdarstellung eines mit Sensoren versehenen Fahrzeugs.
Große Fahrzeuge werden in zweiachsige, dreiachsige und vierachsige Typen mit einem oder mehreren Achsenabständen klassifiziert. Die Bewegungscharakteristiken sind daher je nach Art der Fahrzeuge unterschiedlich. 3A und 3B zeigen Graphen mit einer Bewegungscharakteristik eines Fahrzeugs, in der die Abszissenachsen in Frequenzen und die Ordinatenachsen in Verstärkungen in 3A bzw. in Phasen in 3B unterteilt sind. Die Fahrzeuge desselben Achsentyps sind ungeachtet der Differenz des Achsenabstands WB(1) < WB(2) < WB(3) stabil, und je kürzer der Achsenabstand ist, desto größer ist die Steuerempfindlichkeit.
Ferner ändert sich vom Standpunkt der Verwendung des Fahrzeugs aus die Achslast beträchtlich entsprechend dem Ladezustand, beispielsweise keine Beladung, und dementsprechend ändert sich die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs beträchtlich, weshalb die Position und Höhe des Schwerpunkts als Bewegungscharakteristik des Fahrzeugs anzusehen ist.
4A und 4B zeigen Graphen mit der Änderung eines Steuerwinkels bzw. der Rollrate, in denen die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die Ordinatenachsen in Steuerwinkeleinheiten in 4A bzw. in Rollrateneinheiten in 4B unterteilt sind. Diese Graphen zeigen, wie sich der Rollwinkel entsprechend der Schwerpunkthöhen des Fahrzeugs während einer Kursänderung (erforderliche Distanz 40 m, Geschwindigkeit 90 km/h) ändert. Wenn die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs groß ist, ist die Rollrate mit einer Phasenverzögerung groß. Gewöhnlich bemerkt der Fahrer einen sich entsprechend dem Ladezustand ändernden Zustand des Fahrzeugrollens, wodurch Sicherheit während der Fahrt des Fahrzeugs geschaffen wird.
5A und 5B zeigen Ansichten eines dynamischen Modells eines Fahrzeugs. Unter der Voraussetzung, daß eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen Steuerwinkel, der durch einen Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs eingegeben wird, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen Rollwinkel enthält, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels in einen Steuerwinkel, der unter Verwendung des auto-regressiven Verfahrens (AR-Verfahren) in Koeffizienten bezüglich Termen gleicher Grade identisch sind, führt ein Vergleich dieser Koeffizienten zu einer Ableitung der Höhe des Fahrzeugschwerpunkts.
Gemäß der ersten Ausführungsform führt die Erstellung eines dynamischen Modells eines Fahrzeugs gemäß 5A und 5B und anschließende Beschreibung der Bewegung des Fahrzeugs zur Ableitung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion entsprechend einem zuvor festgelegten Koordinatensystem. Zur Beschreibung der Beziehung zwischen der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs und dem Rollwinkel werden drei Freiheitsgrade, die den Schleuderwinkel, die Gierrate sowie den Rollwinkel enthalten, berücksichtigt. Die Bewegungsgleichung wird folgendermaßen dargestellt:
wobei hs der Abstand zwischen Schwerpunkt über Federung und Rollzentrum
hrs der Abstand zwischen Rollzentrum und Straßenoberfläche
I das Giermoment
Kf die Neigungskraft des Vorderreifens
Kr die Neigungskraft des Hinterreifens
Ms das Gewicht über Federung
M das gesamte Fahrzeuggewicht
Mu das Gewicht unter Federung
Kϕ die Rollfestigkeit oder -stabilität
Lf der Abstand zwischen Vorderachse und Schwerpunkt über Federung
Lr der Abstand zwischen Hinterachse und Schwerpunkt über Federung
V die Fahrzeuggeschwindigkeit
β der Seitenschleuderwinkel
γ die Gierrate
δ der Steuerwinkel
ϕ der Rollwinkel ist.
Was den Rollwinkel betrifft, so liefert die Auflösung der obigen Gleichung den folgenden Ausdruck: ϕ(s)δ(s) = Cx = CA–1B (1)wobei
A = sE – A',
E: Einheitsmatrix
det(A): Determinante von A
Ausdruck (1) wird folgendermaßen umgeschrieben:
Ein AR-Modell, das dadurch erhalten wird, daß die aktuellen Eingabe- und Ausgabedaten des Fahrzeugs einem AR-Verfahren ausgesetzt werden, wird gewöhnlich folgendermaßen dargestellt: a(q)y(t) = b(q)u(r – nk) + e(t) (3)
Eine Umwandlung des obigen Ausdrucks auf das kontinuierliche System führt zur Erhaltung einer Transferfunktion, und folglich ist die erhaltene Transferfunktion im Grad identisch mit dem theoretischen Ausdruck (2), vorausgesetzt, daß sich das Fahrzeug aktuell mit dem durch den obigen theoretischen Ausdruck beschriebenen Freiheitsgrad bewegt. Unter der Voraussetzung, daß die Transferfunktionen der Ausdrücke (2) und (3) in Koeffizienten von Termen gleichen Grades identisch sind, ist folgendes erfüllt. Die Schwerpunkthöhe (hs) des Fahrzeugs wird durch die Funktion bezüglich eines Koeffizienten e₂ des s²-Terms und fahrzeugbezogenen Parametern dargestellt. Die Ermittlung des Koeffizienten e₂ des s²-Terms und der auf das Fahrzeug bezogenen Parameter ermöglicht die Ableitung der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs, so daß gemäß 5A und 5B der folgende Ausdruck erhalten wird:
6 zeigt ein statisches Verfahren zur Messung der Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs. Das Verfahren zur statischen Messung der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs enthält ein im Sicherheitsstandard JIS, etc., beschriebenes Verfahren. In dieser Ausführungsform werden die Schwerpunkthöhen eines LKWs mittlerer Größe aktuell als wahre Werte in drei Gleichgewichtszuständen gemessen, in denen Beton auf eine Lastplattform des LKWs geladen wird, ein Hochzustand, bei dem Beton hierauf unter Aufständerung mit einem speziellen Gestell geladen wird und eine Nichtladezustand. Die Schwerpunkthöhe hs des Fahrzeugs wird somit durch Verwendung des folgenden Ausdrucks berechnet: hs = (W·Lr – Wf·L)/Wtanαwobei W das gesamte Fahrzeuggewicht
Wf das dem Vorderrad hinzugefügte Gewicht
L der Abstand zwischen Vorder- und Hinterrad
Lr der Abstand zwischen Schwerpunkt und Hinterrad
α der Neigungswinkel ist.
Als nächstes werden z. B. der Steuerwinkel, die Rollrate und die Fahrzeuggeschwindigkeit als Verhalten des Fahrzeugs während der Fahrt gemessen, während der LKW auf einer normalen Straße im üblichen Verkehrsfluß fährt.
In 7 ist der Zustand der Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs dargestellt, welcher durch Abfragen des Rollwinkels während der Fahrt des Fahrzeugs abgeschätzt wurde, wobei die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Schwerpunkthöhen des Fahrzeugs unterteilt ist. Der Graph zeigt, daß die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs beständig schwankt und folglich ist die direkte und theoretische Verarbeitung der erhaltenen Daten problematisch. 8A zeigt einen Graphen bezüglich der Beziehung der Gierrate und des Steuerwinkels und 8B zeigt einen Graphen bezüglich des Rollwinkels und des Steuerwinkels, wobei die Abszissenachsen in Steuerwinkel- und die Ordinatenachsen in Gierrateneinheiten in 8A bzw. in Rollwinkeleinheiten in 8B unterteilt sind. Das oben genannte Problem resultiert daraus, daß die Rollrate gewöhnlicherweise verglichen mit der Gierrate durch Abschrägungen und Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche während der Steuerung beeinflußt wird und folglich eine geringe Korrelation mit dem Eingabesteuerwinkel gemäß 8A und 8B besitzt.
Unter solchen Umständen werden gemäß einer zweiten Ausführungsform zur geeigneten Ermittlung einer Komponente des Rollwinkels in Antwort auf den Steuerwinkel Vorverarbeitungen in Schritten S1 und S4 gemäß 9 kontinuierlich durchgeführt und die vorverarbeiteten Daten in eine Vorrichtung zur Abschätzungsberechnung der Schwerpunkthöhe eines Fahrzeugs eingegeben.
11 zeigt einen Graphen mit einer Nullpunktwanderung aufgrund eines Fehlers eines Meßinstruments, wobei die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollrateneinheiten unterteilt sind. Ein Rollratensensor 60 gemäß 22 und 23 besitzt als Meßinstrument Fehler, die zu einer Nullpunktwanderung führen. Die einzugebende Rollrate muß daher unbeeinflußt von der Nullpunktwanderung des Meßinstruments sein.
12A und 12B zeigen Graphen mit einer Nullpunktanpassung anhand der Mittelwerte, wobei die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die Ordinatenachsen in Rollrateneinheiten in 12A und die Abszissenachsen in Rollrateneinheiten und die Ordinatenachsen in Frequenzeinheiten in 12B unterteilt sind. In der zweiten Ausführungsform wird gemäß 12A und 12B der mittlere Wert der angesammelten Meßsignale auf Null gesetzt.
Ferner wird zur Verbesserung der Korrespondenz zwischen dem Steuerwinkel und der Rollrate das Abfragen getriggert, indem ein eingegebener Steuerwinkel eine vorbestimmte Größe und Geschwindigkeit während eines für den Steuerwinkel geeigneten Intervalls besitzt, wodurch seine Koordination erhöht wird.
13A zeigt einen Graphen mit einer bekannten Steuerungsabfragezone und 13B zeigt einen Graphen mit einer bekannten Rollratenabfragezone, wobei die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Steuerwinkeleinheiten in 13A bzw. in Rollrateneinheiten in 13B unterteilt sind. Herkömmlicherweise wird das Abfrageintervall wie in den Abbildungen gezeigt festgelegt, wodurch möglicherweise notwendige Daten gelöscht werden. In einem in 13A und 13B gezeigten Beispiel tritt gemäß 13A ein durch einen Kreis bezeichneter Abschnitt des Steuerwinkels etwas nach dem Beginn des Steuerns auf, während gemäß 13B der durch den Kreis bezeichnete Abschnitt des Steuerwinkels nach der Vervollständigung des Abfragens auf die Rollrate reflektiert wird. Somit wird die Rollrate, die dem durch den Kreis bezeichneten Abschnitt des Steuerwinkels gemäß 13A entspricht, nicht eingegeben, wodurch ein korrektes Abfragen unmöglich wird.
14A zeigt einen Graphen mit einer Steuerabfragezone der zweiten Ausführungsform und 14B zeigt einen Graphen mit einer bekannten Rollratenabfragezone derselben, wobei die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die Ordinatenachsen in Steuerwinkeleinheiten in 14A bzw. in Rollrateneinheiten in 14B unterteilt sind. Zur Lösung des in 13B gezeigten Problems werden Punkte, bei denen der Steuerwinkel und die Rollrate Null betragen, als Startpunkt und Endpunkt betrachtet, wobei in dieser Zone 500 und mehr Daten dem Abfragen ausgesetzt werden.
15A bis 15G zeigen Graphen mit Charakteristiken eines Bandpassfilters der zweiten Ausführungsform. In 15A ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollrateneinheiten unterteilt; in 15B ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollwinkeleinheiten unterteilt; in 15C ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Steuerwinkeleinheiten unterteilt; in 15D ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollwinkeleinheiten unterteilt; in 15E ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollwinkeleinheiten unterteilt; in 15F ist die Abszissenachse in Zeiteinheiten und die Ordinatenachse in Rollwinkeleinheiten unterteilt und die 15G ist die Abszissenachse in Frequenzen und die Ordinatenachse in Leistungsspektrumsdichteeinheiten unterteilt.
Gemäß 15A, 15D, 15E und 15F ist die Rollrate auf ein seitliches Schwanken des Fahrzeugs, beispielsweise aufgrund von Unregelmäßigkeiten und schrägen Stoßstellen der Straßenoberfläche in einem Hochfrequenzbereich empfindlich. Andererseits führt gemäß 18A und 18B das Schwanken des Fahrzeugs aufgrund von Schrägen und Furchen der Straßenoberfläche zu Integrationsfehlern, wenn in einem Niedrigfrequenzbereich der Rollwinkel des Fahrzeugs integriert wird. Zum Schutz gegen einen solchen Einfluß führt die Verwendung eines Bandpassfilters zu einer Niedrigfrequenz, die den Integrationsfehler enthält, und einer Hochfrequenz, die Störungen aufgrund von auszusondernden Unregelmäßigkeiten der Straßenoberfläche enthält, wodurch die Empfindlichkeit in der Steuerabfragezone verbessert wird.
Nachdem diese Verarbeitung durchgeführt worden ist, wird eine Transferfunktion mit einer Eingabe und einer Ausgabe bestimmt, wodurch die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs gemäß 9 in Schritt S4 ableitbar ist. Die zweite Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß anhand des Koeffizienten e1 des s-Terms die Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs ableitbar ist, da der Koeffizient e1 verglichen mit dem Koeffizienten e2 in der ersten Ausführungsform stabil ist. Wenn der Koeffizient des s-Terms mit e1 bezeichnet wird, ist die Schwerpunkthöhe hs des Fahrzeugs durch eine Funktion bezüglich des Koeffizienten e1 und der fahrzeugbezogenen Parameter dargestellt. Mit anderen Worten ermöglicht die Ermittlung der Fahrzeugparameter und des Koeffizienten e1 der Transferfunktion gemäß 9 die Ableitung der Schwerpunkthöhe folgendermaßen:
16 zeigt einen Graphen mit dem Abschätzungsergebnis der Schwerpunkthöhe gemäß der ersten Ausführungsform und 17 zeigt einen Graphen mit dem Abschätzungsergebnis der Schwerpunkthöhe gemäß der zweiten Ausführungsform. In 16 und 17 sind die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die Ordinatenachsen in Schwerpunkthöheneinheiten unterteilt. Gemäß der ersten Ausführungsform kann die Schwerpunkthöhe in Echtzeit abgeschätzt werden, obwohl sie lediglich statisch abgeschätzt wird. Gemäß 16 enthält der Abschätzwert jedoch verglichen mit dem wahren Wert einen großen Fehler. In der zweiten Ausführungsform zeigt 17, daß die Durchführung der Schritte S1 und S2 in 9 ermöglicht, daß der Abschätzwert und der wahre Wert im wesentlichen übereinstimmen.
18A bis 18C zeigen Graphen mit Analysebeispielen auf einer normalen Straße. In 18A bis 18C sind die Abszissenachsen in Zeiteinheiten und die Ordinatenachsen in Steuerwinkeleinheiten in 18A, in Rollrateneinheiten in 18B und Geschwindigkeitseinheiten in 18C unterteilt. Ferner werden die Beispiele aus 4A und 4B als ein Beispiel für den Testkurs angesehen. 19 zeigt einen Graphen mit dem Abschätzungsergebnis für die Schwerpunkthöhe auf einem Testkurs und einer allgemeinen Straße, wobei die Abszissenachse für den Fall einer Landstraße, z. B. einem Testkurs, und einer allgemeinen Straße a und b bestimmt und die Ordinatenachse in Schwerpunkthöhe unterteilt sind.
In 15G wird ein durch den Pfeil bezeichneter Steuerbereich zur Ermittlung der Transferfunktion verwendet, wobei die Korrelation zwischen dem Eingabesteuerwinkel und der Rollrate in diesem Bereich zufriedenstellend ist, so daß die Abschätzung durchgeführt werden kann, wenn das s/n-Verhältnis groß ist (Abschnitt a in 18A bis 18C). Wenn andererseits die Eingabe und Ausgabe nicht ausreichend oder die Geschwindigkeitsänderung groß ist (Abschnitt b in 21A bis 21C), wird ein vom wahren Wert abweichendes Abschätzergebnis erhalten. Die Abschätzung erfordert somit die Annahme, daß das s/n-Verhältnis groß und die Geschwindigkeitsänderung klein sind.
In 20 ist ein Beispiel unter der oben genannten Annahme gezeigt, in dem die Schwerpunkthöhen entsprechend verschiedener Ladezustände berechnet werden. 20 zeigt einen Graphen mit Abschätzungsergebnissen für die Schwerpunkthöhe in einem unbeladenen, einem ausgeglichenbeladenen und einem hochbeladenen Zustand des Fahrzeugs, wobei die Abszissenachse entsprechend der Ladezustände und die Ordinatenachse in Schwerpunkthöheneinheiten unterteilt ist. Gemäß 20 variiert die erhaltene Schwerpunkthöhe entsprechend dem Ladezustand und die Tendenzen stimmen überein. Hierdurch wird ein Fahrzeugstellungssteuerungssystem geschaffen, das für große Fahrzeuge, insbesondere kommerziell einsetzbare Fahrzeuge, geeignet ist. Das Fahrzeugstellungssteuerungssystem ist auf große Fahrzeuge anwendbar, die auf das Verhalten bezogene Daten mit Niedrigfrequenzkomponenten in nichtgeringem Ausmaß enthalten, sowie auf Fahrzeuge, deren Belade- oder Passagierzustand sich ändert, wobei das Fahrzeug der Änderung des Lade- oder Passagierzustands folgt. Bei einem großen Fahrzeug wird die Abweichung von einer Fahrspur sowie ein seitliches Umkippen aufgrund einer über die Fahrzeugcharakteristik durchgeführten Fahrsteuerung vermieden. Eine Schwerpunkthöhe wird in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs berechnet und die Steuergenauigkeit des Fahrzeugstellungssteuerungssystems wird weiter verbessert.

Claims

Fahrzeugstellungssteuerungssystem (2), umfassend ein Fahrzeugstabiltätssteuerungssystem (3) zum Empfangen von Daten der Fahroperationen und von das Verhalten eines Fahrzeugs (1) betreffenden Daten, die durch Sensoren (11) erfasst werden, die an dem Fahrzeug (1) montiert sind, wobei das Verhalten des Fahrzeugs (1) durch das Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (3) abschätzend berechenbar ist, und Mittel (4) zum Empfangen der Daten der Fahroperationen, der das Verhalten des Fahrzeugs (1) betreffenden Daten und des Berechnungsergebnisses des Fahrzeugstabilitätssteuerungssystems (3) und zum automatischen Liefern von Modifikationsdaten, damit das Fahrzeug (1) sich auf den sicheren Seiten befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (3) Mittel umfasst zum Bestimmen der Schwerpunkthöhe hs eines Fahrzeugs (1) in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs (1), wobei die Schwerpunkthöhe hs als ein Parameter im Fahrzeugstabilitätssteuerungssystem (3) verwendbar ist zum abschätzenden Berechnen des Verhaltens des Fahrzeugs (1) durch Vergleichen der Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades einer Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)) eines Rollwinkels Φ in einen Steuerwinkel δ, der durch einen Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs (1) eingebbar ist, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen Rollwinkel Φ beinhaltet, und einer Transferfunktion eines Rollwinkels Φ in einen Steuerwinkel δ, der mittels eines auto-regressiven Verfahrens erhältlich ist.
Vorrichtung zum Abschätzen der Schwerpunkthöhe hs eines Fahrzeugs (1) als ein Parameter zum Steuern der Stellung des Fahrzeugs (1), umfassend Mittel zum Bestimmen der Schwerpunkthöhe hs eines Fahrzeugs (1) in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs (1) als ein Parameter zum abschätzenden Berechnen des Verhaltens des Fahrzeugs (1) durch Vergleichen der Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades einer Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)) eines Rollwinkels Φ in einen Steuerwinkel δ, der durch einen Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs (1) eingebbar ist, in einem dynamischen Modell mit einem Freiheitsgrad, der einen Rollwinkel Φ beinhaltet, und eine Transferfunktion eines Rollwinkels Φ in einen Steuerwinkel δ, der mittels eines auto-regressiven Verfahrens erhältlich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Fahrzeugansprechberechnungsschaltung zur automatischen Erneuerung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)) mittels des auto-regressiven Verfahrens in Echtzeit während der Fahrt des Fahrzeugs (1) vorgesehen ist, welche eine Einrichtung zur Darstellung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)) als quadratische Gleichung bezüglich eines Differentialoperators s basierend auf einem Wert hs·f(s) berechnet entsprechend einer Bewegungsgleichung des Fahrzeugs (1) mit einer Schwerpunkthöhe hs, wobei die Steuerwinkeleingabe durch den Fahrer während der Fahrt des Fahrzeugs (1) als Funktion δ(s) bezüglich eines Differentialoperators s und der aufgrund des Steuerwinkels δ am Fahrzeug (1) hervorgerufene Rollwinkel Φ durch eine Funktion Φ(s) bezüglich eines Differentialoperators s dargestellt sind, und zur Darstellung der Rollwinkel-in-Steuerwinkel-Transferfunktion (Φ(s)/δ(s)), die durch Verwendung der Fahrzeugansprechberechnungsschaltung erneuert worden ist, als quadratische Gleichung bezüglich eines Differentialoperators s und zum anschließenden Abschätzen der Schwerpunkthöhe hs mittels einer Gleichung, in der beide quadratischen Gleichungen bezüglich des Differentialoperators s in Koeffizienten von Termen entsprechenden Grades identisch sind, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur bevorzugten Verwendung der Schwerpunkthöhe hs, die durch Verwendung einer Gleichung erhalten wird, in der beide quadratischen Gleichungen bezüglich des Differentialoperators s in einem Koeffizienten eines Terms ersten Grades identisch sind, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Nullkorrektur der Steuerwinkeleingabe und gemessenen Rollrate unter Verwendung entsprechender Mittelwerte, eine Einrichtung zum Setzen von Zeiten als Startzeit und als Endzeit, wenn die gemessene Rollrate aufgrund der Nullkorrektur Null beträgt, während die Änderung der gemessenen Rollrate groß ist, und zum anschließenden Abfragen der gemessenen Rollrate zwischen der Startzeit und der Endzeit, und eine Bandpassfiltereinrichtung zum Passieren der Ausgangsdaten von der Abfrageeinrichtung vorgesehen sind.