DE4201146C2

DE4201146C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Kraftfahrzeugverhaltens

Info

Publication number: DE4201146C2
Application number: DE4201146A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Nakamura; Makoto Yamakado
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2012-01-18
Also published as: DE4201146A1; KR920014655A; KR960000248B1; US5408411A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Kraftfahrzeugverhaltens, bei der eine Erfassungseinrichtung Betriebsgrößen eines Lenkungssystems, eines Motors, eines Antriebsstrangs und eines Fahrwerks erfasst und eine Fahrzeugverhalten-Bestimmungseinrichtung zum Erfassen und Bestimmen von Beschleunigungswerten des Fahrzeugs in den drei Raumrichtungen zum Angeben eines Fahrzeugverhaltens.

Als typisches Verhaltensmodell kann das Fahrzeugverhalten einer Fahrzeugkarosserie mit zwei lenkbaren Vorderrädern und zwei als starr anzusehenden Hinterrädern betrachtet werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann in diesem Fall ein dreidimensionales Koordinatensystem mit x-, y- und z-Ach sen, dessen Ursprung im Schwerpunkt G der Fahrzeugkaros serie 1 angeordnet ist, aufgestellt werden. Wenn das Fahrzeugverhalten um den Schwerpunkt als Bewegung eines starren Körpers im dreidimensionalen Raum betrachtet wird, kann das Fahrzeugverhalten als Bewegung mit sechs Freiheitsgraden klassifiziert werden, wobei die einzelnen Freiheitsgrade folgendermaßen gegeben sind:
(1) lineare Bewegung entlang der x-Achse - Längsbewegung;
(2) lineare Bewegung entlang der y-Achse - Querbewegung;
(3) lineare Bewegung entlang der z-Achse - vertikale Bewegung;
(4) Drehbewegung um die x-Achse - Rollbewegung;
(5) Drehbewegung um die y-Achse - Nickbewegung, und
(6) Drehbewegung um die z-Achse - Gierbewegung.

Diese Bewegungen sind eng mit den Fahreigenschaften des Fahrzeugs verbunden. Beispielsweise stellen das Gieren und das Rollen wichtige Faktoren für die Bestimmung der Fahrstabilität des Fahrzeugs dar. Andererseits werden die Nickbewegung und die vertikale Bewegung durch eine wel lige Fahrbahn und/oder eine Beschleunigung bzw. eine Verzögerung des Fahrzeugs verursacht und stehen mit dem Fahrkom fort des Fahrzeugs in Zusammenhang.

In der fortschrittlichen Automobiltechnik der letzten Jahre sind akti ve Steuerungstechniken, wie etwa ein Antiblockiersystem, eine Trak tionssteuerung, ein Vierradantrieb, eine Vierradsteuerung, eine ak tive Radaufhängung und dergleichen, die sämtlich einer gewünsch ten Steuerung der Fahrzeugeigenschaften dienen, entwickelt worden und unterliegen weiterhin einer ständigen Weiterentwicklung. In derartigen Kraftfahrzeugsteuerungstechniken ist es notwendig, das Fahrzeugverhalten, insbesondere eine Beschleunigung (oder Win kelbeschleunigung), von Zeit zu Zeit zu überwachen. Zu diesem Zweck werden oftmals eine Mehrzahl von Beschleunigungen be nutzt.

Aus der Druckschrift US 4 480 384 ist ein Steuersystem bekannt, das, basierend auf einem mathematischen Modell, das zukünftige Fahrverhalten des Fahrzeugs feststellt und den Lenkwinkel entspre chend einstellt.

Für die Überwachung des Fahrverhaltens ist beispielsweise aus JP 2-30780 Y2 ein Verfahren bekannt, in dem unter Verwendung zweier Beschleunigungssensoren, die im vorderen bzw. im hinteren Bereich des Fahrzeugs angebracht sind, die Fahrzeug-Querbe schleunigung und die Gier-Winkelbeschleunigung erfasst werden und in dem die Ausgaben dieser Sensoren rechnerisch verarbeitet werden. Außerdem werden für die Steuerung des Fahrzeugverhal tens die Position des Fahrzeugschwerpunkts, der Querschubwinkel an jedem Rad und der Radschlupf als wichtige Faktoren betrachtet. Der Querschubwinkel ist ein Winkel, der auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen der Längsgeschwindigkeit und der Querge schwindigkeit des Fahrzeugs abgeleitet wird und die Fahrzeug- Lenkcharakteristik beeinflusst. Andererseits stellt der Radschlupf eine Größe dar, die durch die Division der Differenz zwischen der Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie und der Rotationsge schwindigkeit eines Fahrzeugrades durch die Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie erhalten wird. Es ist be kannt, daß es einen optimalen Bereich des Radschlupfs gibt, in dem die Motorantriebskraft und die Bremskraft auf die Fahrbahn am effektivsten übertragen werden. Unter den aktiven Steuerungstechniken gibt es einige Systeme, die die Motorantriebskraft optimal auf die vier Räder verteilen, um den Querschubwinkel auf Null zu verringern, und einige Systeme, die die Motorausgangsleistung und/oder die Bremskräfte steuern.

Das Fahrzeugverhalten während der Fahrt ist jedoch typi scherweise durch ein aus den obenerwähnten Bewegungen in sechs Freiheitsgraden zusammengesetztes Verhalten gege ben. Um daher das Fahrzeugverhalten zufriedenstellend überwachen zu können, sind mindestens sechs Beschleuni gungssensoren notwendig. Da außerdem die Sensoren selbst an der Fahrzeugkarosserie angebracht sind, die einer be schleunigten Bewegung unterworfen ist, müssen die von diesen Sensoren erfaßten Werte in bezug auf ein beschleu nigtes Koordinatensystem verarbeitet werden. Ferner kann sich die Erfassungsrichtung des Sensors entsprechend der Drehung des Fahrzeugs relativ zum Koordinatensystem der Straße (ruhendes Koordinatensystem oder Bezugssystem) drehen. Daher ist eine Korrektur mittels Transformation des Koordinatensystems (beispielsweise mittels einer Eu lerwinkel-Transformation) notwendig.

Im Stand der Technik ist jedoch keine Lehre bekannt, mit der das obenerwähnte Problem gelöst werden könnte, so daß eine Steigerung der Erfassungsgenauigkeit des Fahrzeug verhaltens begrenzt ist. Dies kann bei der Verwirklichung weiterer, fortgeschrittener Fahrzeugsteuerungstechniken ein Hindernis darstellen.

Aus der US 4,829,434-A (9. Mai 1989), die ein "lernendes Fahrzeug" betrifft, ist ein System bekannt, das das "Fahrverhalten" des Fahrers, die "Umgebungsbedingungen", wie etwa das Wetter und die Abstände zu in der Nähe be findlichen Fahrzeugen und "Fahrzeug-Fahrzustände", wie etwa die Fahrzeuggeschwindigkeit und die -beschleunigung, mittels Sensoren erfaßt und für das Fahrzeug eine voll ständige Rückkopplungssteuerung ausführt, indem es eine intelligente Basis bezüglich dreier Grundbedingungen, d. h. dem Fahrverhalten, den Umgebungsbedingungen und dem Fahrzeug-Fahrzustand, erstellt und auf dieser Basis den optimalen Zustand ableitet.

Mit der in der obenerwähnten US-Anmeldung vorgeschlagenen Steuerungstechnik ist beabsichtigt, ein verbessertes Kri terium für die (normale) Kurvenfahrt des Fahrzeugs zu schaffen. Wenn daher das Fahrzeug in seitlicher Richtung rutscht oder schleudert, ist das System wirkungslos.

Wenn das Fahrzeug in einem Ausmaß, das das Kriterium für die normale Kurvenfahrt nicht erfüllt, in seitlicher Richtung rutscht oder schleudert, kann gemäß der Theorie des Fahrzeugverhaltens dieses Schleudern dadurch verrin gert werden, daß der Lenkeinschlag in die neutrale Posi tion oder über die neutrale Position hinaus zurückge stellt wird (Gegensteuern). Wenn andererseits ein wesent liches Untersteuern auftritt, das die Kurvenfahrt stark erschwert, kann der Einsatz der Handbremse mit dem Ziel des Blockierens der Hinterräder (Schleuderwende) zu einer Verringerung des Kurvenradius beitragen. Die Technik des Gegensteuerns und die Technik der Schleuderwende stellen beide hohe Anforderungen an den Fahrer, die der Durch schnittsfahrer nur schwer erfüllen kann. Im Falle des Ge gensteuerns ist viel Erfahrung notwendig, um den erforderlichen Lenkwinkel in der Gegenrichtung genau auszuma chen. Auch die Technik der Schleuderwende ist eine sehr schwierige Fahrtechnik, die nur von sehr geübten Fahrern ausgeführt werden kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung des Kraftfahrzeugverhaltens zu schaffen, die eine weitere Erhöhung der Fahrsicherheit gewährleistet.

Die Aufgabe wird durch alle Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen des Anspruchs 1.

In einer bevorzugten Ausführungsform können verschiedene physikalische Größen, wie etwa die Kräfte entlang der Fahrzeugachsen (Längsachse, Querachse, vertikale Achse), die Beschleunigungen, die Geschwindigkeiten, die Drehmo mente um die jeweiligen Achsen (Nickbewegung, Rollbewe gung, Gierbewegung), die Winkelbeschleunigungen, die Win kelgeschwindigkeiten, die sämtlich mit dem Fahrzeugver halten in Verbindung stehen, durch eine rechnerische Ver arbeitung der Ausgaben der an ausgewählten Positionen der gefederten Masse (Fahrzeugkarosserie) des Fahrzeugs ange brachten sechs Beschleunigungserfassungseinrichtungen ab geleitet werden.

Andererseits kann durch die genaue Erfassung sowohl des Verhaltens der Fahrzeugkarosserie von Zeit zu Zeit als auch der von Sensoren, wie etwa einem Radgeschwindigkeits sensor, einem Lenkwinkelsensor und dergleichen, ausgegebe nen Daten, die mit dem Fahrzeugverhalten in Verbindung stehen, eine fortschrittliche Fahrzeugsteuerung verwirk licht werden.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung ist bei Auftreten eines Schleuderns, eines Rutschens oder eines wesentlichen Untersteuerns des Fahrzeugs, die außerhalb der Bewegungskriterien desselben liegen, eine zur Steuerung von erfahrenen Fahrern gleichwertige Steue rung möglich, mit der das Fahrzeugverhalten innerhalb ge gebener Kriterien gehalten werden kann. Dies trägt zur Sicherheit und zur Vermeidung von Gefahren bei.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen, die sich auf besondere Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen, ange geben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus führungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläu tert; es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der Richtungen der Größen, die den möglichen Bewegungen eines Kraftfahrzeugs zu geordnet sind;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des er findungsgemäßen Steuersystems;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Lenkwinkel-, Drosselklap penöffnungswinkel- und Bremsdruck-Steuerabschnit tes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine erläuternde Darstellung der Anordnung der Beschleunigungssensoren im Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 5 eine erläuternde Darstellung der Anordnung der Beschleunigungssensoren im Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung der Anordnung der Beschleunigungssensoren im Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung eines bewegten Koor dinatensystems und eines ruhenden Koordinatensy stems, die für die erfindungsgemäße Steuerung verwendet werden;

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung für die Definition der Koordinatenpunkte der Sensoren und der Vekto ren;

Fig. 9 eine Darstellung für die Definition verschiedener Variablen in der Eulerwinkel-Transformation;

Fig. 10 ein Blockschaltbild des Hardwareaufbaus eines Sy stems für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens;

Fig. 11 eine Darstellung des von einem Mikrocomputer aus geführten Prozesses der arithmetischen Operation für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens;

Fig. 12 eine Darstellung eines vom Mikrocomputer ausge führten Prozesses einer arithmetischen Operation für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens, der mit dem Prozeß von Fig. 11 eine Abfolge bildet;

Fig. 13 eine Darstellung eines vom Mikrocomputer ausge führten Prozesses einer arithmetischen Operation für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens, der mit den Prozessen der Fig. 11 und 12 eine Abfolge bildet;

Fig. 14 eine Darstellung eines vom Mikrocomputer ausge führten Prozesses einer arithmetischen Operation für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens, der mit den Prozessen der Fig. 11, 12 und 13 eine Ab folge bildet;

Fig. 15 eine Darstellung eines vom Mikrocomputer ausge führten Prozesses einer arithmetischen Operation für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens, der mit den Prozessen der Fig. 11, 12, 13 und 14 eine Abfolge bildet;

Fig. 16 ein schematisches Blockschaltbild, das skizzen haft den Gesamtaufbau eines Steuersystems (zentrale oder konzentrierte Steuerung) des Kraftfahrzeugs wiedergibt;

Fig. 17 ein schematisches Blockschaltbild, das skizzen haft den Gesamtaufbau eines Steuersystems (dezentrale, unabhängige Steuerung) des Kraft fahrzeugs wiedergibt;

Fig. 18 eine schematische und erläuternde Darstellung des gesamten Steuersystems bei Verwendung verschiede ner Sensoren;

Fig. 19 eine Darstellung der Koordinaten an den Radposi tionen in bezug auf den Schwerpunkt des Fahr zeugs;

Fig. 20 eine Darstellung des Prozesses für die Vorhersage des Querschubwinkels;

Fig. 21 eine Darstellung des Prozesses für die Vorhersage des Radschlupfs;

Fig. 22 eine Darstellung des Prozesses für die Vorhersage einer Fahrtrichtung und der Entfernung von einem gesetzten Zeitpunkt;

Fig. 23 ein Blockschaltbild für ein ein Referenzmodell verwendendes System für die Steuerung des Fahr zeugverhaltens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 24 eine Darstellung des Aufbaus des Lenkwinkel-Steu erabschnittes;

Fig. 25 eine Darstellung des Aufbaus des Drosselklappen öffnungswinkel-Steuerabschnittes;

Fig. 26 eine Darstellung des Aufbaus eines Differential mechanismus im Drosselklappenöffnungswinkel-Steu erabschnitt;

Fig. 27 eine Darstellung des Aufbaus des Hydraulikbrems druck-Steuerabschnittes;

Fig. 28 eine Darstellung der Verbindungen zwischen den Sensoren der sechs Freiheitsgrade und einem Steuerabschnitt;

Fig. 29 eine Darstellung des Fahrzeugverhaltens bei Auf treten einer Schleuderbewegung;

Fig. 30 eine Darstellung des Fahrzeugverhaltens, wenn der Schleuderbewegung gegengesteuert wird;

Fig. 31 ein Gleichgewicht von am Fahrzeug angreifenden Kräften in zwei Dimensionen bei Abwesenheit eines Querschubs im Schwerpunkt des Fahrzeugs;

Fig. 32 ein Gleichgewicht von am Fahrzeug angreifenden Kräften in zwei Dimensionen bei Auftreten eines Querschubs im Schwerpunkt des Fahrzeugs;

Fig. 33 ein Gleichgewicht von am Fahrzeug angreifenden Kräften in zwei Dimensionen, wenn dem Querschub in Schwerpunkt des Fahrzeugs durch Gegensteuern entgegengewirkt wird;

Fig. 34 eine Darstellung eines Prozesses der Steuerung der Seitenführungskraft gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 35 eine Darstellung eines Prozesses der Vorhersage des Fahrzeugverhaltens gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 36 eine Darstellung eines Prozesses der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszu führenden Steuerung;

Fig. 37 eine Darstellung des Fahrverhaltens des Fahrers, um den Querschubwinkel im Schwerpunkt eines typi schen Fahrzeugs in positiver Richtung zu erhöhen;

Fig. 38 eine Darstellung des Fahrverhaltens des Fahrers, um bei Auftreten eines Übersteuerns den Quer schubwinkel im Schwerpunkt eines typischen Fahr zeugs in positiver Richtung zu erhöhen;

Fig. 39 eine Darstellung des Prozesses für die Korrektur der Charakteristik eines Referenz-Fahrzeugmo dells, und

Fig. 40 eine Darstellung der Bewegungsgleichungen des Re ferenzmodells und des Bewegungsmodells für das zu steuernde Fahrzeug.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemä ßen Systems gezeigt. Das gezeigte System enthält einen Verbrennungsmotor 71, ein rechtes Vorderrad 72a, ein lin kes Vorderrad 72b, ein rechtes Hinterrad 72c und ein lin kes Hinterrad 72d, Radgeschwindigkeitssensoren 73a, 73b, 73c und 73d für die jeweiligen Räder, Bremsmechanismen 74a, 74b, 74c und 74d für die jeweiligen Räder, Aufhän gungsmechanismen 76a, 76b, 76c und 76d für die jeweiligen Räder, eine gesteuerte Differentialgetriebeeinheit 77, ein Lenkrad 78, ein Gaspedal 79, ein Bremspedal 80, einen Lenkwinkel-Steuerabschnitt 81, einen Drosselklappenöff nungswinkel-Steuerabschnitt 82, einen Hydraulikbrems druck-Steuerabschnitt 83, einen Kraftübertragungs-Steuer abschnitt 84, einen Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden und eine Steuereinheit 86.

Jeder der Radgeschwindigkeitssensoren 73a, 73b, 73c und 73d umfaßt ein Meßzahnrad, das sich mit dem zugehörigen Rad dreht, und einen magnetischen Meßwertaufnehmer. Der magnetische Meßwertaufnehmer gibt einen dem Drehwinkel des zugehörigen Rades entsprechenden Impulszug aus. Durch die Messung des Intervalls der einzelnen Impulse im Im pulszug kann die Radgeschwindigkeit an jeder Winkelposi tion erfaßt werden.

Jeder der Bremsmechanismen 74a, 74b, 74c und 74d beauf schlagt das entsprechende Rad mit einer Bremskraft, um das Rad und damit das Fahrzeug zu verzögern. Die Bremsme chanismen 74a, 74b, 74c und 74d sind mit Sensoren für die Erfassung des Bremsleitungsdrucks während der Betätigung der Bremse versehen.

Der Radaufhängungsmechanismus 76a enthält einen (nicht gezeigten) Stoßdämpfer mit einem (in Fig. 2 nicht gezeig ten) Hubsensor 61a, der den Hub des Radaufhängungsmecha nismus 76a während der Fahrt des Fahrzeugs überwacht. Die anderen Radaufhängungsmechanismen 76b, 76c und 76d ent halten ebenfalls ähnliche oder gleiche Hubsensoren. Die Radaufhängungsmechanismen erfassen somit die Roll- und Nickwinkel des Fahrzeugs. Gleichzeitig können die Radauf hängungsmechanismen Veränderungen der Aufhängungsausrich tung, wie etwa den Sturzwinkel, den Spurwinkel und der gleichen, erfassen.

Die gesteuerte Differentialgetriebeeinheit 77 umfaßt in der gezeigten Ausführungsform eine schlupfbegrenzende Differentialgetriebeeinheit, die eine hydraulische Mehr scheiben-Flüssigkeitskupplung enthält, mit der die maxi male Drehmomentdifferenz gesteuert werden kann. Dadurch kann die Drehmomentverteilung für die Antriebsräder zwi schen einem normalen, uneingeschränkten Zustand und einem Verriegelungszustand, in dem die Antriebsräder starr miteinander verbunden sind, beliebig eingestellt werden.

In Fig. 3 sind die Funktionen des Lenkwinkel-Steuerab schnittes 81, des Drosselklappenöffnungswinkel-Steuerab schnitts 82 und des Hydraulikbremsdruck-Steuerabschnitts 83 dargestellt. Jeder Steuerabschnitt empfängt vom Fahrer über das Lenkrad 78, über das Gaspedal 79 bzw. über das Bremspedal 80 Befehle. Die Steuerabschnitte leiten die Betriebsgrößen des Lenkwinkels, des Drosselklappenöff nungswinkels und des Bremsleitungsdrucks, die sich durch die jeweiligen Betätigungen durch den Fahrer ergeben, ab und geben eine entsprechende Information an die Steuereinheit 86 aus. Gleichzeitig empfangen die Steuer abschnitte von der Steuereinheit 86 Steuerbefehle, um den Lenkmechanismus 75, den Motor 71 und die jeweiligen Bremsmechanismen 74 zu steuern.

Wenn keine Steuerbefehle von der Steuereinheit 86 vorlie gen, werden der Lenkmechanismus 75, der Motor 71 und die jeweiligen Bremsen 74 direkt durch die Befehle vom Fahrer gesteuert.

In Fig. 4 ist die Anordnung der Beschleunigungssensoren im Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Er findung gezeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind an drei Be festigungsstangen 27, 28 und 29, die im wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind und sich in einem als Ursprung dienenden Punkt S schneiden, Beschleuni gungssensoren 21 bis 26 so angeordnet, daß sich jeweils zwei Beschleunigungssensoren auf einer Stange befinden. Wenn die x-, y- und z-Achsen wie gezeigt eingeführt wer den, erfassen die Beschleunigungssensoren 21 und 22 auf der Befestigungsstange 27 (die sich entlang der x-Achse erstreckt) die Beschleunigung in z-Richtung, während die Beschleunigungssensoren 23 und 24 auf der Befestigungs stange 28 (die sich entlang der y-Achse erstrecken) die Beschleunigung in x-Richtung erfassen und die Beschleuni gungssensoren 25 und 26 auf der Befestigungsstange 29 (die sich entlang der z-Achse erstreckt) die Beschleuni gung in y-Richtung erfassen. Hierbei sind die Richtungen der von den Beschleunigungssensoren 21 bis 26 zu erfas senden Beschleunigungen nicht auf die gezeigten Richtun gen beschränkt; vielmehr können die Beschleunigungssenso ren 21 und 22 für die Erfassung der Beschleunigung in y- Richtung, die Beschleunigungssensoren 23 und 24 für die Erfassung der Beschleunigung in z-Richtung und die Be schleunigungssensoren 25 und 26 für die Erfassung der Be schleunigung in x-Richtung oder so, daß sie jeweils die entgegengesetzten Richtungen (negative Richtungen) erfas sen, angeordnet werden. Daher gibt es vier mögliche Wei sen, wie die Beschleunigungssensoren angebracht werden können.

In Fig. 5 ist die Anordnung der Beschleunigungssensoren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Er findung gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform sind die Beschleunigungssensoren 31 bis 36 an zwei Befesti gungsstäben 37 und 38 angebracht, die senkrecht zueinan der ausgerichtet sind und sich entlang zweier der drei Achsen des Koordinatensystems (in der gezeigten Ausfüh rungsform in x-Richtung und in y-Richtung) erstrecken. In der gezeigten Darstellung ist die Befestigungsstange 37 in x-Richtung orientiert. Die Beschleunigungssensoren 35 und 36 für die Erfassung der Beschleunigung in y-Richtung und die Beschleunigungssensoren 31 und 32 für die Erfas sung der Beschleunigung in z-Richtung sind an der Befe stigungsstange 37 angebracht. Selbst in diesem Fall gibt es drei Weisen der Achsenwahl für die Orientierung der Anbringungsstangen 37 und 38, etwa durch Vertauschen der y-Achse mit der z-Achse. Außerdem gibt es zwei Weisen für die Anbringung der Beschleunigungssensoren an den Befe stigungsstangen, wie etwa die Anbringung der Beschleuni gungssensoren für die z-Richtung und für die x-Richtung an der in y-Richtung orientierten Befestigungsstange.

In Fig. 6 ist die Anordnung der Beschleunigungssensoren gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Er findung gezeigt. Hierbei werden die Beschleunigungssenso ren 31, 32, 35 und 36, die an der in x-Richtung orien tierten Befestigungsstange angeordnet sind, durch Mehrachsen-Beschleunigungssensoren 101 und 102 ersetzt. In Fig. 6 sind die Beschleunigungssensoren 101 und 102 vom Dreiachsen-Erfassungstyp. Im gezeigten Fall sind je doch die in y-Richtung und z-Richtung orientierten Be schleunigungssensoren nur für die Erfassung der Beschleu nigungen aktiv. Es ist ersichtlich, daß selbst in diesem Fall mehrere verschiedene Kombinationen der Orientierung der Befestigungsstangen und der Anordnung der Beschleuni gungssensoren möglich sind.

Mit der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Sensoranordnung kann nicht die lineare Bewegung in x-Richtung, sondern die Bewegung in fünf Freiheitsgraden erfaßt werden. Diese Sensoranordnungen können für ein Fahrzeugsteuersystem verwendet werden, in dem die lineare Bewegung in x-Rich tung nicht berücksichtigt werden muß.

Außerdem ist es nicht immer notwendig, die Sensoren an den besonderen Befestigungsstangen, die in den Fig. 4 bis 6 gezeigt sind, anzubringen. Beispielsweise ist es mög lich, die Beschleunigungssensoren direkt an der Fahrzeugkarosserie entlang der imaginären x-, y- und z-Achsen be züglich der Fahrzeugkarosserie anzubringen.

Nun wird ein Prozeß für die Vorhersage des Fahrzeugver haltens auf der Grundlage der erfaßten Werte der sechs Beschleunigungssensoren beschrieben. In der folgenden Be schreibung wird angenommen, daß das Fahrzeug (wenigstens die Fahrzeugkarosserie mit Ausnahme der Radaufhängung) ein starrer Körper ist. Die folgende Beschreibung wird für den Fall gegeben, daß die Beschleunigungssensoren wie in Fig. 4 dargestellt angeordnet sind.

In Fig. 7 sind vier Arten von dreidimensionalen Koordina tensystemen gezeigt, die bei der Verwirklichung des Pro zesses der Vorhersage des Fahrzeugverhaltens verwendet werden. Zunächst stellt ein Koordinatensystem, das den Ursprung S und die Achsen x₁, x₂ und x₃ besitzt, ein be wegtes Koordinatensystem dar, das zusammen mit den Senso ren (und daher mit der Fahrzeugkarosserie) bewegt wird. Entsprechend ist ein Koordinatensystem, dessen Ursprung sich im Schwerpunkt G des Fahrzeugs befindet und das drei Koordinatenachsen x, y und z besitzt, ein bewegtes Koor dinatensystem, dessen Achsenrichtungen mit denen des erstgenannten, bewegten Koordinatensystems übereinstimmen. Ein Koordinatensystem, dessen Ursprung sich im Punkt 0 befindet, der von den Punkten S und G verschieden ist, und das drei Koordinatenachsen X, Y und Z besitzt, ist ein ruhendes Koordinatensystem oder ein Bezugssystem, das gegenüber der Straßenoberfläche nicht bewegt ist. Die ne gative Richtung der Z-Achse ist zum Erdmittelpunkt ge richtet. Ein Koordinatensystem mit dem Ursprung im Punkt 0 und den drei Koordinatenachsen X₁, X₂ und X₃ ist ein rotierendes Koordinatensystem, dessen Achsenrichtungen mit denen des ersten und des zweiten, bewegten Koordinatensystems übereinstimmen. Daher besitzt das rotierende Koordinatensystem keine lineare Bewegungskomponente, son dern nur eine Rotationsbewegungskomponente.

Zunächst wird, wie in Fig. 8 gezeigt, angenommen, daß die Ortsvektoren des Ursprungs S des Koordinatensystems x₁x₂x₃ und der Positionen S₁ bis S₆ der Sensoren 21 bis 26 bezüglich des ruhenden Koordinatensystems XYZ durch R_S, R₁ bis R₆ und die Ortsvektoren der Positionen S₁ bis S₆ bezüglich des Koordinatensystems x₁x₂x₃ durch a₁ bis a₆ gegeben sind. In diesem Fall können die Geschwindigkeits vektoren V_s, V₁ bis V₆, die auf der Grundlage der unten angegebenen Beziehung der Ortsvektoren (Gleichung (1)) und durch Differenzieren dieser Ortsvektoren nach der Zeit erhalten werden, durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

R₁ = R_S + a₁ R₂ = R_S + a₂ R₃ = R_S + a₃

R₄ = R_S + a₄ R₅ = R_S + a₅ R₆ = R_S + a₆ (1)

und

V₁ = V_S + ω_S × a₁ V₂ = V_S + ω_S × a₂ V₃ = V_S + ω_S × a₃

V₄ = V_S + ω_S × a₄ V₅ = V_S + ω_S × a₅ V₆ = V_S + ω_S × a₆ (2),

wobei ω der Winkelgeschwindigkeitsvektor des bewegten Ko ordinatensystems x₁x₂x₃ bezüglich des ruhenden Koordina tensystems XYZ ist. Das Zeichen x stellt ein äußeres Pro dukt oder Kreuzprodukt dar.

Durch weiteres Differenzieren von V₁ bis V₆ nach der Zeit können aus den folgenden Gleichungen die Beschleunigungen A_S, A₁ bis A₆ an den Punkten S, S₁ bis S₆ erhalten werden:

A₁ = A_S + Aω_S × a₁ + ω_S × (ω_S × a₁)

A₂ = A_S + Aω_S × a₂ + ω_S × (ω_S × a₂)

A₃ = A_S + Aω_S × a₃ + ω_S × (ω_S × a₃)

A₄ = A_S + Aω_S × a₄ + ω_S × (ω_S × a₄)

A₅ = A_S + Aω_S × a₅ + ω_S × (ω_S × a₅)

A₆ = A_S + Aω_S × a₆ + ω_S × (ω_S × a₆) (3),

wobei Aω_S der Winkelbeschleunigungsvektor des Fahrzeugs ist.

In den obigen Gleichungen (2) und (3) treten Komponenten des äußeren Produkts auf, weil die Punkte S₁ bis S₆ Rota tationsbewegungskomponenten bezüglich des Punktes S ent halten. Hierbei können durch die Herleitung der Differen zen von A₁ und A₂, von A₃ und A₄ und von A₅ und von A₆ die folgenden Gleichungen erhalten werden:

A₁ - A₂ = Aω_S × (a₁ - a₂) + [ω_S × (ω_S × a₁) - ω_S × (ω_S × a₂)]

A₃ - A₄ = Aω_S × (a₃ - a₄) + [ω_S × (ω_S × a₃) - ω_S × (ω_S × a₄)]

A₅ - A₆ = Aω_S × (a₅ - a₆) + [ω_S × (ω_S × a₅) - ω_S × (ω_S × a₆)] (4).

Andererseits können durch Berechnen der äußeren Produkte von A₁ und a₂, A₂ und a₁, A₃ und a₄, A₄ und a₃, A₅ und a₆ und von A₆ und a₅ und durch die Herleitung der Differen zen zwischen Paaren, die den obenerwähnten Paaren analog sind, die folgenden Gleichungen erhalten werden:

a₂ × A₁ - a₁ × A₂ = - A_S × (a₁ - a₂) + [a₂ × (Aω_S × a₁) - a₁ × (Aω_S × a₂)] + [a₂ × ω_S × (ω_S × a₁) - a₁ × ω_S × (ω_S × a₂)]

a₄ × A₃ - a₃ × A₄ = - A_S × (a₃ - a₄) + [a₄ × (Aω_S × a₃) - a₃ × (Aω_S × a₄)] + [a₄ × ω_S × (ω_S × a₃) - a₃ × ω_S × (ω_S × a₄)]

a₆ × A₅ - a₅ × A₆ = - A_S × (a₅ - a₆) + [a₆ × (Aω_S × a₅) - a₅ × (Aω_S × a₆)] + [a₆ × ω_S × (ω_S × a₅) - a₅ × ω_S × (ω_S × a₆)] (5).

Hierbei werden die Einheitsvektoren der einzelnen Achsen des Koordinatensystems x₁x₂x₃ mit e₁ (1, 0, 0), e₂ (0, 1, 0) bzw. e₃ (0, 0, 1) bezeichnet. Dann können zwischen den Ortsvektoren a₁ bis a₆ die folgenden Beziehungsgleichun gen aufgestellt werden:

(a₁ - a₂) = (l₁ + l₂) e₁

(a₃ - a₄) = (d₁ + d₂) e₂

(a₅ - a₆) = (h₁ + h₂) e₃ (6).

Mit den obigen Beziehungsgleichungen und den Formeln für die Vektorrechnung können die Gleichungen (4) und (5) so umgewandelt werden, daß die folgenden Gleichungen erhal ten werden:

A₁ - A₂ = (l₁ + l₂)[Aω_S × e₁ - {(ω_S.e₁)ω_S - ω_S ²e₁

A₃ - A₄ = (d₁ + d₂)[(Aω_S × e₂ - {(ω_S.e₂)ω_S - ω_S ²e₂

A₅ - A₆ = (h₁ + h₂)[Aω_S × e₃ - {(ω_S.e₃)ω_S - ω_S ²e₃ (7),

e₁ × (l₂A₁ + l₁A₂) = (l₁ + l₂) e₁ × A_S

e₂ × (d₂A₁ + d₁A₂) = (d₁ + d₂) e₂ × A_S

e₃ × (h₂A₁ + h₁A₂) = (h₁ + h₂) e₃ × A_S (8),

wobei das Zeichen "." das innere Produkt oder Skalarprodukt darstellt. Hierbei sind die Beschleunigungen A₁ bis A₆ in den Punkten S₁ bis S₆ Größen, die bezüglich des un bewegten Koordinatensystems XYZ abgeleitet werden. Diese Beschleunigungsvektoren können durch die folgenden Glei chungen auch durch Zerlegung in die zu den Achsen x₁, x₂ und x₃ des bewegten Koordinatensystems parallelen Kompo nenten ausgedrückt werden:

A₁ = A₁₁e₁ + A₁₂e₂ + A₁₃e₃ A₂ = A₂₁e₁ + A₂₂e₂ + A₂₃e₃

A₃ = A₃₁e₁ + A₃₂e₂ + A₃₃e₃ A₄ = A₄₁e₁ + A₄₂e₂ + A₄₃e₃

A₅ = A₅₁e₁ + A₅₂e₂ + A₅₃e₃ A₆ = A₆₁e₁ + A₆₂e₂ + A₆₃e₃ (9).

Hierbei stellen A₁₂, A₂₂, A₃₃, A₄₃, A₅₁ und A₆₁ die von den sechs Sensoren überwachten Komponenten dar.

Andererseits können die Komponenten A_S und Aω_S durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden, indem sie in die zu den Achsen x₁, x₂ und x₃ des bewegten Koordinaten systems parallelen Komponenten zerlegt werden:

A_S = A_S1e₁ + A_S2e₂ + A_S3e₃

Aω_S = Aω_S1e₁ + Aω_S2e₂ + Aω_S3e₃ (10).

Daher können aus den obigen Gleichungen (7) bis (10) die jeweiligen Komponenten des linearen Beschleunigungsvek tors A_S und des Winkelbeschleunigungsvektors Aω_S durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden, wobei A_S1 und Aω_S1 durch A₅₁ und A₆₁, A_S2 und Aω_S2 durch A₁₂ und A₂₂ und wobei A_S3 und Aω_S3 durch A₃₃ und A₄₃ gegeben sind:

In Gleichung (12) sind für die Herleitung der Winkelbe schleunigungen Aω_S1, Aω_S2 und Aω_S3 die Größen ω_S1, ω_S2 und ω_S3 notwendig. Diese Werte können durch die von Zeit zu Zeit ausgeführte Integration der erhaltenen Winkelbeschleunigungen erhalten werden.

Aus den obigen Gleichungen können die zu den Achsen x₁, x₂ und x₃ des bewegten Koordinatensystems am ausgewählten Punkt S im Fahrzeug parallelen Komponenten des linearen Beschleunigungs vektors bzw. des Winkelbeschleunigungsvektors bestimmt werden. Im allgemeinen sind die Rotationskomponenten (Winkelgeschwin digkeit und Winkelbeschleunigung) des starren Körpers in allen Punkten gleich. Daher können unter der Annahme, dass das Fahr zeug (wenigstens die Fahrzeugkarosserie mit Ausnahme der Rad aufhängung) ein starrer Körper ist, die oben erhaltenen Komponen ten als Winkelbeschleunigung um den Schwerpunkt des Fahrzeugs angesehen werden. Die linearen Komponenten werden jedoch in ver schiedenen Punkten im Fahrzeug differenziert. Wie in Fig. 7 gezeigt, werden daher durch Aufstellen des bewegten Koordinatensystems xyz mit dem Ursprung im Schwerpunkt G des Fahrzeugs der Orts vektor a_S vom Punkt G zum Punkt S und der Ortsvektor R_G vom Punkt 0 des bewegten Koordinatensystems zum Schwerpunkt G hergeleitet. Dann kann die folgende Gleichung aufgestellt werden:

R_S = R_G + a_S (13).

Durch Differenzieren beider Seiten kann die folgende Gleichung auf gestellt werden:

V_S = V_G + ω_S × a_S (14).

Hierbei stellt V_G den linearen Geschwindigkeitsvektor im Schwer punkt G dar. Durch nochmaliges Differenzieren kann die folgende Gleichung erhalten werden:

A_S = A_G + Aω_S × a_S + ω_S × (ω_S × a_S) (15).

Hierbei stellt A_G den linearen Beschleunigungsvektor im Schwerpunkt G dar. Ähnlich zu dem Prozeß für das bewegte Koordinatensystem x₁x₂x₃ können durch Betrachtung der Gleichung (15) bezüglich der Komponentenzerlegung paral lel zu den jeweiligen Achsen des bewegten Koordinatensy stems xyz (die zu denjenigen des bewegten Koordinatensy stems x₁x₂x₃ parallel sind), das seinen Ursprung im Schwerpunkt G hat, und durch die Setzung a_S = (x_S, y_S, z_S) und A_G = (A_Gx, A_Gy, A_Gz) für die jeweiligen Komponen ten die folgenden Gleichungen aufgestellt werden:

A_Gx = A_S1 - (Aω_S2z_S - Aω_S3y_S) - [(ω_S1x_S + ω_S2y_S + ω_S3z_S)ω_S1 - ω_S ²x_S]

A_Gy = A_S2 - (Aω_S3x_S - Aω_S1z_S) - [(ω_S1x_S + ω_S2y_S + ω_S3z_S)ω_S2 - ω_S ²y_S]

A_Gz = A_S3 - (Aω_S1y_S - Aω_S2x_S) - [(ω_S1x_S + ω_S2y_S + ω_S3z_S)ω_S3 - ω_S ²z_S] (16).

Andererseits kann der Geschwindigkeitsvektor V_G = (V_Gx, V_Gy, V_Gz) durch Integration von Gleichung (16) erhalten werden.

Nun wird das Problem betrachtet, daß bei einer Drehung des Fahrzeugs die Beschleunigungssensoren ebenfalls ge dreht werden, so daß sich die Erfassungsrichtungen än dern. Wenn eine Gierbewegung um die z-Achse des Fahrzeugs erfaßt wird, indem die Richtung der z-Achse mit der Rich tung der Schwerkraft zur Übereinstimmung gebracht wird, kann eine genaue Messung der Gierbewegung nicht erhalten werden, falls gleichzeitig eine Bewegung um die x-Achse (Rollbewegung) und/oder eine Bewegung um die y-Achse (Nickbewegung) auftritt, die eine Neigung des Fahrzeugs und somit eine Neigung der Erfassungsrichtungen der Sen soren verursachen. Die Winkelbeschleunigungen Aω_S1, Aω_S2 und Aω_S3, die in dem obenbeschriebenen Prozeß erhalten werden, stellen die jeweiligen Komponenten im bewegten Koordinatensystem x₁x₂x₃ dar, während die linearen Be schleunigungen A_S1, A_S2, A_S3, A_Gx, A_Gy, A_Gz die jeweiligen Komponenten entlang der Achsen des bewegten Koordinaten systems x₁x₂x₃ in dem Moment darstellen, in dem die Vek toren A_S und A_G wie im ruhenden Koordinatensystem XYZ de finiert gegeben sind. Wenn daher für die Gewinnung der Komponenten entlang der Achsen des ruhenden Koordinaten systems XYZ das Koordinatensystem X₁X₂X₃ betrachtet wird, dessen Achsenrichtungen mit denjenigen der Koordinatensy steme x₁x₂x₃ und xyz übereinstimmen und dessen Ursprung mit dem Punkt 0 übereinstimmt, und wenn die durch die obigen Prozesse erhaltenen Werte an dieses Koordinatensy stem angepaßt werden, müssen die genauen Daten durch eine Transformation zwischen den Koordinatensystemen X₁X₂X₃ und XYZ berechnet werden.

In Fig. 9 ist ein Transformationsprozeß für die Korrektur einer beliebigen Drehung erläutert. Eine solche Transfor mation wird im allgemeinen als Eulerwinkel-Transformation bezeichnet. Unter der Voraussetzung, daß der Winkel zwi schen der X₃-Achse und der Z-Achse durch θ gegeben ist (Nutationswinkel), daß der Winkel zwischen der Linie ON, die die Schnittlinie zwischen der XY-Ebene und der X₁X₂- Ebene darstellt, und der X-Achse durch ϕ gegeben ist (Präzessionswinkel) und der Winkel zwischen der Linie ON und der X₁-Achse durch ψ gegeben ist (Winkel der reinen Drehung), kann die Transformation vom X₁X₂X₃-Koordinaten system in das XYZ-Koordinatensystem durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

wobei

Ω₁₁ = cosϕcosψ - cosθsinϕsinψ

Ω₁₂ = - cosϕsinϕ - cosθsinψcosϕ

Ω₁₃ = sinθsinψ

Ω₂₁ = sinϕcosψ + cosθcosϕsinψ

Ω₂₂ = - sinϕsinψ + cosθcosϕcosψ

Ω₂₃ = - sinθcosϕ

Ω₃₁ = sinθsinψ

Ω₃₂ = - sinθcosψ

Ω₃₃ = cosθ

Der lineare Beschleunigungsvektor A₀ = (A_0x, A_0y, A_0z) und der Winkelbeschleunigungsvektor Aω₀ = (Aω_0x, Aω_0y, Aω_0z) sind jeweils Größen, die auf das ruhende Koordinatensy stem XYZ bezogen sind. Hierfür können die Winkel θ, ϕ und ψ folgendermaßen erhalten werden. Wenn die Winkelge schwindigkeitskomponenten in X₁-, X₂- bzw. X₃-Richtung durch ω_x1, ω_x2 und ω_x3 gegeben sind, können die folgenden Beziehungsgleichungen aufgestellt werden:

ω_x1 = ωθcosψ + ωϕsinθsinψ

ω_x2 = - ωϕsinψ + ωϕsinθcosψ

ω_x3 = ωψcosθ + ωϕ (18),

wobei

ωθ = (dθ/dt), ωϕ = (dϕ/dt), ωψ = (dϕ/dt).

Durch die Lösung der obigen Gleichung (18) kann die fol gende Gleichung erhalten werden:

(θ ≠ 0)

ωθ = ω_x1cosψ - ω_xzsinψ

ωϕ = (ω_x1sinψ + ω_xzcosψ)/sinθ

ωϕ = ω_x3 - ωϕcosθ (19a),

(θ = 0)

ωθ = ω_x1cosψ - ω_xzsinψ

ω + ωϕ = ω_x3 (19b).

Für die Winkelgeschwindigkeiten gilt: ω_x1 = ω_S1, ω_x2 = ω_S2 und ω_x3 = ω_S3. Die Werte von θ, ϕ und ψ können in Abhän gigkeit davon, ob θ ≠ 0 oder θ = 0 ist, durch Integration der Gleichung (19a) oder (19b) erhalten werden. Daher können sowohl die linearen Beschleunigungen und die li nearen Geschwindigkeiten als auch die Winkelbeschleuni gungen und die Winkelgeschwindigkeiten aus dem obigen Prozeß hergeleitet werden.

Nun werden die Kraft, die im Schwerpunkt G angreift, und das Drehmoment um die jeweiligen Achsen bestimmt. Zunächst wird festgestellt, daß bezüglich des auf das Fahrzeug wirkenden Drehmoments die aufgestellte Euler- Gleichung in bezug auf das bewegte Koordinatensystem xyz angewendet werden kann. Daher kann das Drehmoment durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Hierbei ist N_G das Drehmoment, L ist der Drehimpuls des Fahrzeugs und I ist die Trägheitsmatrix I_ij (Trägheitsmo mente I_ii, Trägheitsprodukte I_ij (i ≠ j)).

Durch die Zerlegung der Gleichung (20) in die jeweiligen Komponenten entlang der entsprechenden Achsen und durch eine Angleichung der Indizes ij derart, daß 1 → x, 2 → y und 3 → z gilt, kann der Drehmomentvektor N_G unter Ver wendung des Winkelgeschwindigkeitsvektors ω_S = (ω_S1, ω_S2, ω_S3) und des Winkelbeschleunigungsvektors Aω_S = (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3) folgendermaßen ausgedrückt werden:

N_Gx = (I_xxAω_S1 + I_xyAω_S2 + I_xzAω_S3) + [ω_S2(I_zxω_S1 + I_zyω_S2 + I_zzω_S3) - ω_S3(I_yxω_S1 + I_yyω_S2 + I_yzω_S3)]

N_Gy = (I_yxAω_S1 + I_yyAω_S2 + I_yzω_S3) + [ω_S3(I_yxω_S1 + I_yyω_S2 + I_yzω_S3) - ω_S1(I_zxω_S1 + I_zyω_S2 + I_zzω_S3)]

N_Gz = (I_zxAω_S1 + I_zyAω_S2 + I_zzAω_S3) + [ω_S1(I_yxω_S1 + I_yyω_S2 + I_yzω_S3) - ω_S2(I_xxω_S1 + I_xyω_S2 + I_xzω_S3)] (21).

Andererseits kann die am Schwerpunkt angreifende Kraft unter Verwendung des Beschleunigungsvektors A_G = (A_Gx, A_Gy, A_Gz) und der Masse M des Fahrzeugs im Schwerpunkt folgendermaßen ausgedrückt werden:

F_Gx = MA_Gx

F_Gy = MA_Gy

F_Gz = MA_Gz (22).

In der obigen Beschreibung ist eine Modellgleichung angegeben worden, mit der die einzelnen der Fahrzeugbewegung zugeordneten, physikalischen Größen berechnet und vorher sagt werden können, wobei diese physikalischen Größen aus den gemessenen Werten der sechs Beschleunigungssensoren berechnet werden können. Es sollte insbesondere beachtet werden, daß für die Formulierung des Prozesses bis zur Gleichung (22) außer der Annahme, daß das Fahrzeug als bewegter Körper ein starrer Körper ist, keine weitere An nahme gemacht wurde. Das heißt, daß die obigen Gleichun gen als Basisgleichungen angesehen werden können. Die Ap proximationen, die aufgrund der begrenzten Kapazität des Mikrocomputers für arithmetische Operationen erforderlich sind, und die Beschränkungen der Bewegung des Fahrzeugs sind als erfindungswesentlich anzusehen. Wenn das bewegte Koordinatensystem x₁x₂x₃ so festgelegt wird, daß die x₁- Achse in Längsrichtung des Fahrzeugs orientiert ist, die x₂-Achse in Querrichtung des Fahrzeugs und die x₃-Achse in vertikaler Richtung orientiert sind und wenn angenom men wird, daß die Winkelgeschwindigkeit um die x₁-Achse (Rollbewegungs-Winkelgeschwindigkeit) und die Winkelge schwindigkeit um die x₂-Achse (Nickbewegungsgeschwindig keit) im Vergleich zur Winkelgeschwindigkeit um die x₃- Achse (Gierbewegungs-Winkelgeschwindigkeit) hinreichend klein sind, können die obigen Gleichungen (12) folgendermaßen approximiert werden:

Wenn in den obigen Gleichungen (17) für die Eulerwinkel- Transformation der Nutationswinkel θ und der Winkel der reinen Drehung ψ im Vergleich zum Präzessionswinkel ϕ hinreichend klein sind, können auf ähnliche Weise Appro ximationen, wie etwa cosθ ≈ 1, cosψ ≈ 1, sinθ ≈ θ und sinψ ≈ ψ ausgeführt werden. Dann können die Koeffizien ten der Transformationsmatrix durch die folgenden Formeln ausgedrückt werden:

Ω₁₁ ≒ cosϕ - ψ(sinϕ)

Ω₁₂ ≒ 0

Ω₁₃ ≒ θ.ψ

Ω₂₁ ≒ sinϕ + ψ(cosϕ)

Ω₂₂ ≒ - (sinϕ)ψ + (cosϕ)

Ω₂₃ ≒ - θcosϕ

Ω₃₁ ≒ θ.ψ

Ω₃₂ ≒ - θ

Ω₃₃ ≒ 1 (24).

Diese Approximation der Modellgleichungen kann in Abhän gigkeit vom geforderten Genauigkeitsgrad ausgeführt werden.

Sämtliche erwähnten, arithmetischen Operationen können softwaremäßig im Mikrocomputer ausgeführt werden. In Fig. 10 ist der Hardwareaufbau der Steuereinheit 86 für die Ausführung der Vorhersage des Fahrzeugverhaltens gezeigt, während in den Fig. 11 bis 15 eine Reihe von Flußdiagram men gezeigt ist, die die vom Mikrocomputer ausgeführten, arithmetischen Operationen darstellen.

Der Gesamt-Hardwareaufbau enthält die Beschleunigungssen soren 21 bis 26, die, wie in Fig. 4 gezeigt, an den Punkten S₁ bis S₆ angeordnet sind (und alternativ, wie in den Fig. 5 oder 6 gezeigt, angeordnet werden können), Signalver stärker 41 bis 46 für die jeweiligen Sensoren, einen A/D- Umsetzer 47 für die Umwandlung der sechs Sensorausgaben (Analogsignale) in digitale Signale (was als Funktion des Mikrocomputers verwirklicht werden kann), einen Puffer 61 für die temporäre Speicherung der Eingangssignale und einen Mikrocomputer 48. Der Mikrocomputer 48 umfaßt eine oder mehrere CPUs 48a, eine E/A-Einheit 48b, ein ROM 48c, ein RAM 48d und andere periphere LSI-Schaltungen. In Ab hängigkeit von der geforderten Rechengeschwindigkeit und der Speicherkapazität kann jeder beliebige Hardwareaufbau (beispielsweise eine Mehrzahl von Einchip-Mikrocomputern, digitalen Signalprozessoren oder Parallelprozessoren, die eine Parallelverarbeitung ausführen können) verwendet werden.

Wie in den Fig. 11 bis 15 gezeigt, wird bei Einschalten des den Hauptschalter darstellenden Zündschlüssels mit dem Ziel des Beginnens des Fahrbetriebs der Mikrocomputer zurückgesetzt. Dann wird ein Initialisierungsprozeß aus geführt. Das heißt, daß im RAM 48d gespeicherte Daten, wie etwa lineare Beschleunigungen, Winkelbeschleunigungen, Winkelgeschwindigkeiten und dergleichen, gelöscht, d. h. auf "0" gesetzt werden. Im Ruhezustand des Fahrzeugs vor Beginn der Fahrt können die Beschleunigungssensoren 21 bis 26, die Gleichstromkomponenten erfassen können, nur die Erdbeschleunigung g feststellen. Unter der Annahme, daß die Spannungen g₁ bis g₆ (Analogsignale) über die Si gnalverstärker 41 bis 46 aus den Beschleunigungssensoren 21 bis 26 ausgegeben werden, werden diese Spannungen g₁ bis g₆ über den A/D-Umsetzer 47 und die E/A-Einheit 48b in den Mikrocomputer 48 eingegeben und dann zusammen mit den Sensor-Koordinatenwerten h₁, h₂, l₁, l₂, d₁ und d₂ in die CPU 48a geladen. Dann wird eine Prozedur, die für die Ausführung der arithmetischen Operation zur Lösung von Gleichung (11) programmiert ist, begonnen, um die li nearen Beschleunigungen (g_S1, g_S2, g_S3) herzuleiten (Schritt 111). In einem Zustand, in dem das Fahrzeug in Ruhe ist, werden sowohl die Winkelbeschleunigungen als auch die Winkelgeschwindigkeiten auf dem Wert "0" gehal ten, während die linearen Beschleunigungen (g_S1, g_S2, g_S3), die im Schritt 111 abgeleitet wurden, gleich den linearen Beschleunigungen (g_Gx, g_Gy, g_Gz) im Schwerpunkt werden. In diesem Zeitpunkt werden entsprechend dem auf der Eulerwinkel-Transformation der Gleichung (17) basie renden Rechenprogramm die Anfangswerte der Euler-Winkel θ, ϕ und ψ bestimmt, um einen Wert (0, 0, g) im Bezugssystem XYZ herzustellen. Die Anfangswerte der Euler-Winkel werden im RAM 48d gespeichert (Schritt 112). Wenn dann das Fahr zeug zu fahren beginnt, erfassen die Beschleunigungssen soren 21 bis 26 die im Fahrzeug wirkenden Beschleunigun gen. Die Signalverstärker 41 bis 46 sprechen auf die Aus gaben der Beschleunigungssensoren 21 bis 26 an, um Span nungen α₁ bis α₆ auszugeben. Diese Ausgaben werden über den A/D-Umsetzer 47 und die E/A-Einheit 48b in den Mikro computer 48 eingegeben und dann zusammen mit den Sensorkoordinatenwerten h₁, h₂, l₁, l₂, d₁, d₂, die im ROM 48c gespeichert sind, in die CPU 48a geladen. Daraufhin wird ein Rechenprogramm, das auf den obigen Gleichungen (11) und (12) basiert, ausgeführt, um die linearen Beschleuni gungen (A_S1, A_S2, A_S3) und die Winkelbeschleunigungen (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3) abzuleiten. Die Ergebnisse der Berech nung werden in einem ausgewählten Bereich im RAM 48d ge speichert (Schritt 113). Danach wird die Dauer Δt des ersten Rechenzyklus (die entweder im ROM 48c gespeichert ist oder alternativ von einem internen Zeitgeber des Mi krocomputers gemessen wird) geladen, um die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückte Berechnung auszuführen (Schritt 114):

ω_S1 = Ω_S1 + Aω_S1.Δt

ω_S2 = Ω_S2 + Aω_S2.Δt

ω_S3 = Ω_S3 + Aω_S3.Δt (25),

wobei (ω_S1, ω_S2, ω_S3) die abzuleitenden Winkelgeschwindig keiten, (Ω_S1, Ω_S2, Ω_S3) die im vorhergehenden Rechenzyklus abgeleiteten Winkelgeschwindigkeiten und (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3) die Winkelbeschleunigungen im momentanen Rechenzy klus sind. Die Anfangswerte dieser Größen werden jeweils auf "0" gesetzt. Die im momentanen Zyklus abgeleiteten Winkelgeschwindigkeitsdaten werden in einem ausgewählten Bereich im RAM 48d gespeichert (Schritt 113), so daß sie bei Berechnung der Gleichungen (25) zusammen mit den Win kelgeschwindigkeiten (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3) in die CPU 48a ge laden werden können.

Dann werden aus dem ROM 48c die auf den Schwerpunkt G und die Sensorposition S bezogenen Koordinatendaten x_s, y_s und z_s ausgelesen. Außerdem werden aus dem RAM 48d die linearen Beschleunigungen (A_S1, A_S2, A_S3) und die Winkelbeschleunigungen (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3), die in den Schritten 113 bzw. 114 erhalten wurden, geladen, um das Rechenpro gramm gemäß Gleichung (16) auszuführen, um so die li nearen Beschleunigungen (A_Gx, A_Gy, A_Gz) im Schwerpunkt ab zuleiten. Die sich ergebenden, linearen Beschleunigungen werden in einem ausgewählten Bereich im RAM 48d gespei chert (Schritt 115). Ähnlich wie im Schritt 114 wird die Dauer Δt des Rechenzyklus geladen, um die folgenden Be rechnungen auszuführen:

V_Gx = FV_Gx + A_Gx.Δt

V_Gy = FV_Gy + A_Gy.Δt

V_Gz = FV_Gz + A_Gz.Δt (26),

wobei (V_Gx, V_Gy, V_Gz) die zu berechnenden, linearen Ge schwindigkeiten sind (FV_Gx, FV_Gy, FV_Gz) die linearen Ge schwindigkeiten sind, die in einem vorhergehenden Rechen zyklus abgeleitet wurden, und (A_Gx, A_Gy, A_Gz) die linearen Beschleunigungen im momentanen Rechenzyklus sind. Die An fangswerte dieser Größen werden auf "0" gesetzt. Die li nearen Beschleunigungsdaten, die in den folgenden Rechen zyklen abgeleitet werden, werden in einem ausgewählten Bereich des RAM 48d gespeichert und in jedem Zyklus ak tualisiert (Schritt 116).

Dann werden die Euler-Winkel θ, ϕ und ψ, wie sie anfangs im Schritt 112 gesetzt wurden, und die Winkelgeschwindig keiten (ω_S1, ω_S2, ω_S3), die im Schritt 114 abgeleitet wur den, geladen, um das Rechenprogramm gemäß (Gleichung 19) auszuführen, um so die Euler-Winkel θ, ϕ und ψ und die Winkelgeschwindigkeit abzuleiten. Die Gleichungen, die in Abhängigkeit davon, ob θ = 0 oder θ ≠ 0 ist, zu verwenden sind, werden differenziert. Da insbesondere in dem Fall, in dem θ = 0 ist, die Schnittlinie ON der XY-Ebene des Koordinatensystems XYZ mit der X₁X₂-Ebene des Koordina tensystems X₁Y₁Z₁ nicht vorhanden ist, können die Winkel ϕ und ψ nicht definiert werden. Die Rechenprozedur, die hierbei verwendet wird, ist in Fig. 13 dargestellt. Zunächst wird für die Euler-Winkel Θ, Φ und Ψ des vorher gehenden Zyklus der aus dem RAM 48d geladenen Euler-Winkel θ, ϕ und ψ festgestellt, ob Θ = 0 (oder ungefähr 0) oder ob Θ ≠ 0 ist (Schritt 117a). Wenn Θ ≠ 0 ist, wird das Rechenprogramm gemäß Gleichung (19a) für die Werte Θ, Φ und Ψ und für die Winkelgeschwindigkeit (ω_S1, ω_S2, ω_S3) ausgeführt, um die Winkelgeschwindigkeiten der Euler-Win kel θ, ϕ, ψ abzuleiten (Schritt 117a₂) und um ferner die Euler-Winkel θ, ϕ und ψ mittels der folgenden Gleichungen abzuleiten:

θ = Θ + ωθ.Δt

ϕ = Φ + ωϕ.Δt

ψ = Ψ + ωψ.Δt (27),

wobei ω_θ, ω_ϕ, ω_ψ, die Winkelgeschwindigkeiten der Euler- Winkel sind und Δt die Dauer des Rechenzyklus ist.

Wenn andererseits Θ = 0 ist, wird gemäß Gleichung (19b) und bei Setzung von ϕ + ψ = ξ das Rechenprogramm für die Ableitung von ω_θ auf der Grundlage der Winkelgeschwindig keit ω_ξ (= ω_ϕ + ω_ψ) = ω_S3 oder ω_S1 oder ω_S2 und auf der Grundlage von ψ ausgeführt (Schritt 177a₁). In diesem Fall werden anstelle von Gleichung (27) die Winkel θ und ξ mittels der folgenden Gleichungen abgeleitet:

θ = Θ + ωθ.Δt

ξ = Ξ + ωξ.Δt (28),

wobei Ξ der Wert von ξ im vorhergehenden Zyklus ist (Schritt 117a₁).

Da sich der Wert von θ von Zeit zu Zeit ändert, kann er entweder = 0 oder ≠ 0 werden. In einem bestimmten Mo ment, in dem sich θ von ≠ 0 nach = 0 ändert, wird aus den Euler-Winkeln Φ und Ψ des vorhergehenden Zyklus Ξ = Φ + Ψ aufgestellt, um mittels Gleichung (28) ξ abzuleiten (Schritte 117b₂ bis 117c₂). Wenn sich umgekehrt in einem bestimmten Moment θ von = 0 nach ≠ 0 ändert, wird eine Anfangssetzung Φ = Ξ und Ψ = 0 ausgeführt, um über die Gleichung (19a) die Winkelgeschwindigkeiten der Euler-Win kel ϕ und ψ und über die Gleichung (27) die Euler-Winkel ϕ und ψ selbst abzuleiten (Schritte 117b₁ bis 117c₁). Dann werden die linearen Beschleunigungen (A_gx, A_gy, A_gz), die linearen Geschwindigkeiten (V_gx, V_gy, V_gz), die Winkelbe schleunigungen (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3) und die Winkelgeschwin digkeiten (ω_S1, ω_S2, ω_S3) aus dem RAM 48d geladen, um ein Rechenprogramm gemäß den folgenden Gleichungen auszufüh ren:

wobei (X₁, X₂, X₃) die Werte der Komponenten der jeweili gen Vektoren in den Koordinatensystemen x₁x₂x₃ und xyz und (Y₁, Y₂, Y₃) die in das Koordinatensystem XYZ trans formierten Werte sind. Es wird darauf hingewiesen, daß die Koeffizienten in der Matrix in Abhängigkeit davon, ob θ = 0 oder θ ≠ 0 ist, differenziert werden müssen:

(θ ≠ 0; Schritt 117d₂):

Ω₁₁ = cosϕcosψ - cosθsinϕsinψ

Ω₁₂ = - cosϕsinψ - cosθsinψcosϕ

Ω₁₃ = sinθsinψ

Ω₂₁ = sinϕcosψ + cosθcosϕsinψ

Ω₂₂ = - sinϕsinψ + cosθcosϕcosψ

Ω₂₃ = - sinθcosϕ

Ω₃₁ = sinθsinψ

Ω₃₂ = - sinθcosψ

Ω₃₃ = cosθ

(θ = 0; Schritt 117d₁):

Ω₁₁ = cosξ

Ω₁₂ = - sinξ

Ω₁₃ = 0

Ω₂₁ = sinξ

Ω₂₂ = cosξ

Ω₂₃ = 0

Ω₃₁ = 0

Ω₃₂ = 0

Ω₃₃ = 1

Dann werden die linearen Beschleunigungen (A_0x, A_0y, A_0z) die linearen Geschwindigkeiten (V_0x, V_0y, V_0z), die Win kelbeschleunigungen (Aω₀₁, Aω₀₂, Aω₀₃) und die Winkelge schwindigkeiten (ω₀₁, ω₀₂, ω₀₃) im Schwerpunkt bezüglich des Koordinatensystems XYZ abgeleitet, um sie in einem ausgewählten Bereich im RAM 48d zu speichern.

Dann lädt der Mikrocomputer die Winkelbeschleunigungen (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3) und die Winkelgeschwindigkeiten (ω_S1, ω_S2, ω_S3) aus dem RAM 48d in dieser Reihenfolge und au ßerdem die Trägheitsmomente I_xx, I_yy, I_zz und die Trägheitsprodukte I_xy (= I_yx), I_yz (= I_zy) und I_zx (= I_xz) aus dem ROM 48c, um das Rechenprogramm gemäß der ersten der Gleichungen (21) auszuführen, um so das um die x-Achse wirkende Drehmoment N_Gx abzuleiten und den sich ergeben den Wert in einem ausgewählten Bereich im RAM 48d zu speichern. Entsprechend wird das um die y-Achse wirkende Drehmoment N_Gy mittels der zweiten der Gleichungen (21) abgeleitet, während das um die z-Achse wirkende Drehmo ment N_Gz mittels der dritten der Gleichungen (21) abge leitet wird. Die jeweiligen Rechenergebnisse werden im ausgewählten Bereich im RAM 48d gespeichert. Andererseits lädt der Mikrocomputer 48 die linearen Beschleunigungen (A_Gx, A_Gy, A_Gz) im Schwerpunkt aus dem RAM 48d und die Masse M des Fahrzeugs aus dem ROM 48c, um die Kräfte (F_Gx, F_Gy, F_Gz), die in den jeweiligen Achsenrichtungen wirken, abzuleiten, indem die entsprechenden, linearen Be schleunigungen mit der Masse multipliziert werden, wobei die Multiplikationsergebnisse in ausgewählten Bereichen im RAM 48d gespeichert werden (Schritt 119).

Ferner werden durch Wiederholung der Rechenprozedur im Schritt 117 die Drehmomente (N_0x, N_0y, N_0z) und die Kräfte (F_0x, F_0y, F_0z) bezüglich des Koordinatensystems XYZ abge leitet. Die sich ergebenden Werte dieser Berechnungen werden in ausgewählten Bereichen im RAM 48d gespeichert. Dann ist ein Rechenzyklus beendet, woraufhin zum Schritt 111 zurückgekehrt wird (Schritt 120).

Der Rechenprozeß vom Schritt 111 bis zum Schritt 120 wird vom Mikrocomputer in einem Rechenzyklus (Dauer Δt) aus geführt. Hierbei ist es nicht notwendig, die Rechenpro zesse der Schritte 111 bis 120 in dieser Reihenfolge aus zuführen; vielmehr können sie in dem Fall, in dem eine Mehrzahl von CPUs vorgesehen sind, parallel ausgeführt werden.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 16 der Gesamtaufbau des Fahr zeugsteuersystems in Übersicht gebracht. Der gezeigte Aufbau umfaßt das Fahrverhalten-Erfassungssystem 100 als Untersystem, das einen Teil des Steuersystems bildet. Das heißt, daß die im Rechenprozeß der Fig. 11 bis 15 zu ei nem bestimmten Zeitpunkt abgeleiteten und im RAM 48d ge speicherten Daten, wie etwa die Winkelbeschleunigungen (Aω_S1, Aω_S2, Aω_S3) und (Aω₀₁, Aω₀₂, Aω₀₃), die Winkelge schwindigkeiten (ω_S1, ω_S2, ω_S3) und (ω₀₁, ω₀₂, ω₀₃), die linearen Beschleunigungen (A_S1, A_S2, A_S3), (A_Gx, A_Gy, A_Gz) und (A_0x, A_0y, A_0z), die linearen Geschwindigkeiten (V_Gx, V_Gy, V_Gz) und (V_0x, V_0y, V_0z), die Drehmomente (N_Gx, N_Gy, N_Gz) und (N_0x, N_0y, N_0z) und die Kräfte (F_Gx, F_Gy, F_Gz) und (F_0x, F_0y, F_0z) vom Steuersystem der oberen Stufe als Steuerparameter, wie gefordert, gelesen werden.

In Fig. 16 ist eine Ausführungsform dargestellt, die ein einziges Gesamtsteuersystem für die konzentrierte oder zentrale Ausführung sämtlicher Steueroperationen enthält. Das Steuersystem kann jedoch auch so aufgebaut werden, daß eine Mehrzahl von Untersteuersystemen für die unab hängige Ausführung von voneinander verschiedenen Steuero perationen vorgesehen sind. In diesem Fall können die mittels des Fahrzeugverhalten-Erfassungssystems 100 er haltenen Daten an ein im Fahrzeug installiertes Netzwerk system 130 geliefert werden. Jedes Steuersystem enthält die für die Steuerung notwendigen Steuerparameter vom Netzwerk 130 auf asynchrone Weise und unabhängig von den übrigen Steuersystemen; ein solches dezentrales Steuersy stem ist in Fig. 17 gezeigt.

Das obenbeschriebene Verfahren für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens verwendet als Sensoren lediglich Be schleunigungssensoren. Im Gegensatz hierzu ist in Fig. 18 eine Ausführungsform gezeigt, in der Radgeschwindigkeits sensoren 73a, 73b, 73c und 73d für die Erfassung der Ro tationsgeschwindigkeiten der jeweiligen Fahrzeugräder, Lenkwinkelsensoren 50f und 50r für die Erfassung des tatsächlichen Lenkwinkels an den Vorder- und Hinterrädern (wobei der Lenkwinkelsensor 50r nur bei einem Fahrzeug mit Vierrad-Lenksystem vorgesehen ist), Fahrzeughöhensen soren 51fr, 51fl, 51rr und 51rl für die Erfassung der Radaufhängungshübe an den jeweiligen Fahrzeugrädern und ein Peilungssensor oder ein magnetischer Neigungssensor 52 für die Erfassung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch die Erfassung des Erdmagnetfeldes zusätzlich zum Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden ver wendet werden. Das Bezugszeichen 53 bezeichnet eine Dif ferenzierschaltung. Die oben erwähnten, einzelnen Sensoren sind bereits bekannt und werden in herkömmlichen Fahr zeugsteuersystemen, Navigationssystemen und dergleichen verwendet. Daher wird eine Diskussion des Aufbaus dieser Sensoren und von deren Funktionsprinzipien weggelassen. Durch die Verwendung dieser Mehrzahl von verschiedenen Sensoren bei der Messung des Fahrzeugverhaltens können Steuerparameter, die für die Ausführung der Fahrzeug steuerung wichtig sind, vorhergesagt werden.

In Fig. 20 ist ein Prozeß für die Vorhersage der Quer schubwinkel β_G, β_fl, β_fr, β_rl, β_rr des Schwerpunktes G und der jeweiligen Fahrzeugräder (die hier und im folgenden durch die Indizes fl für das linke Vorderrad, fr für das rechte Vorderrad, rl für das linke Hinterrad und rr für das rechte Hinterrad unterschieden werden) unter Verwen dung des Sensors 85 für die sechs Freiheitsgrade der Be wegung, der Lenkwinkelsensoren 50f und 50r und der Fahrzeughöhensensoren 51fr, 51fl, 51rr und 51rl gezeigt. Der Querschubwinkel β beeinflußt typischerweise die Fahr zeuglenkeigenschaften und kann auf der Grundlage der Ge schwindigkeit V_ad in Fahrtrichtung oder in Längsrichtung und auf der Grundlage der Quergeschwindigkeit V_tr aus der folgenden Gleichung abgeleitet werden:

Zunächst kann der Querschubwinkel β_G im Schwerpunkt G durch ein Rechenprogramm gemäß der Gleichung (30) abge leitet werden, indem V_ad = V_Gx und V_tr = V_Gy gesetzt wird, wobei die im Schritt 116 des in den Fig. 11 bis 15 ge zeigten Prozesses abgeleiteten Größen V_Gx und V_Gy verwen det werden, oder indem V_ad = V_0x und V_tr = V_0y gesetzt wird, wobei die im Schritt 117 abgeleiteten Größen V_0x und V_0y verwendet werden, wenn die x-Achse des Koordina tensystems xyz mit der Fahrtrichtung des Fahrzeugs über einstimmt. Dann ist es für die Ableitung der Querschub winkel an den jeweiligen Rädern notwendig, die linearen Geschwindigkeiten an diesen Rädern abzuleiten. Hierzu muß die folgende Vektorrechnung betrachtet werden.

Unter der Voraussetzung, daß der Ortsvektor vom Schwer punkt G zum Drehzentrum eines Rades durch r_T gegeben ist, kann der lineare Geschwindigkeitsvektor V_T des Rades bei einem Winkelgeschwindigkeitsvektor ω_G der gesamten Fahr zeugkarosserie durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

V_T = V_G + ω_G × r_T + V_h (31),

wobei V_h der relative Geschwindigkeitsvektor ist, wenn die das Rad umfassende, ungefederte Masse relativ zur Fahrzeugkarosserie (gefederte Masse: starrer Körper) über das Radaufhängungssystem bewegt wird. Wie in Fig. 19 ge zeigt, wird hierbei angenommen, daß die Bewegung der Rad aufhängung streng auf die vertikale Richtung (z-Richtung) begrenzt ist, so daß der Einfluß der Verschiebung der Radaufhängung für den Vektor r_T nur eine z-Komponente be sitzt und auch der Vektor V_h nur eine z-Komponente besit zen sollte. Dann können für die Geschwindigkeitsvektoren der vier Räder folgende Gleichungen angenommen werden:

Linkes Vorderrad:

r_Tfl = (x_Tfl, y_Tfl, z_Tfl - h_fl)

V_Tfl = (V_xTfl, V_yTfl, V_zTfl - (dh_fl/dt))

Rechtes Vorderrad:

r_Tfr = (x_Tfr, y_Tfr, z_Tfr - h_fr)

V_Tfr = (V_xTfr, V_yTfr, V_zTfr - (dh_fr/dt))

Linkes Hinterrad:

r_Trl = (x_Trl, y_Trl, z_Trl - h_rl)

V_Trl = (V_xTrl, V_yTrl, V_zTrl - (dh_rl/dt))

Rechtes Hinterrad:

r_Trr = (x_Trr, y_Trr, z_Trr - h_rr)

V_Trr = (V_xTrr, V_yTrr, V_zTrr - (dh_rr/dt)) (32),

wobei h_fl, h_fr, h_rl und h_rr den Hub der Radaufhängung am linken Vorderrad, am rechten Vorderrad, am linken Hinter rad und am rechten Hinterrad darstellen und (dh_fl/dt), (dh_fr/dt), (dh_rl/dt) und (dh_rr/dt) differenzierte Werte (Geschwindigkeiten) hiervon sind. Wenn diese Beziehungen in die vorhergehende Gleichung (31) eingesetzt werden, ergibt sich für die Ableitung der einzelnen Komponenten der linearen Geschwindigkeitsvektoren V_Tfl, V_Tfr, V_Trl und V_Trr die folgende Gruppe von Gleichungen:

Linkes Vorderrad:

V_Tfl = (V_Txfl, V_Tyfl, V_Tzfl)

V_Txfl = V_Gx + [ω_S2(z_Tfl - h_fl) - ω_S3y_Tfl]

V_Tyfl = V_Gy + [ω_S3x_Tfl - ω_S1(z_Tfl - h_fl)]

V_Tzfl = V_Gz + [ω_S1y_Tfl - ω_S2x_Tfl] - (dh_fl/dt)

Rechtes Vorderrad:

V_Tfr = (V_Txfr, V_Tyfr, V_Tzfr)

V_Txfr = V_Gx + [ω_S2(z_Tfr - h_fr) - ω_S3y_Tfr]

V_Tyfr = V_Gy + [ω_S3x_Tfr - ω_S1(z_Tfr - h_fr)]

V_Tzfr = V_Gz + [ω_S1y_Tfr - ω_S2x_Tfr] - (dh_fr/dt)

Linkes Hinterrad:

V_Trl = (V_Txrl, V_Tyrl, V_Tzrl)

V_Txrl = V_Gx + [ω_S2(z_Trl - h_rl) - ω_S3y_Trl]

V_Tyrl = V_Gy + [ω_S3x_Trl - ω_S1(z_Trl - h_rl)]

V_Tzrl = V_Gz + [ω_S1y_Trl - ω_S2x_Trl] - (dh_rl/dt)

Rechtes Hinterrad:

V_Trr = (V_Txrr, V_Tyrr, V_Tzrr)

V_Txrr = V_Gx + [ω_S2(z_Trr - h_rr) - ω_S3y_Trr]

V_Tyrr = V_Gy + [ω_S3x_Trr - ω_S1(z_Trr - h_rr)]

V_Tzrr = V_Gz + [ω_S1y_Trr - ω_S2x_Trr] - (dh_rr/dt) (33).

Wenn dann die Neigung des Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn verhältnismäßig gering ist, kann der Querschubwinkel an den jeweiligen Rädern unter Verwendung der linearen Ge schwindigkeitskomponenten in x-Richtung und in y-Richtung und der tatsächlichen Lenkwinkel λ_f und λ_r an den Vorder- und Hinterrädern durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

wobei in dem Fall, in dem das Fahrzeug nur ein Vorderrad- Lenksystem besitzt, λ_r stets den Wert "0" besitzt.

Nun wird unter erneutem Bezug auf Fig. 20 der Algorithmus für die Vorhersage der Querschubwinkel an den jeweiligen Rädern beschrieben. Zunächst werden zu einem bestimmten Zeitpunkt die gemessenen Werte des Sensors 85 der Bewegung in sechs Freiheitsgraden, der Lenkwinkelsensoren 50f und 50r, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 51fr, 51fl, 51rr und 51rl mittels des A/D-Umsetzers 47 (siehe Fig. 10) in digitale Signale umgewandelt und über die E/A-Ein heit 48b in den Mikrocomputer eingegeben, nachdem sie im Puffer 61 temporär gespeichert wurden (Schritt 201). Hierbei werden die Ausgaben h_fl, h_fr, h_rl und h_rr an eine Differenzierschaltung 60 einer Analogschaltung geliefert, um Ausgaben zu erzeugen, die zu den differenzierten Wer ten (dh_fl/dt), (dh_fr/dt), (dh_rl/dt) und (dh_rr/dt) propor tional sind. Diese Ausgaben der Differenzierschaltung 60 werden nach einer Umsetzung in digitale Form ebenfalls in den Mikrocomputer eingegeben. Dann wird der gemessene Wert des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheits graden aus dem Puffer 61 ausgelesen. Anschließend wird eine ähnliche Prozedur wie in den Rechnungen der Fig. 11 bis 15 ausgeführt, um die linearen Geschwindigkeiten (V_Gx, V_Gy, V_Gz) und die Winkelgeschwindigkeiten (ω_S1, ω_S2, ω_S3) im Schwerpunkt des Fahrzeugs abzuleiten (Schritt 202). Dann lädt der Mikrocomputer 48 die im voraus ge speicherten Koordinatenwerte (x_Tfl, y_Tfl, z_Tfl), (x_Tfr, y_Tfr, z_Tfr), (x_Trl, y_Trl, z_Trl) und (x_Trr, y_Trr, z_Trr) aus dem ROM 48c, die gemessenen Werte der Fahrzeughöhensenso ren 51fr, 51fl, 51rr und 51rl und die differenzierten Werte (dh_fl/dt), (dh_fr/dt), (dh_rl/dt) und (dh_rr/dt) aus dem Puffer 61 und ferner die linearen Geschwindigkeiten (V_Gx, V_Gy, V_Gz) und die Winkelgeschwindigkeiten (ω_S1, ω_S2, ω_S3) aus dem RAM 48d in dieser Reihenfolge, um ein Re chenprogramm gemäß Gleichung (33) auszuführen, um die li nearen Geschwindigkeiten (V_Txfl, V_Tyfl, V_Tzfl), (V_Txfr, V_Tyfr, V_Tzfr), (V_Txrl, V_Tyrl, V_Tzrl) und (V_Txrr, V_Tyrr, V_Tzrr) abzuleiten. Die Ergebnisse dieser Rechnungen werden in einem ausgewählten Bereich im RAM 48d gespeichert (Schritt 203). Schließlich werden die gemessenen Werte λ_f und λ_r aus dem Puffer 61 geladen, während die Rechenergebnisse des Schrittes 202 aus dem RAM 48d in die CPU 48a geladen werden, um ein Rechenprogramm gemäß den Gleichun gen (34) auszuführen, um die Querschubwinkel β_fl, β_fr, β_rl und β_rr abzuleiten und anschließend in einem ausgewählten Bereich im RAM 48d zu speichern. Danach ist ein Rechenzy klus beendet.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 21 der Prozeß für die Vorher sage des Radschlupfs an jedem Rad von Zeit zu Zeit unter Verwendung der Radgeschwindigkeitssensoren 73a, 73b, 73c und 73d zusätzlich zum Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden, zu den Lenkwinkelsensoren 50f und 50r und den Fahrzeughöhensensoren 51fr, 51fl, 51rl und 51rr beschrieben. Im allgemeinen ist der Radschlupf gege ben als Verhältnis der linearen Geschwindigkeit des Rades in Fahrtrichtung zur linearen Geschwindigkeit der Fahr zeugkarosserie, die durch U_T = r_T.ω_T gegeben ist, wobei angenommen wird, daß der Radius des Rades durch r_T und die Rotationsgeschwindigkeit durch ω_T gegeben sind. Ähn lich wie oben werden die einzelnen Räder durch die ange hängten Indizes unterschieden. Somit wird der Radschlupf S_Lfl, S_Lfr, S_Lrl und S_Lrr aus den Radgeschwindigkeiten U_Tfl, U_Tfr, U_Trl bzw. U_Trr, die die linearen Geschwindig keiten in Fahrtrichtung darstellen, und aus den tatsäch lichen, linearen Geschwindigkeiten der Fahrzeugkarosserie V_Tfl, V_Tfr, V_Trl bzw. V_Trr gemäß den folgenden Gleichungen abgeleitet:

S_Lfl = 1 - (U_Tfl/V_Tfl)

S_Lfr = 1 - (U_Tfr/V_Tfr)

S_Lrl = 1 - (U_Trl/V_Trl)

S_Lrr = 1 - (U_Trr/V_Trr) (35).

Hierbei können die tatsächlichen, linearen Geschwindigkei ten der Fahrzeugkarosserie V_Tfl, V_Tfr, V_Trl bzw. V_Trr durch die xy-Komponenten der aus Gleichung (33) abgeleiteten Werte (V_Txfl, V_Tyfl, V_Tzfl), (V_Txfr, V_Tyfr, V_Tzfr), (V_Txrl, V_Tyrl, V_Tzrl) und (V_Txrr, V_Tyrr, V_Tzrr) und durch die Lenk winkel λ_f und λ_r der Vorder- und Hinterräder durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

V_Tfl = V_Txflc 59146 00070 552 001000280000000200012000285915903500040 0002004201146 00004 59027osλ_f + V_Tyflsinλ_f

V_Tfr = V_Txfrcosλ_f + V_Tyfrsinλ_f

V_Trl = V_Txrlcosλ_r + V_Tyrlsinλ_r

V_Trr = V_Txrrcosλ_r + V_Tyrrsinλ_r (36).

Nun wird unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 21 der Algo rithmus für die Vorhersage des Radschlupfs an jedem Rad beschrieben. Zunächst werden die gemessenen Werte der obenerwähnten Sensoren einschließlich des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden mittels des A/D-Um setzers 47 in digitale Signale umgewandelt und in die E/A-Einheit 48b des Mikrocomputers eingegeben, um sie im Puffer 61 temporär zu speichern (Schritt 211). Dann wer den in einer Prozedur, die den Schritten 112 und 113 in den obigen Figuren ähnlich ist, auf der Grundlage der ge messenen Werte des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden die linearen Geschwindigkeiten (V_Txfl, V_Tyfl, V_Tzfl), (V_Txfr, V_Tyfr, V_Tzfr), (V_Txrl, V_Tyrl, V_Tzrl) und (V_Txrr, V_Tyrr, V_Tzrr) der jeweiligen Räder abgeleitet (Schritt 212). Dann wird unter Verwendung der tatsächlichen Lenkwinkel λ_f und λ_r der Vorder- und der Hinterräder von den Lenkwinkelsensoren 50f und 50r ein Rechenprogramm gemäß Gleichung (36) ausgeführt, um die linearen Ge schwindigkeiten V_Tfl, V_Tfr, V_Trl und V_Trr abzuleiten und im RAM 48d zu speichern. Schließlich werden aus dem Puffer 61 die gemessenen Werte ω_Tfl, ω_Tfr, ω_Trl und ω_Trr der Rad geschwindigkeitssensoren 73a, 73b, 73c und 73d erhalten, außerdem werden die Daten des Radius r_T des Rades aus dem RAM 48d geladen; mittels dieser Werte werden die trans formierten Werte der linearen Geschwindigkeit U_Tfl, U_Tfr, U_Trl und U_Trr der Radgeschwindigkeiten berechnet. Danach werden erneut die linearen Geschwindigkeiten V_Tfl, V_Tfr, V_Trl und V_Trr geladen, um ein Rechenprogramm gemäß Glei chung (35) auszuführen, um so den Radschlupf S_Lfl, S_Lfr, S_Lrl bzw. S_Lrr abzuleiten und die sich ergebenden Werte im RAM 48d zu speichern. Danach ist der Rechenzyklus beendet (Schritt 215).

In Fig. 22 ist ein Prozeß für die Vorhersage des Abstan des und der Richtung, in die das Fahrzeug fährt, darge stellt, wobei die Werte des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden und der Peilsensor 52 verwendet werden. Gemäß dem in den Fig. 11 bis 15 gezeigten Algo rithmus können die linearen Geschwindigkeiten (V_0x, V_0y, V_0z) im Bezugssystem XYZ auf der Grundlage der gemessenen Werte des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheits graden abgeleitet werden. Ähnlich zu dem obenbeschriebe nen Prozeß können unter Verwendung der Dauer Δt eines Rechenzyklus des Mikrocomputers die zurückgelegten Ent fernungen (L_0x, L_0y, L_0z) abgeleitet werden, indem die li nearen Geschwindigkeiten (V_0x, V_0y, V_0z) vom Anfangszeit punkt T = 0 aufwärts integriert werden, was durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden kann:

L_0x = FL_0x + V_0xΔt

L_0y = FL_0y + V_0yΔt

L_0z = FL_0z + V_0zΔt (37),

wobei (FL_0x, FL_0y, FL_0z) die im vorhergehenden Rechenzy klus berechneten Werte der zurückgelegten Entfernungen sind, wobei diese Werte zum Zeitpunkt T = 0 auf den Wert "0" gesetzt worden sind. Wenn hierbei die Z-Achse des Be zugssystems XYZ in Richtung zum Erdmittelpunkt orientiert ist und wenn die zum Pol des Erdmagnetfeldes zeigende Peilrichtung, die vom Peilsensor 52 erfaßt wird, in der ZX-Ebene liegt, können die zurückgelegte Entfernung in sämtlichen Richtungen und die Veränderung der Höhe zwi schen der gesetzten Zeit und einer gewünschten Zeit von Zeit zu Zeit berechnet werden.

Die vorliegende Erfindung ist oben im einzelnen beschrie ben worden. Obwohl die vorliegende Erfindung darauf ab zielt, das Verhalten des Fahrzeugs vorherzusagen, ist die Erfindung nicht auf den Algorithmus für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens unter Verwendung der von den Be schleunigungssensoren gemessenen Werte beschränkt. Außer dem ist die vorliegende Erfindung auf jeglichen bewegten Körper, wie etwa ein Schiff, einen Zug, ein Flugzeug und dergleichen, anwendbar.

Wie oben erwähnt, werden in einer bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung für jede Achsenrich tung wenigstens zwei Beschleunigungssensoren und daher insgesamt sechs Beschleunigungssensoren in dem den beweg ten Körper darstellenden Fahrzeug verwendet, um die Be schleunigungen in Längsrichtung, in Querrichtung und in vertikaler Richtung des Fahrzeugs zu messen. Damit kann der Mikrocomputer das Fahrzeugverhalten, d. h. die linearen Ge schwindigkeiten (Längsbewegung, Querbewegung und vertikale Be wegung), die Winkelbeschleunigung um eine zufällig gesetzte Koor dinatenachse und die Winkelgeschwindigkeit (Rollbewegung, Nick bewegung und Gierbewegung) mittels der in internen Softwarepro zessen des Mikrocomputers erstellten Modellgleichungen rechne risch bestimmen. Ferner können durch die zusätzliche Bereitstel lung der Radgeschwindigkeitssensoren, der Fahrzeughöhensenso ren, der Lenkwinkelsensoren und des Peilsensors wichtige Größen für das Fahrzeugverhalten wie etwa der Querschubwinkel, der Rad schlupf und dergleichen in Realzeit vorhergesagt werden. Daher kann durch die Verwendung eines Systems für die Erfassung des Fahrzeugverhaltens, das die Software enthält, mit der das erfin dungsgemäße Fahrzeugverhalten-Vorhersageverfahren verwirklicht wird, als Untersystem und durch die Kombination dieses Untersys tems mit dem aktiven Steuersystem der oberen Stufe, das etwa ein Antiblockiersystem, eine Traktionssteuerung, eine Vierradantriebs steuerung, eine Vierradlenkungssteuerung, eine aktive Radaufhän gungssteuerung und dergleichen als Teile enthält, ein genaueres Fahrzeugsteuersystem aufgebaut werden.

Ferner kann durch eine Kombination mit dem Peilsensor ein System aufgebaut werden, mit dem die zurückgelegte Entfernung des Fahr zeugs und/oder die Höhenänderung gemessen werden können und das mit dem System höherer Stufe wie etwa einem Navigationssys tem, einem Verkehrsinformations-Kommunikationssystem und der gleichen verbunden werden kann, so dass es möglich ist, ein quali tativ hochwertiges Fahrunterstützungssystem aufzubauen, mit dem eine Verkehrsleitfunktion des Fahrzeugs ausgeführt werden kann.

Nun wird die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersys tems für das Fahrzeugverhalten beschrieben. Die gezeigte Ausfüh rungsform des Steuersystems spricht auf Fahrzeugzustände jenseits der normalen Steuerungskriterien, wie etwa einem Schleudervor gang, einem Rutschvorgang, einem Untersteuern und dergleichen an, um entsprechend einem Standardmodell-Ansprechverhalten ei ne Steuerung auszuführen, die derjenigen eines geübten Fahrers ä quivalent ist, so dass der Fahrzustand in die Kriterien aufgenommen werden kann.

In Fig. 23 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Steuersystems für das Fahrzeugverhalten gezeigt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 231 eine Einrichtung für die Erfassung der Betriebsgrößen für die Steuerung des Lenksys tems, des Motors, der Kraftübertragung und des Radaufhängungs systems des Kraftfahrzeugs 1. Das Bezugszeichen 232 bezeichnet eine Einrichtung für die Erfassung einer Steuergröße einer An triebseinrichtung (Betätigungselement) zur Steuerung des Lenksys tems, des Motors, der Kraftübertragung und des Radaufhängungs systems des Kraftfahrzeugs 1. Das Bezugszeichen 233 bezeichnet eine Einrichtung für die Erfassung der Größen, die mit dem Fahr verhalten des Kraftfahrzeugs 1 in den drei Raumrichtungen verbün den sind. Das Bezugszeichen 234 bezeichnet ein Standardmodell, das für ein Standardfahrzeug mit einer Referenz-Ansprechcharakte ristik erstellt worden ist. Das Bezugszeichen 235 bezeichnet ein Fahrzeugverhalten-Vorhersagemodell, das durch die modellierte An sprechcharakteristik des tatsächlich zu steuernden Fahrzeugs auf gestellt wird. Das Bezugszeichen 236 bezeichnet eine Vergleichsein richtung für den Vergleich des Wertes derjenigen Größe, die dem unter Verwendung des Standardmodells 234 vorhergesagten Fahrzeugverhalten zugeordnet ist mit dem Wert der unter Verwendung des Fahrzeug verhalten-Vorhersagemodells vorhergesagten Größe, um eine Diffe renz der Vorhersagewerte zu erfassen. Das Bezugszeichen 237 be zeichnet eine Vergleichseinrichtung für den Vergleich der Ausgabe der Einrichtung 233 für die Erfassung der dem Fahrzeugverhalten zugeordneten Größe mit dem Vorhersagewert des Standardmodells 234, um eine Differenz zwischen diesen Werten zu erfassen. Das Be zugszeichen 238 bezeichnet eine Steuereinheit, die die Vergleichser gebnisse der Vergleichseinrichtungen 236 und 237 empfängt und auf eine Differenz zwischen dem Vorhersagewert des Standardmo dells 234 und dem Vorhersagewert des Fahrzeugverhalten-Vorher sagemodells 235 anspricht, um zu beurteilen, ob der Fahrzustand jeweils den normalen Steuerungskriterien genügt, um so die Steuer größe der Antriebseinrichtung einzustellen, um die Differenz zwi schen dem Vorhersagewert des Standardmodells und dem Wert, der die dem tatsächlichen Fahrzeugverhalten zugeordnete Größe dar stellt, zu verringern.

Das Standardmodell 234 und das Fahrzeugverhalten-Vorhersage modell 235 verwenden beide die erfassten Betriebsgrößen, die Steu ergrößen und die mit dem Fahrzeugverhalten verbundenen Größen als Eingaben. Das Standardmodell 234 ist eine Art von Simulati onsmodell des Fahrzeugs mit einer Betriebscharakteristik und einer Ansprechcharakteristik, die einer bestimmten Bedienung durch ei nen geübten Fahrer entspricht. Das Standardmodell 234 wird im voraus im Speicher gespeichert. Das Standardmodell ist nicht not wendig auf ein einziges Modell beschränkt, sondern kann in einer Mehrzahl vorliegen, so dass der Fahrer das gewünschte Modell wählen kann. Das Fahrzeugverhalten-Vorhersagemodell 235 ist e benfalls ein Simulationsmodell, das durch eine im voraus ausgeführte Messung der An sprechcharakteristik für die Steuerung des tatsächlich zu steuernden Fahrzeugs aufgestellt wird. Das Fahrzeugver halten-Vorhersagemodell 235 wird ebenfalls im Speicher gespeichert.

Die Einrichtung für die Erfassung der Betriebsgrößen kann den Lenkwinkel eines Lenkrades, den Bremsdruck, den Dros selklappenöffnungswinkel des Motors und die Schaltposi tion der Kraftübertragung erfassen.

Die Antriebseinrichtung kann eine Lenkwinkel-Steuerein richtung 81, eine Hydraulikbremsdruck-Steuereinrichtung 83, eine Drosselklappenöffnungswinkel-Steuereinrichtung 82, eine Kraftübertragungs-Steuereinrichtung 84, eine Differentialgetriebe-Steuereinrichtung und dergleichen enthalten.

Die Einrichtung 233 für die Erfassung der mit dem Fahr zeugverhalten verbundenen Größe enthält den Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden und kann die Verän derungsrate der Fahrzeuglängsbeschleunigung, die Fahr zeuglängsbeschleunigung und die Fahrzeuglängsgeschwindig keit, die Veränderungsrate der Querbeschleunigung, die Querbeschleunigung und die Quergeschwindigkeit des Fahr zeugs, die Veränderungsrate der vertikalen Beschleuni gung, die vertikale Beschleunigung und die vertikale Ge schwindigkeit des Fahrzeugs, die Veränderungsrate der Winkelbeschleunigung, die Winkelbeschleunigung, die Win kelgeschwindigkeit und den Winkel der Rollbewegung des Fahrzeugs, die Veränderungsrate der Winkelbeschleunigung, die Winkelbeschleunigung, die Winkelgeschwindigkeit und den Winkel der Nickbewegung des Fahrzeugs, die Verände rungsrate der Winkelbeschleunigung, die Winkelbeschleunigung, die Winkelgeschwindigkeit und den Winkel der Gier bewegung des Fahrzeugs und dergleichen erfassen.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die in einem Fahrzeug verwendet wird, bei dem die beiden Vorderräder gelenkt werden, das einen Frontmotor und einen Heckantrieb mit einer entspre chenden, eventuell automatischen Kraftübertragung be sitzt. Da der Grundaufbau ähnlich demjenigen von Fig. 2 ist, werden die in Fig. 2 dargestellten Abschnitte nicht erneut beschrieben.

In Fig. 24 ist der Aufbau des Lenkwinkel-Steuerabschnitts 81 gezeigt. Der Lenkwinkel-Steuerabschnitt 81 umfaßt einen Kodierer 311 für den tatsächlichen Lenkwinkel, um den tatsächlichen Lenkwinkel zu erfassen, ein Getriebe 312 für die Verringerung der Umdrehung eines Lenkmotors, eine Mehrscheiben-Flüssigkeitskupplung 314, ein Getriebe für die Verringerung der Umdrehung eines Lenkgefühl-Kor rekturmotors 315, einen Dekodierer 317 für den Lenkbetä tigungswinkel, um den vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel zu erfassen, einen Steuerabschnitt 318 für den tatsächli chen Lenkwinkel und einen Lenkgefühl-Korrekturabschnitt 319. Nun wird die Funktion des Lenkwinkel-Steuerabschnit tes 81 beschrieben. Wenn der Fahrer mittels eines Lenkra des 78 einen Lenkvorgang ausführt, wird die Betriebsgröße des Lenkrades vom Dekodierer 317 für den Lenkwinkel er faßt und in eine Steuereinheit 300 eingegeben. Die Steuereinheit 300 kombiniert die Lenkwinkel-Betriebsgröße mit verschiedenen Informationen, um einen Lenkwinkelbe fehl für den Steuerabschnitt 318 des tatsächlichen Lenk winkels auszugeben. Der Lenkmotor 313 ist etwa von der Bauart eines Servomotors, der einen Elektromotor umfaßt und so arbeitet, daß er den erfaßten Wert des Dekodierers des tatsächlichen Lenkwinkels auf den Lenkwinkelbefehl der Steuereinheit 300 einstellt. Der Lenkmechanismus 75 umfaßt ein Zahnstangengetriebe, mit dem der Spurwinkel der steuerbaren Vorderräder durch die Drehung einer Lenk säule geändert werden kann. Der Steuerabschnitt 318 für den tatsächlichen Lenkwinkel umfaßt einen Leistungstran sistor 1181 für die Steuerung des Stroms und einen Sensor 1182 für die Erfassung des tatsächlichen Lenkstroms. Im allgemeinen ist das Ausgangsdrehmoment des Motors (Elektromotor) proportional zum Eingangsstrom. Hierbei kann durch die Erfassung des von einer Batterie 320 in den Lenkmotor 313 eingegebenen Stroms durch den Sensor 1182 für den tatsächlichen Lenkstrom das notwendige Dreh moment für die Einstellung des tatsächlichen Lenkwinkels, derart, daß dieser mit dem Lenkbefehl übereinstimmt - d. h. die Reaktionskraft auf der Straßenoberfläche - er faßt wird. Die Steuereinheit 300 führt mittels des Lenk gefühl-Korrekturabschnittes 319 über das Lenkrad 78 eine Rückkopplung des Lenkgefühls für den Fahrer aus, indem der Lenkgefühl-Korrekturmotor 315 in Abhängigkeit von der erfaßten Reaktionskraft von der Straßenoberfläche betä tigt wird. Andererseits umfaßt der Lenkwinkel-Steuerab schnitt 81 eine Mehrscheiben-Flüssigkeitskupplung 314. Die Kupplung spricht auf den Ausfall der jeweiligen Moto ren an, um eine direkte Verbindung zwischen der Lenksäule und dem Lenkmechanismus 75 herzustellen, um so eine ma nuelle Betätigung des Lenkmechanismus direkt über das Lenkrad 78 zu ermöglichen. Angesichts dieser Tatsache müssen die Übersetzungsverhältnisse der Getriebe 312 und 316 so gewählt werden, daß sie dem Fahrer eine manuelle Ausführung der Lenkoperation ermöglichen, ohne daß eine zu große Hilfskraft erforderlich ist.

In Fig. 25 ist der Drosselklappenöffnungswinkel-Steuerabschnitt 82 gezeigt. In Fig. 26 ist der in dem Aufbau von Fig. 25 verwendete Differentialmechanismus gezeigt. Ein mit dem Gaspedal 79 verbundener Draht 420 ist, wie in Fig. 26 gezeigt, am Differentialmechanismus 422 befestigt. Wenn das Gaspedal 79 niedergedrückt wird und wenn der Servomo tor 422 im Ruhezustand ist, dreht sich die Drosselklappe 421 zusammen mit dem Differentialmechanismus 422, um eine Bewegung ähnlich wie in einem normalen Drosselklappenauf bau auszuführen. Der Drosselklappenöffnungswinkel wird mittels eines Drosselklappenpositions-Sensors 423 erfaßt und in die Steuereinheit 300 eingegeben. Nun wird der Fall beschrieben, in dem der Servomotor 424 mit einer Drehung beginnt. Wenn das Gaspedal 79 in einer konstanten Stellung verbleibt und der Servomotor 424 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben wird, wird die Drosselklappe 421 vom eine Mehrzahl von Kegelrädern umfassenden Diffe rentialmechanismus angetrieben, um sich in Richtung des Uhrzeigersinns (entgegen der Motorantriebsrichtung) zu drehen. Wenn andererseits der Servomotor 424 im Uhrzei gersinn angetrieben wird, wird die Drosselklappe 421 ent gegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Folglich kann der Dros selklappenöffnungswinkel unabhängig von der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer gesteuert werden. Die Steuereinheit 300 kombiniert den vom Drosselklappenposi tions-Sensor 423 erfaßten Drosselklappenöffnungswinkel mit verschiedenen Informationen, um mittels des Servomo tors 424 eine direkte Steuerung des Drosselklappenöff nungswinkels auszuführen. Wenn der Servomotor anderer seits ausfällt, kann ein normaler Fahrbetrieb aufrechter halten werden, da die Drosselklappe 421 durch das Gaspe dal 79 betätigt werden kann.

In Fig. 27 ist ein Hydraulikbremsdruck-Steuerabschnitt 83 für ein einzelnes Rad gezeigt. Der Hydraulikbremsdruck- Steuerabschnitt 83 umfaßt ein Bremspedal 80, einen mit einem Gelenkmechanismus gekoppelten Servomotor 432, einen Hauptbremszylinder 433, einen Hauptbremszylinder-Druck sensor 434, ein Bremsdruck-Steuerventil 435 und einen Radbremsdruck-Sensor 436. Der Gelenkmechanismus 431 ist so aufgebaut, daß er die Übertragung des Eingangswertes vom Bremspedal und vom Servomotor 432 an den Hauptbrems zylinder, nicht jedoch die Eingangsgröße vom Servomotor 432 an das Bremspedal überträgt. Die Steuereinheit 300 macht auf der Grundlage der Ausgabe vom Hauptbremszylin der-Drucksensor 434 eine Vorhersage für das vom Fahrer geforderte Ausmaß der Verzögerung. Obwohl die gezeigte Ausführungsform so aufgebaut ist, daß der Beschleuni gungsbefehl über den durch ein Niederdrücken des Bremspe dals durch den Fahrer im Hauptbremszylinder erzeugten Hydraulikdruck vorhergesagt wird, ist es auch möglich, das geforderte Ausmaß der Verzögerung durch die Schaffung eines Bremspedals-Positionssensors für das Bremspedal und durch die Erfassung der Verschiebung des Bremspedals vor herzusagen. In der Steuereinheit 300 wird eine Vielzahl von Informationen mit dem Verzögerungsbefehl des Fahrers kombiniert, um den notwendigen Bremsdruck-Steuerbefehl für die Erzeugung des vorhergesagten Ausmaßes der Verzö gerung herzuleiten. Der Bremsdruck-Steuerbefehl wird un abhängig für jedes Rad hergeleitet. Dann steuert die Steuereinheit 300 den Bremsdruck an jedem Rad so, daß der vom Radbremsdruck-Sensor erfaßte Bremsdruck diesem Befehl folgt. Selbst wenn der Fahrer das Bremspedal nicht nie derdrückt und die Steuereinheit 300 feststellt, daß in einer Situation, in der das Fahrzeug mit zu hoher Ge schwindigkeit in eine Kurve eintritt, eine Bremskraft er forderlich ist, wird der Servomotor 32 betätigt, um über den Gelenkmechanismus an den Hauptbremszylinder 432 eine Betätigungskraft zu übertragen, um das Fahrzeug in einen Zustand zu versetzen, der zu demjenigen Zustand äquivalent ist, in dem der Fahrer das Bremspedal 80 nieder drückt.

In Fig. 28 ist der Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden genauer gezeigt. Dieser Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden besitzt einen Aufbau, der dem in den Fig. 4 bis 6 beschriebenen Aufbau ähnlich ist und sechs Beschleunigungssensoren 21 bis 26 umfaßt, die, wie in Fig. 4 gezeigt, in einem bezüglich des Fahr zeugs festen Koordinatensystem so angeordnet sind, daß die x-Achse in Längsrichtung, die y-Achse in Querrichtung und die z-Achse in vertikaler Richtung angeordnet sind. Ferner umfaßt der Sensor 85 einen Multiplizierer 452, eine Wandlerschaltung 453, zweistufige Integrationsschal tungen 454 und 455 und eine Differenzierschaltung 456. Wie allgemein bekannt, umfassen die Freiheitsgrade der Fahrzeugbewegung zusätzlich zu der linearen Bewegung in x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung die Drehbewegung um die x-Achse (Rollbewegung), die Drehbewegung um die y- Achse (Nickbewegung) und die Drehbewegung um die z-Achse (Gierbewegung). Diese Bewegungen treten gleichzeitig auf und ergeben ein zusammengesetztes Fahrzeugverhalten. Da her enthält die von den Beschleunigungssensoren praktisch gemessene Information alle Bewegungskomponenten in den sechs Freiheitsgraden. Wenn also die Beschleunigung und die Geschwindigkeit in x-Richtung mit a_x und v_x, die Be schleunigung und die Geschwindigkeit in y-Richtung mit a_y bzw. v_y und die Beschleunigung und die Geschwindigkeit in z-Richtung mit a_z bzw. v_z, die Winkelbeschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit um die x-Achse (Rollbewegung) mit α_x bzw. ω_x, die Winkelbeschleunigung und die Winkel geschwindigkeit um die y-Achse (Nickbewegung) mit α_y bzw. ω_y und die Winkelbeschleunigung und die Winkelgeschwin digkeit um die z-Achse mit α_z bzw. ω_z und die von den sechs Beschleunigungssensoren 21 bis 26 erfaßten Werte mit G_a, G_b, G_c, G_d, G_e und G_f bezeichnet werden, kann zwi schen der Beschleunigung a_x in x-Richtung und der Winkel beschleunigung α_y um die y-Achse (Nickbewegung) folgende Beziehung aufgestellt werden:

Bei dem gezeigten Aufbau des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden wird die obenerwähnte Berechnung durch den Multiplizierer 452, die Wandlerschaltung 453 und die Intergrationsschaltung 454 ermöglicht. Die Aus gabe der Integrationsschaltung 454 stellt die Geschwin digkeits- und die Winkelgeschwindigkeitsinformation dar. Andererseits stellt die Ausgabe der Integrationsschaltung 455 die Positionsinformation dar. Die Ausgabe der Diffe renzierschaltung 456 stellt die Information bezüglich der Veränderungsrate der Beschleunigung dar. Diese Informa tionen werden in die Steuereinheit 300 eingegeben. Die Steuereinheit 300 verwendet diese Informationen dazu, den Zustand des Fahrzeugverhaltens zu erfassen, um durch die Lösung bestimmter Bewegungsgleichungen für das spezielle Fahrzeug ein zukünftiges Fahrzeugverhalten vorherzusagen, indem es den erfaßten Zustand des Fahrzeugverhaltens mit der Fahrbetriebsinformation, wie etwa dem vom Fahrer ein gestellten Lenkwinkel, dem Drosselklappenöffnungswinkel, dem Hydraulikbremsdruck und dergleichen kombiniert. Außerdem kann die Steuereinheit 300 durch die Lösung be stimmter Bewegungsgleichungen des Soll-Fahrzeugs (Standardfahrzeug) das Verhalten des Standardfahrzeugs vorhersagen, um so der Steuerung für ein solches Fahrzeug zu folgen.

In Fig. 29 ist die Bahn und der Lenkwinkel eines Fahr zeugs gezeigt, das mit zu hoher Geschwindigkeit eine Kur venfahrt ausführt, wodurch eine schnelle Veränderung des Fahrzeugverhaltens und daher ein Schleudern verursacht wird. In Fig. 30 ist die Bahn und der Lenkwinkel des Fahrzeugs gezeigt, das um dieselbe Kurve wie in Fig. 29 mit hoher Geschwindigkeit fährt, wobei einerseits eine schnelle Veränderung des Fahrzeugverhaltens verursacht wird, andererseits jedoch ein Schleudern durch Gegensteu ern verhindert wird. In den Fig. 29 und 30 sind die Zu stände (a) und (b) miteinander identisch. In Fig. 31 ist das dynamische Gleichgewicht im zweidimensionalen Raum dargestellt, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt ohne seitliches Rutschen ausführt, während in Fig. 32 das dy namische Gleichgewicht im zweidimensionalen Raum darge stellt ist, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt mit seit lichem Rutschen ausführt; in Fig. 33 ist ein dynamisches Gleichgewicht im zweidimensionalen Raum dargestellt, wenn in dem eine Kurvenfahrt ausführenden Fahrzeug gegenge steuert wird.

Auf das Fahrzeug 1 wirken die Seitenführungskräfte C_fl, C_fr, C_rl und C_rr, die am linken und am rechten Vorderrad bzw. am linken und am rechten Hinterrad entstehen, die Antriebskräfte F_arl und F_arr, die auf das linke und das rechte Hinterrad wirken und entsprechend der Vergrößerung des Drosselklappenöffnungswinkels zunehmen und die Brems kräfte F_bfl, F_bfr, F_brl und F_brr, die auf die linken und rechten Vorderräder bzw. auf die linken und rechten Hin terräder wirken. Mit diesen Kräften wird zwischen der li nearen Bewegung in y-Richtung und der Drehbewegung um die z-Achse ein Ausgleich hergestellt. Wenn angenommen wird, daß das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit V um die Kurve fährt, das Fahrzeuggewicht durch m, das Trägheits moment um den Schwerpunkt durch I, die effektive Länge vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zu den Vorderrädern durch l_f, die effektive Länge vom Schwerpunkt des Fahrzeugs zu den Hinterrädern durch l_r, die Vorderrad-Spurweite durch l_ft, die Hinterrad-Spurweite durch l_rt, der Querschubwin kel im Schwerpunkt des Fahrzeugs durch β (= V_y/V_x) und der Lenkwinkel durch δ gegeben sind, kann die Bewegung in diesem Zustand folgendermaßen ausgedrückt werden:

y-Richtung:

z-Richtung:

Die Seitenführungskraft wird durch den Querschubwinkel in bezug auf die Fahrtrichtung (Richtung der Geschwindigkeit V) des Fahrzeugs bestimmt. An den Vorderrädern werden die Kurvenkräfte vom Fahrer durch den Lenkwinkel eingestellt. Unter der Annahme, daß die Kurvenkräfte auf das linke und das rechte Vorderrad durch K_fl bzw. K_fr und die Kurven kräfte auf das linke und das rechte Hinterrad durch K_rl bzw. K_rr gegeben sind, können die entsprechenden Seiten führungskräfte folgendermaßen ausgedrückt werden:

wobei β_fl, β_fr, β_rl und β_rr die Querschubwinkel am linken bzw. am rechten Vorderrad und am linken bzw. am rechten Hinterrad sind. Hierbei wird zur Vereinfachung der Dar stellung angenommen, daß die Querschubwinkel an den bei den Vorderrädern und die Querschubwinkel an den beiden Hinterrädern jeweils gleich sind.

Die Brems- und Antriebskräfte werden vom Fahrer durch das Bremspedal bzw. durch das Gaspedal gesteuert. Wie bekannt ist, wird die Summe der Absolutwerte der vom Rei fen in einer kritischen Fahrsituation erzeugten, maximalen Seitenführungskräfte und der Brems- und Antriebskräfte solange konstant gehalten, wie der Reibungskoeffizient zwischen der Straßenoberfläche und diesem Reifen nicht geändert wird. Dieser konstante Wert am linken und am rechten Vorderrad wird mit F_l bzw. F_r bezeichnet, während dieser konstante Wert am linken und am rechten Hinterrad mit R_l bzw. R_r bezeichnet wird; damit können für den kri tischen Fahrzustand die folgenden Gleichungen aufgestellt werden:

In Fig. 31 stimmen die Fahrtrichtung (Richtung der Ge schwindigkeit V) des Fahrzeugs und die Richtung der x- Achse miteinander überein. In diesem Zustand besitzt das Fahrzeug keine Geschwindigkeitskomponente V_y in y-Rich tung, d. h. es ist β = 0. In Fig. 32 ist der Zustand ge zeigt, in dem β < 0 ist. Der Grund, warum die Hinterräder zu einem Ausbrechen in Richtung der kurvenäußeren Seite neigen, besteht darin, daß aufgrund der Abwesenheit eines Lenkmechanismus an den Hinterrädern dort ein der Zentri fugalkraft entsprechender Querschubwinkel auftritt. Wenn in diesem Zustand der Absolutwert der Brems- und An triebskraft durch Niederdrücken des Gaspedals oder durch Betätigen der Bremsen erhöht wird, befinden sich die Hin terräder in einem Zustand jenseits des kritischen Zu stands. Die Bewegungsgleichungen für die lineare Bewegung in y-Richtung und die Drehbewegung um die z-Achse sind folgendermaßen gegeben:

Das dritte und das sechste Glied von Gleichung (55) stel len die Differenzen der Brems- und Antriebskräfte zwi schen dem linken und dem rechten Vorderrad bzw. zwischen dem linken und dem rechten Hinterrad dar. Wie oben be schrieben, kann die Drehung um die z-Achse durch die Steuerung der Bremskraft am linken und am rechten Vorder rad mittels des Bremsdruck-Steuerabschnittes 83 und durch die Steuerung der Brems- und Antriebskräfte am linken und am rechten Hinterrad mittels des Bremsdruck-Steuerab schnittes 83 und der gesteuerten Differentialgetriebeein heit 77 aktiv gesteuert werden, indem das Moment um die z-Achse direkt gesteuert wird.

Wie andererseits aus Gleichung (54) ersichtlich ist, wer den das dritte und das vierte Glied in dieser Gleichung bei einer Erhöhung der Brems- und Antriebskräfte (F_arl - F_brl) und (F_arr - F_brr) abgesenkt, was zu einer Zunahme des Querschubwinkels β führt. Ferner werden das vierte und das fünfte Glied in Gleichung (55) erhöht, so daß die Winkelbeschleunigung dω_z/dt um die z-Achse erhöht wird, wodurch das Fahrzeug in einen Schleuderzustand versetzt wird. Um hierbei das Schleudern zu verhindern, ist es, wie aus den Gleichungen (54) und (55) ersichtlich, wirk sam, die Brems- und Antriebskräfte so zu steuern, daß sie nicht übermäßig hoch werden, und ferner den Lenkwinkel δ in den negativen Bereich (entgegen der Kurvenrichtung, d. h. durch Gegensteuern) zu verringern, um das Drehmoment um die z-Achse auf 0 zu verringern oder sogar in die der Richtung der von den Vorderrädern erzeugten Seitenfüh rungskraft entgegengesetzten Richtung zu verändern (Fig. 33).

In Fig. 34 ist die Verwirklichung der obenerwähnten Steuerung dargestellt. Die Beschreibung wird zunächst für die die Lenkfunktion aufweisenden Vorderräder und an schließend für die Hinterräder gegeben. In den Gleichun gen (42) und (43) stellt β + l_f.ω_z/V den Querschubwinkel im Spurmittelpunkt der Vorderräder dar, der durch die Verarbeitung der Information vom Sensor 85 für die Bewe gung in sechs Freiheitsgraden durch die Steuereinheit 300 erfaßt werden kann. Hierbei wird durch die Verlegung der durch den Spurmittelpunkt der Vorderräder verlaufenden Querschubrichtung in die vertikale Achse und der Seiten führungskraft in die horizontale Achse und durch die Set zung des zwischen dem Querschubwinkel im Spurmittelpunkt der Vorderräder und den Vorderrädern selbst auf δ' der Lenkwinkelvektor betrachtet. Die Projektion des Lenkwin kelvektors auf die Achse der Seitenführungskraft wird als tatsächliche Seitenführungskraft angesehen. Es ist er sichtlich, daß δ' den Lenkwinkel darstellt, der die tatsächliche Seitenführungskraft erzeugt. Wenn der Lenk winkel δ' zunimmt, wird die Seitenführungskraft bei einem bestimmten Lenkwinkel maximal, um anschließend wieder ab zunehmen. Daher ergibt der Lenkwinkelvektor die Bahn, wie sie in Fig. 34 dargestellt ist. In Fig. 34 stellt der Zu stand (a) den Fall dar, in dem eine normale Steuerung ausgeführt wird, in der der Lenkwinkel δ' und die Seiten führungskraft positiv sind. Die Zustände (b) und (c) stellen das besondere Merkmal der vorliegenden Erfindung dar, gemäß dem der Lenkwinkel gesteuert wird. Im Zustand (b) wird der Lenkwinkel δ' auf den Wert "0" gesteuert, derart, daß die Seitenführungskraft 0 wird. Ferner wird im Zustand (c) der Lenkwinkel δ' auf einen negativen Wert gesteuert, daß eine Seitenführungskraft in der der Kur venrichtung entgegengesetzten Richtung erzeugt wird. Dies ist äquivalent zu der Ausführung einer Gegensteuerung, was eine schwierige Fahrtechnik darstellt, die nur sehr geübten Fahrern möglich ist.

Nun wird die entsprechende Beschreibung für die Hinterrä der gegeben. Im normalen Fahrzustand (d) und (e) wird bei einer Erhöhung der Antriebskraft F_a und der Bremskraft F_b die Seitenführungskraft verringert. Ferner wird im Zu stand (f), in dem das Rad aufgrund einer auf den Reifen wirkenden, übermäßigen Antriebskraft schleudert, und im Zustand (g), in dem das Rad aufgrund einer übermäßigen, auf den Reifen wirkenden Bremskraft blockiert, die Sei tenführungskraft im wesentlichen Null. Erfindungsgemäß wird eine solche Verringerung der Seitenführungskraft po sitiv ausgenutzt, so daß die Brems- und Antriebskräfte auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Radgeschwindigkeit, die von den Radgeschwindigkeitssenso ren 73a bis 73d erfaßt werden, vom Bremsdruck-Steuerab schnitt 83 und vom Drosselklappenöffnungswinkel-Steuerab schnitt 82 gesteuert werden, so daß folglich die Seiten führungskraft gesteuert wird. Das Verfahren zum Steuern der Seitenführungskraft mittels Steuerung der Bremskraft ist selbstverständlich auch auf die mit Bremsen ausgerü steten Vorderräder anwendbar.

Erfindungsgemäß führt die Steuereinheit 300 auf aktive Weise ein Gegensteuern aus, indem sie nur die Bremsen an den Hinterrädern betätigt oder die Drosselklappe des Mo tors übermäßig öffnet, um ein Schleudern der Antriebsrä der zu bewirken, und indem sie andere Steuerfunktionen für die Steuerung der Seitenführungskräfte an den einzel nen Rädern unabhängig voneinander ausführt, um so das Drehmoment um die z-Achse zu steuern. Dadurch wird eine Steuerung des Fahrzeugverhaltens auf der Grundlage der Information bezüglich des Fahrzeugverhaltens vom Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden, der Radge schwindigkeit von den Radgeschwindigkeitssensoren 73a bis 73d der jeweiligen Räder, der vom Lenkwinkel-Steuerabschnitt 81 erhaltenen Lenkwinkelinformation, der vom Drosselklappenöffnungswinkel-Steuerabschnitt 82 erhalte nen Drosselklappenöffnungswinkel-Information und der vom Bremsdruck-Steuerabschnitt 83 erhaltenen Bremsdruckinfor mation ausgeführt. Selbstverständlich können die gesteu erte Differentialgetriebeeinheit 77 und der Kraftübertra gungs-Steuerabschnitt 84 ebenfalls für die Steuerung der Brems- und Antriebskraft an den Hinterrädern verwendet werden.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 35 die Verarbeitung für die Vorhersage des Fahrzeugverhaltens in der Steuereinheit 300 beschrieben. Die Steuereinheit 300 spricht auf die Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z-Achse, die vom Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden geliefert wird, an (Beginn der Kurvenfahrt, Rücksetzen der Integra tionsschaltung des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden und Neustart der Erfassung). Anhand der linearen Geschwindigkeiten V_x und V_y in x-Richtung bzw. in y-Richtung wird der Querschubwinkel β = arctan(V_x/V_y) im Schwerpunkt abgeleitet. Ferner erfaßt die Steuerein heit 300 anhand der Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z- Achse und des Lenkwinkels, der vom Fahrer über das Lenkrad 78 eingestellt wird (und vom als Lenkwinkelsensor arbeitenden Lenkwinkel-Steuerabschnitt 81 erfaßt wird), den Querschubwinkel an den jeweiligen Rädern. Anderer seits erfaßt die Steuereinheit 300 den Drehwinkel (Rollbewegungswinkel) um die x-Achse und den Drehwinkel (Nickbewegungswinkel) um die y-Achse anhand der Ausgaben des Sensors 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden, so daß sie auf diese Weise die Fahrzeuglage und somit die Last an den jeweiligen Rädern erfaßt. Ferner wird anhand der Informationen von den Hubsensoren 51fr, 51fl, 51rr und 51rl der Randaufhängungsmechanismen 76a bis 76d die Information, die die Veränderung der Fahrzeuglage dar stellt, korrigiert. Mit der so hergeleiteten Veränderung der Fahrzeuglage und den Konstruktionsdaten des Radauf hängungsmechanismus wird die Veränderung der Ausrichtung, wie etwa eine Änderung des Sturzwinkels und eine Änderung des Spurwinkels, erfaßt. In Verbindung mit dem obenbe schriebenen Prozeß werden die Radgeschwindigkeiten der jeweiligen Räder mittels der Radgeschwindigkeitssensoren erfaßt und mit der vom Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen, woraus der Radschlupf an den jeweiligen Rä dern abgeleitet werden kann. In Verbindung mit dem Quer schubwinkel, der Last, der Ausrichtungsveränderung und dem Radschlupf an jedem Rad wird eine vorhergesagte An triebskraft, die aufgrund eines vom Drosselklappen-Steu erabschnitt 82 erfaßten Drosselklappenöffnungswinkel-Be fehls, der vom Kraftübertragungs-Steuerabschnitt 84 er faßten Kraftübertragungs-Schaltposition, des maximalen Drehmoments am Hinterrad, das von der gesteuerten Diffe rentialgetriebeeinheit begrenzt wird, der nichtlinearen Eigenschaften des Reifens und einer Mehrzahl von weiteren Informationen vorhergesagt wird, für die Ableitung der Seitenführungskraft an jedem Rad verwendet. Mit der so erhaltenen Seitenführungskraft, der Brems- und Antriebs kraft und den in der Steuereinheit 300 intern gespeicher ten Bewegungsgleichungen für die Bewegung in sechs Frei heitsgraden der Verhaltenscharakteristik des Standard fahrzeugs wird eine Sollsteuerung bezüglich des Fahrzeug verhaltens erzielt.

In Fig. 36 ist ein Steuerprozeß der Steuereinheit 300 ge zeigt, in dem das Fahrzeugverhalten während einer Kurven fahrt mit der kritischen Geschwindigkeit durch die Win kelgeschwindigkeit um die z-Achse dargestellt ist und in dem als Standardfahrzeug die neutrale Lenkung gewählt wird (d. h., daß das Fahrzeugverhalten nur durch den Lenk winkel und die Geschwindigkeit bestimmt wird). Die Win kelgeschwindigkeit ω_z0 um die z-Achse des Standardfahr zeugs, die auf die in Fig. 35 gezeigte Weise vorhergesagt wird, und die Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z-Achse des zu steuernden Fahrzeugs werden miteinander verglichen. Wenn ω_z - ω_z0 < ξ (ξ ist eine Zufallskonstante, die ξ < 0 erfüllt) gilt, stellt die Steuereinheit 300 fest, daß bei dem Standardfahrzeugmodell ein Übersteuern bewirkt wird, und gibt diese Information an den Fahrer weiter, um die sen zu warnen. Dann gibt die Steuereinheit 300 einen Kor rekturbefehl an den Lenkwinkel-Steuerabschnitt 81 aus, um den Lenkwinkel δ auf δ - Δδ einzustellen. Wenn die Winkel geschwindigkeit ω_z abnimmt, wird die Korrektur, mit der ω_z der Größe ω_z0 folgen soll, fortgesetzt. Wenn anderer seits die Winkelgeschwindigkeit ω_z trotz der Verkleine rung des Lenkwinkels Δδ bei fortgesetzter Verkleinerung des Lenkwinkels nicht abnimmt, werden der Drosselklappen öffnungswinkel θ und der Bremsleitungsdruck ζ auf ähnli che Weise wie der Lenkwinkel δ durch den Drosselklappen- Steuerabschnitt 82 bzw. durch den Bremsdruck-Steuerab schnitt 83 verringert. Ferner wird vom Kraftübertragungs- Steuerabschnitt 84 und von der gesteuerten Differential getriebeeinheit 77 eine Korrektur ausgeführt, derart, daß die Bremskräfte am linken und am rechten Hinterrad und die Antriebskraft geeignet verringert werden, um die Last an den Vorderrädern und die Seitenführungskräfte an den Hinterrädern zu erhöhen, um so das Drehmoment um die z- Achse relativ zu verringern. Außerdem wird durch die Ein stellung des Lenkwinkels in der der Kurvenrichtung entge gengesetzten Richtung (Gegensteuern) eine Korrektur aus geführt, um ein positives Drehmoment in der entgegenge setzten Richtung zu erzeugen. Somit kann mit der obenbe schriebenen Prozedur die Winkelgeschwindigkeit ω_z so gesteuert werden, daß sie der Soll-Winkelgeschwindigkeit ω_z0 folgt. Wenn jedoch die Winkelgeschwindigkeit ω_z durch sämtliche der oben beschriebenen Steuerungen nicht ver ringert werden kann, wird eine Lenkoperation in Gegen steuerrichtung bis zum Anschlag ausgeführt; ferner werden die Bremsdrücke zwischen den Vorderrädern und Hinterrä dern in einer Beziehung "Vorderrad-Bremsdruck < Hinter rad-Bremsdruck" gehalten; schließlich wird der Querschub winkel β so gesteuert, daß er sich π/2 annähert, um das Fahrzeug anzuhalten. Wenn gilt, daß ω_z0 - ω_z < ξ' (ξ' ist eine Zufallskonstante, die ξ' < 0 erfüllt), stellt die Steuereinheit 300 fest, daß im Standardmodell ein Unter steuern auftritt. Ähnlich wie oben kann die Steuereinheit 300 diese Information an den Fahrer weitergeben, um ihn zu warnen. Die Steuereinheit 300 gibt an den Lenkwinkel- Steuerabschnitt 81 einen Korrekturbefehl aus, damit er den Lenkwinkel δ auf δ + Δδ einstellt. Wenn die Winkelge schwindigkeit ω_z um die z-Achse zunimmt, wird eine Steue rung ausgeführt, derart, daß ω_z dem Sollwert ω_z0 folgt. Wenn jedoch die Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z-Achse trotz Erhöhung des Lenkwinkels um Δδ nicht zunimmt, wird angenommen, daß die Seitenführungskraft an den Vorderrä dern ihren Grenzwert erreicht hat, woraufhin vom Drossel klappenöffnungswinkel-Steuerabschnitt 82, vom Bremskraft- Steuerabschnitt 83, vom Kraftübertragungs-Steuerabschnitt 84 und von der gesteuerten Differentialgetriebeeinheit 77 eine Korrektursteuerung ausgeführt wird, um die Brems kräfte und die Antriebskräfte an den linken und rechten Rädern geeignet einzustellen, derart, daß die Last an den Vorderrädern erhöht wird, um die Seitenführungskraft an den Vorderrädern zu erhöhen und die Seitenführungskraft an den Hinterrädern zu verringern, um so das Drehmoment um die z-Achse relativ zu erhöhen, damit ω_z dem Sollwert ω_z0 folgt. Wenn ω_z trotz sämtlicher der oben beschriebe nen Steuerungen nicht zunimmt, wird festgestellt, daß das Fahrzeug vollständig außer Kontrolle ist. In einem sol chen Fall ist es möglich, die Drosselklappe vollständig zu schließen, ein Herabschalten der Kraftübertragung mit dem Ziel einer Motorbremswirkung auszuführen und Brems drücke anzulegen, um die Hinterräder zu blockieren, um so die Seitenführungskraft an den Hinterrädern auf "0" zu verringern. Dadurch wird das Drehmoment um die z-Achse schlagartig erhöht, wodurch eine Wirkung erzielt wird, die zu einer sogenannten Schleuderwende äquivalent ist. Wenn eine übermäßige Winkelgeschwindigkeit um die z-Achse auftritt, kann die obenbeschriebene Steuerung aufgrund eines Übersteuerns ausgelöst werden.

Im allgemeinen wird die Lenkcharakteristik des Fahrzeugs so eingestellt, daß eine geringe Neigung zum Untersteuern besteht. Daher wird ein Übersteuern typischerweise dann auftreten, wenn die Straße einen sehr niedrigen Reibungs koeffizienten besitzt, wie dies etwa auf vereisten Stra ßen und dergleichen der Fall ist, oder wenn der Fahrer absichtlich eine übermäßige Bremskraft oder Antriebskraft an die einzelnen Räder (insbesondere an die Hinterräder) anlegt, um ein Übersteuern zu provozieren. Die in Fig. 36 gezeigte Steuerung ist für den erstgenannten Fall ge eignet. Für den zweitgenannten Fall muß selbstverständ lich angenommen werden, daß der Fahrer ein Rutschen der Räder versucht, um den Querschubwinkel im Schwerpunkt zu erhöhen, damit die Kurvenfahrt bei Gegensteuerung ausge führt werden kann. In diesem Fall steuert die Steuerein heit 300 den Querschubwinkel β entsprechend Betätigung des Fahrers in Verbindung mit der Ausführung der Steue rung der Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z-Achse. Das heißt, daß es wünschenswert ist, die Verhaltenscharakte ristik des Standardfahrzeugs, die als Sollsteuerung dient, entsprechend der Betätigung durch den Fahrer zu verändern, um die Erzeugung gegenteiliger Wirkungen zu verhindern.

In Fig. 37 sind Operationen des Fahrers gezeigt, mit denen er versucht, den Querschubwinkel im Schwerpunkt des typischen Fahrzeugs positiv zu erhöhen, während in Fig. 38 die Operationen des Fahrers gezeigt sind, bei denen er einen solchen Versuch nicht unternimmt. Hierbei wird an genommen, daß der Querschubwinkel durch β0, der Lenkwin kel durch δ0, der Drosselklappenöffnungswinkel durch θ0 und der Bremsleitungsdruck durch ζ0 gegeben ist, wenn ein Übersteuern erfaßt wird. In Fig. 37 ist die Verringerung des Lenkwinkels δ bei Auftreten eines Übersteuerns zweck mäßig; als Reaktion hierauf wird der Drosselklappenöff nungswinkel θ erhöht. Das heißt, daß die Lenkung in der der Kurvenrichtung entgegengesetzten Richtung betätigt wird (Gegensteuern), um zu versuchen, ein Drehmoment in der der momentanen Drehrichtung entgegengesetzten Rich tung hervorzurufen, und gleichzeitig die Seitenführungs kraft an den Hinterrädern zu verringern, indem die An triebskraft an den Hinterrädern erhöht wird, um so das Drehmoment um die z-Achse zu erhöhen. Hierdurch wird ein Kräftegleichgewicht erzielt, in dem das Drehmoment um die z-Achse im wesentlichen den Wert "0" annimmt. Im Gegen satz hierzu betätigt der Fahrer aufgrund eines unerwarte ten Übersteuerns die Bremsen, wie in Fig. 38 gezeigt ist, so daß das Drehmoment um die z-Achse und somit der Quer schubwinkel im Schwerpunkt des Fahrzeugs erhöht wird. Ferner wird aufgrund der Verzögerung der Einstellung des Lenkwinkels δ für die Korrektur des Querschubwinkels β im Schwerpunkt eine sogenannte Dutch-Rollbewegung verur sacht. Aus dem Vergleich der Fig. 37 und 38 ist ersicht lich, daß durch die Erfassung des Querschubwinkels β, des Lenkwinkels δ des Drosselklappenöffnungswinkels θ und des Bremsdrucks ζ für den Fahrer eine Vorhersage mit ver hältnismäßig hoher Genauigkeit erzeugt werden kann.

In Fig. 39 ist die Operation der Steuereinheit 300 bei Auftreten eines Übersteuerns dargestellt, wenn der Dros selklappenöffnungswinkel θ gemäß dem Willen des Fahrers geändert wird. Bei Beginn des Übersteuervorgangs wird der Drosselklappenöffnungswinkel θ0 erfaßt. Dieser Anfangs wert wird mit θ1 bezeichnet. Dann werden der Drosselklap penöffnungswinkel θ2, die lineare Geschwindigkeit V_x, die Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z-Achse und der Quer schubwinkel β1 im Schwerpunkt erfaßt, nachdem ein Zeitin tervall Δt verstrichen ist. Anschließend wird dθ/dt be rechnet. Wenn dθ/dt < 0 ist, wird festgestellt, daß der Fahrer beabsichtigt, ein Übersteuern hervorzurufen. Gemäß dem Willen des Fahrers wird die Verhaltenscharakteristik des Standardfahrzeugs so geändert, daß sich eine falsche Übersteuercharakteristik ergibt. In der Praxis wird die erlaubte Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z-Achse erhöht, indem der Querschubwinkel β durch die Addition eines Wer tes verändert wird, wobei dieser Wert durch die Multipli kation der Veränderung des Drosselklappenöffnungswinkels dθ/dt mit einer geeigneten Proportionalitätskonstanten multipliziert wird; hierbei ergibt sich für den Quer schubwinkel β ein Wert β1, für den beispielsweise gilt: β = β1 + K.dθ/dt. Hierbei leitet die Steuereinheit 300 eine Standardlenkwinkel-Steuerkurve (θ, V_x, ω_z, β) ab, indem sie den Drosselklappenöffnungswinkel θ, die lineare Geschwindigkeit V_z in z-Richtung, die Winkelgeschwindig keit ω_z um die z-Achse und den Querschubwinkel β im Schwerpunkt als Parameter verwendet (hierbei wird zum Zweck der Darstellung in Fig. 39 ein Beispiel für eine Rechtskurve gezeigt, wobei V_x als einziger Parameter ver wendet wird). Bei der Standardlenkwinkel-Steuerkurve (θ, V_x, ω_z, β) wird angenommen, daß der Drosselklappenöff nungswinkel, bei dem der Lenkwinkel im Anschlag ist, ma ximal ist; dieser Winkel wird mit θ_max bezeichnet. Der Drosselklappenöffnungswinkel θ_max stellt den maximalen Wert dar, um ein Schleudern des Fahrzeugs durch eine Lenkwinkelsteuerung einschließlich einer Gegensteuerungs operation zu vermeiden. Selbst wenn der Fahrer versucht, den Drosselklappenöffnungswinkel über diesen Wert zu er höhen, gibt die Steuereinheit 300 an den Motor 1 über den Drosselklappenöffnungswinkel-Steuerabschnitt 82 einen Steuerbefehl aus, der den Wert auf θ2 = θ_max korrigiert. Wenn θ2 < θ_max ist, wird der Lenkwinkel auf δ = f(θ2, V_x, ω_z, β) korrigiert. Wenn in der Folge der obenbeschriebene Prozeß wiederholt wird, wird die Standardlenkwinkel-Steu erkurve entsprechend dem Willen des Fahrers aktualisiert, so daß eine kontinuierliche Steuerung ausgeführt wird, damit das Fahrzeugverhalten dieser Charakteristik folgt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit ω_z um die z-Achse 0 wird, wird festgestellt, daß das Fahrzeug die Kurvenfahrt been det hat, so daß die Korrektursteuerung ebenfalls beendet wird.

In Fig. 39 ist ein Beispiel für den Fall gezeigt, in dem der Fahrer versucht, das Fahrzeug zum Rutschen zu brin gen. Für andere, den Willen des Fahrers widerspiegelnde Fahroperationen werden verschiedene, andere Betriebsgrößen (eingestellter Lenkwinkel, Drosselklappenöffnungswinkel, Bremsdruck und dergleichen), die vom Fahrer eingestellt werden, erfaßt, um so die Absicht des Fahrers vorherzusa gen und die Standard-Verhaltenscharakteristik so zu ak tualisieren, daß sie der Absicht des Fahrers folgt, so daß auch die Steuerung des Fahrzeugverhaltens dieser folgt.

Wenn die obenbeschriebenen Steuerungen ausgeführt werden, kann die Steuereinheit 300 mittels einer Anzeigeeinrich tung 301 die Korrekturwerte für den Lenkwinkel, den Bremsdruck und den Drosselklappenöffnungswinkel in Real zeit anzeigen, um so eine Information bezüglich der Be triebsgrößendifferenz zwischen den vom Fahrer eingestell ten Betriebsgrößen und den für das geforderte Fahrzeug verhalten erforderlichen Betriebsgrößen zu schaffen. Wenn festgestellt wird, daß die Differenz zwischen den erwähn ten Betriebsgrößen oder die zeitliche Differenz hinrei chend gering ist, kann der Fahrer beliebig zwischen der Ausführung und der Nichtausführung der Steuerung wählen.

In Fig. 40 sind die Bewegungsgleichungen für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden gezeigt, wenn das Verhaltenscha rakteristik-Modell 235 des tatsächlich zu steuernden Fahrzeugs und das Verhaltenscharakteristik-Modell 234 des Standardmodells durch ein einfacheres Verhaltensmodell approximiert werden. Die von den unterbrochenen Linien eingeschlossenen Werte, die an zweiter Suffixstelle den Buchstaben e (Schätzung) aufweisen, etwa Axet, Vxet, Xxet, Axem, Xxem, sind Vorhersagewerte für das zu steu ernde Fahrzeug und das Standardfahrzeug nach Δt Sekun den, die auf der Grundlage des Verhaltens des zu steuern den Fahrzeugs, das vom Sensor 85 für die Bewegung in sechs Freiheitsgraden erfaßt wurde, abgeleitet werden.

Im folgenden wird der Prozeß für die Vorhersage des Ver haltens des zu steuernden Fahrzeugs und des Standardfahr zeugs in dieser Reihenfolge beschrieben. Die Vorhersage des Verhaltens des zu steuernden Fahrzeugs kann dadurch ausgeführt werden, daß eine Vielzahl von Verhaltensinfor mationen, die an der zweiten Suffixstelle ein s (Erfassung) besitzen, etwa Axst, Vxst, Xxst, Axsm, Vxsm, Xxsm und dergleichen, als Anfangswerte verwendet werden und anschließend integriert werden. Im Gegensatz hierzu werden bei der Vorhersage des Verhaltens des Standard fahrzeugs anfangs die in x-Richtung, y-Richtung und z- Richtung wirkenden Kräfte (Fcx, Fcy, Fcz) und das in x- Richtung, y-Richtung und z-Richtung des zu steuernden Fahrzeugs wirkende Drehmoment auf der Grundlage der li nearen Beschleunigungen in den erwähnten Richtungen und der Winkelbeschleunigungen um diese Achsen, wie sie vom Sensor 85 für die Bewegung in den sechs Freiheitsgraden erfaßt wurden, und auf der Grundlage der Verhaltenscha rakteristik-Parameter (Masse Mt, Trägheitsmoment um die jeweiligen Achsen Ixt, Iyt, Izt und dergleichen) des zu steuernden Fahrzeugs abgeleitet. Diese Kräfte und Drehmo mente enthalten steuerbare und nicht steuerbare Komponen ten, wie etwa die Windstärke. Dann werden durch die Lösung der Bewegungsgleichungen mittels dieser Kräfte, Drehmo mente und Verhaltenscharakteristik-Parameter (Masse Mm, Trägheitsmoment Ixm, Iym, Izm und dergleichen) die li nearen Beschleunigungen und die Winkelbeschleunigungen bezüglich der jeweiligen Achsen vorhergesagt. Unter Ver wendung dieser vorhergesagten Beschleunigungen und Win kelbeschleunigungen und der Vielzahl der Verhaltensinfor mationen vom Sensor 85 für die Bewegung in sechs Frei heitsgraden kann durch Integration das Verhalten nach Δt Sekunden vorhergesagt werden. In Fig. 40 wird die Vorher sage unter Ausnutzung lediglich der momentanen Informa tion ausgeführt. Eine noch genauere Steuerung kann da durch erzielt werden, daß die Information unter zusätzli cher Verwendung der Information vor Δt Sekunden in einem Verfahren des Zentrierens endlicher Differenzen verwendet wird.

In der Steuereinheit 300 werden das Verhalten des zu steuernden Fahrzeugs nach Δt Sekunden und das Verhalten des Standardfahrzeugs nach Δt Sekunden miteinander verg lichen, um die Vielzahl der Steuerbefehle zu aktualisie ren, um so die Differenz zwischen ihnen zu verringern.

Obwohl die obige Beschreibung für ein spezielles Fahrzeug mit zwei lenkbaren Vorderrädern, einem Frontmotor und ei nem Heckantrieb mit einer entsprechenden Kraftübertragung und dergleichen gegeben worden ist, ist das erfindungsge mäße Verfahren für die Erfassung des Verhaltens der Bewe gung in sechs Freiheitsgraden, die erfindungsgemäße Steuerung der Seitenführungskraft durch die Steuerung der Brems-Antriebskräfte und die erfindungsgemäße Steuerung des Lenkwinkels in der der normalen Kurvenrichtung entge gengesetzten Richtung und dergleichen auf irgendwelche Typen von Fahrzeugen, selbst auf Elektrofahrzeuge anwend bar.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die er läuterten Ausführungsformen insbesondere der Erhöhung der Fahrsicherheit dienen, in dem Fahrtechniken ermöglicht werden, die zu denjenigen sehr geübter Fahrer äquivalent sind, selbst wenn das Fahrzeug in einem Zustand betrieben wird, der außerhalb der normalen Fahrverhaltenskriterien liegt und der ein Schleudern, ein Rutschen, ein Unter steuern und dergleichen zur Folge haben kann.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung des Kraftfahrzeugverhaltens, mit
einer Erfassungseinrichtung (231, 232) der Betriebsgrößen eines Lenkungssystems, eines Motors, eines Antriebsstrangs und eines Fahrwerks,
einer Fahrzeugverhalten-Bestimmungseinrichtung (233) zum Erfassen und Bestimmen von Beschleunigungswerten des Fahrzeugs in den drei Raumrichtungen (X, Y, Z), zum Ange ben eines Fahrzeugverhaltens,
einem gespeicherten Standardmodell (234), das eine dem zu künftigen Fahrzeugverhalten eines Standardfahrzeugs zuge ordnete Größe, basierend auf den Betriebsgrößen und den Beschleunigungswerten, ermittelt, wobei das Standardmodell (234) eine Referenzansprechcharakteristik berücksichtigt, die einer Bedienung des Fahrzeugs durch einen geübten Fahrer entspricht,
einem gespeicherten Fahrzeugmodell (235), das eine dem zu künftigen Fahrzeugverhalten des aktuellen Fahrzeugs zuge ordnete Größe, basierend auf den Betriebsgrößen und den Beschleunigungswerten, ermittelt, wobei das Fahrzeugmodell (235) die aktuelle Ansprechcharakteristik des aktuell zu steu ernden Fahrzeugs berücksichtigt,
einem Vergleicher (236, 237) zum Ermitteln eines ersten Dif ferenzwerts zwischen den über das Standardmodell (234) und über das Fahrzeugmodell (235) ermittelten Größen des zu künftigen Fahrzeugverhaltens und zum Ermitteln eines zwei ten Differenzwerts zwischen den Größen des Standardmodells (234) und den Beschleunigungswerten der Fahrzeugverhal ten-Bestimmungseinrichtung (233) und
einer Steuereinheit (238) zum Einstellen einer oder mehrerer Steuergrößen des Fahrzeugs, wenn der erste Differenzwert einen vorbestimmten Betrag überschreitet, wobei die Steuer größe derart eingestellt wird, dass die zweite Differenz ver mindert wird und wobei die Steuergröße an zumindest eine Fahrzeugeinheit ausgegeben wird, enthaltend das Lenkungs system, die Drosselklappe, den Antriebsstrang und das Diffe rentialgetriebe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Betriebsgrößen-Erfassungseinrichtung (231) eine Einrich tung (317) für die Erfassung des Lenkwinkels des Lenkrades (78), eine Einrichtung (436) für die Erfassung eines Hydraulik bremsdrucks, eine Einrichtung (423) für die Erfassung des Drosselklappenöffnungswinkels des Motors und eine Einrich tung für die Erfassung der Schaltposition der Kraftübertragung des Fahrzeugs umfasst;
die Betätigungseinrichtungen eine Lenkwinkel-Steuereinrich tung (81), eine Hydraulikbremsdruck-Steuereinrichtung (83), eine Drosselklappenöffnungswinkel-Steuereinrichtung (82), eine Kraftübertragungs-Steuereinrichtung (84) und eine Differential getriebe-Steuereinrichtung (77) umfassen, und
die Fahrzeugverhalten-Bestimmungseinrichtung (233) wenigs tens eine der folgenden Einrichtungen umfasst:
eine Einrichtung (73a bis 73d) für die Erfassung der Drehge schwindigkeit der Räder des Fahrzeugs; eine Einrichtung für die Erfassung der Änderungsrate der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung (21, 22) für die Erfassung der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung der Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung der Änderung der Querbeschleu nigung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung (23, 24) für die Er fassung der Querbeschleunigung des Fahrzeugs (1);
eine Einrichtung für die Erfassung der Geschwindigkeit in Querrichtung des Fahrzeugs; eine Einrichtung für die Erfassung der Änderungsrate der vertikalen Beschleunigung des Fahr zeugs (1); eine Einrichtung (25, 26) für die Erfassung der verti kalen Beschleunigung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung der vertikalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung der Änderungsrate der Win kelbeschleunigung der Rollbewegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung der Winkelbeschleunigung der Rollbewegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfas sung der Winkelgeschwindigkeit der Rollbewegung des Fahr zeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung des Winkels der Rollbewegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfas sung der Änderungsrate der Winkelbeschleunigung der Nickbe wegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung der Winkelbeschleunigung der Nickbewegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung des Winkelgeschwindigkeit der Nickbewegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung des Winkels der Nickbewegung des Fahrzeugs (1); ei ne Einrichtung für die Erfassung der Änderungsrate der Win kelbeschleunigung der Gierbewegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfassung der Winkelbeschleunigung der Gierbewegung des Fahrzeugs (1); eine Einrichtung für die Erfas sung der Winkelgeschwindigkeit der Gierbewegung des Fahr zeugs (1), und eine Einrichtung für die Erfassung des Winkels der Gierbewegung des Fahrzeugs (1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugverhalten-Bestimmungseinrichtung (233) umfasst:
Beschleunigungssensoren (21 bis 26), die an wenigstens zwei Achsen eines durch die Fahrzeuglängsachse (x), die durch den Schwerpunkt des Fahrzeugs (1) verlaufende, vertikale Achse (z) und die Querachse (y) des Fahrzeugs (1) gebildeten Fahrzeug- Koordinatensystems so angeordnet sind, dass auf jeder der Achsen (x, y, z) eine Mehrzahl dieser Beschleunigungssensoren (21, 22; 23, 24; 25, 26) angeordnet sind; eine Einrichtung (48; 86; 300) für die Aufstellung von Transformationsgleichungen für die Bestimmung der Beschleunigungswerte der linearen Bewe gung in einem beliebigen Punkt (S) des Fahrzeugs (1) in den Achsenrichtungen eines beliebigen Koordinatensystems und für die Bestimmung der Beschleunigungswerte der Drehbewegung um die Achsen dieses beliebigen Koordinatensystems unter gleichzeitiger Verwendung der Beschleunigungswerte, die von den an wenigstens zwei Achsen des Fahrzeug- Koordinatensystems (x, y, z) angeordneten Beschleunigungssen soren (21 bis 26) erfasst wurden; eine Einrichtung (48; 86; 300) für die Berechnung der Lösung der Transformationsgleichungen, um Beschleunigungswerte der linearen Bewegung in einem beliebigen Punkt (S) des Fahrzeugs (1) in Richtung einer jeden Achse des beliebigen Koordinatensystems und Beschleuni gungswerte der Drehbewegung um jede Achse dieses beliebigen Koordinatensystems zu erhalten; eine Einrichtung (48; 86; 300) für die Aufstellung von Bewegungsgleichungen, in denen eine Mehrzahl von Freiheitsgraden der Bewegung berücksichtigt sind; und eine Einrichtung (48; 86; 300) für die Berechnung der Lösung der Bewegungsgleichungen mittels der Beschleuni gungswerte der linearen Bewegung in einem beliebigen Punkt (S) des Fahrzeugs (1) in den Richtungen der Achsen des beliebi gen Koordinatensystems und anhand der Beschleunigungswerte der Drehbewegung um jede Achse dieses beliebigen Koordina tensystems, um die dem Verhalten des Fahrzeugs (1) zugeord neten, physikalischen Größen zu erhalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (300) eine zusätzliche Steuergröße für die Lenkwinkel-Steuereinrichtung (81) in Kurvenrichtung erzeugt, die auf einen Geschwindigkeitsvektor im Mittelpunkt der zwi schen dem linken und dem rechten lenkbaren Rad des Fahr zeugs (1) bezogen ist und von der Einrichtung für die Erfassung der dem Fahrzeugverhalten zugeordneten Größe erfasst wird, wenn eine positive Seitenführungskraft bezüglich der Kurven richtung des Fahrzeugs erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikbremsdruck-Steuereinrichtung (83) den Brems druck für jedes Rad unabhängig steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikbremsdruck-Steuereinrichtung (83) ein Steuer system für die unabhängige Steuerung des Bremsdruckes eines jeden Rades zwischen einem blockierten Zustand und einem nicht blockierten Zustand des Rades enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (300) während der Steuerung der Seiten führungskraft des Rades den Bremsdruck unabhängig für jedes Rad zwischen dem blockierten Zustand und dem nicht blo ckierten Zustand des Rades steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (300) eine Steuergröße für die Steuerung der maximalen Drehmomentdifferenz des Differentialgetriebes (77) und eine Steuergröße für die Steuerung der Schaltposition der Kraftübertragungs-Steuereinrichtung (84) erzeugt, um für die Differentialgetriebe-Steuereinheit oder für die Kraftübertra gungs-Steuereinheit (84) Eingangsdaten bereitzustellen, um die auf das linke und das rechte Antriebsrad wirkende Motor bremskraft zwischen einem nicht blockierten und einem blo ckierten Zustand zu steuern, wodurch die Seitenführungskraft der Antriebsräder gesteuert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (300) eine Steuergröße für die Steuerung des Drosselklappenöffnungswinkels, eine Steuergröße für die Steuerung der maximalen Drehmomentdifferenz des Differentialgetriebes (77) und eine Steuergröße für die Schaltposition der Kraftübertragungs-Steuereinrichtung (84) erzeugt, um für die Drosselklappenöffnungswinkel-Steuereinrichtung (82), für die Differentialgetriebe-Steuereinrichtung oder für die Kraftübertra gungs-Steuereinrichtung (84) Eingangsdaten zu schaffen, um die linken und die rechten Antriebsräder zwischen einem Zu stand, in dem das Fahrzeug (1) schleudert, und einem Zustand, in dem das Fahrzeug (1) nicht schleudert, zu steuern, wodurch die Seitenführungskräfte der Antriebsräder gesteuert werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ein richtung (301) für die Anzeige einer vorhergesagten Wertediffe renz, wenn die vom ersten Vergleicher (236) erfasste, vorherge sagte Wertedifferenz einen vorgegebenen Wert übersteigt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ein richtung für die Veränderung der Eingabe- und der Ausgabe charakteristik des Standardverhaltensmodells gemäß einer vor gegebenen Bedingung, wenn entweder der Lenkwinkel, der Bremsdruck oder der Drosselklappenöffnungswinkel eine vorge gebene Bedingung erfüllt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ein richtung (301) für die Anzeige der Differenz der Betriebsgrößen und der Steuergrößen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ein richtung für die wahlweise Aktivierung und Inaktivierung der Steuereinrichtung (300) aufgrund eines Befehls vom Fahrer.