DE102011085103B4 - Method for regulating the driving dynamics of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs (102, 208) aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung (402) ein Stellvektor (206) bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor (206) Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellvektor (206) mithilfe eines inversen Modells (202) bestimmt und regelungstechnisch adaptiert wird, wobei zur Bestimmung der momentanen Reifenkraftänderung (210) ausgehend von der Annahme eines isotropen Reifenverhaltens (300, 304) eine Modifikation (302, 306) erfolgt, die einen quantitativ unterschiedlichen Längs- und Querschlupf an dem Reifen berücksichtigt.Method for controlling the driving dynamics of a motor vehicle (102, 208) comprising at least one drivable, brakable and / or steerable wheel with a tire in contact with a road surface, thus starting from an instantaneous vehicle acceleration and taking into account a requested vehicle acceleration (402) an actuator vector (206) is determined, wherein a vehicle acceleration comprises a translatory acceleration in a vehicle longitudinal direction, a translational acceleration in a vehicle transverse direction and a rotational acceleration about a vehicle vertical axis and the servo vector (206) values for providing at least one wheel drive torque, at least one wheel brake torque and / or at least one wheel steering angle, characterized in that the setting vector (206) by means of an inverse model (202) is determined and adapted control technology, wherein for determining the current tire force change (210) on the assumption of an isotropic tire behavior (300, 304), a modification (302, 306) takes place, which takes into account a quantitatively different longitudinal and transverse slip on the tire.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung ein Stellvektor bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um die Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst.The invention relates to a method for controlling the driving dynamics of a motor vehicle having at least one drivable, brakable and / or steerable wheel with a tire that is in contact with a road surface, as a result of a current vehicle acceleration and taking into account a requested vehicle acceleration, a setting vector is determined wherein a vehicle acceleration includes a translational acceleration in the vehicle longitudinal direction, a translational acceleration in the vehicle transverse direction and a rotational acceleration about the vehicle vertical axis and the servo vector values for setting at least one wheel drive torque, at least one Radbremsmoments and / or at least one Radlenkwinkels.

Aus der Veröffentlichung Ralf Orend, Integrierte Fahrdynamikregelung mit Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007, ist ein Konzept einer Fahrdynamikregelung bekannt, das Stelleingriffe und Radkräfte unter der Maßgabe festlegt, die Kraftschlusspotentiale zwischen vier Reifen und einer Fahrbahn optimal auszunutzen und eine Beanspruchung aller vier Reifen in jeder Fahrsituation zu minimieren. Damit soll das Fahrzeug an die fahrdynamische Grenze geführt und so ein fahrdynamisches Optimum dargestellt werden. Ein Entwurf der integrierten Fahrdynamikregelung erfolgt auf Basis einer nichtlinearen Fahrzeugmodellierung, die das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs bis in einen Grenzbereich, in dem die Reifen die Kraftschlussgrenze erreichen, nachbildet. Die Stelleingriffe werden zur Minimierung der Reifenbeanspruchung durch das numerische Lösen einer Optimierungsaufgabe bestimmt. Auf diesem Wege findet sich ein Maß, das für jede Fahrsituation den Abstand zur fahrdynamischen Grenze quantifiziert und zu deren exakten Identifikation dient.From the publication Ralf Orend, Integrated Fahrdynamikregelung with Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007, a concept of a vehicle dynamics control is known, the control actions and wheel forces determined under the proviso to make optimum use of traction potentials between four tires and a roadway and a load of all four tires in each To minimize the driving situation. This is intended to guide the vehicle to the dynamic driving limit and thus to present a driving dynamic optimum. A design of the integrated vehicle dynamics control is based on a non-linear vehicle modeling, which simulates the movement behavior of the vehicle to a limit, in which the tires reach the frictional limit. The control actions are determined to minimize tire stress by numerically solving an optimization task. In this way, there is a measure that quantifies the distance to the dynamic driving limit for each driving situation and for their exact identification.

Zur genaueren Information über die Merkmale der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Veröffentlichung Ralf Orend, Integrierte Fahrdynamikregelung mit Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007, verwiesen. Die Lehre dieser Veröffentlichung ist als Bestandteil des vorliegenden Dokuments anzusehen. Merkmale dieser Veröffentlichung sind Merkmale des vorliegenden Dokuments.For more detailed information about the features of the present invention, reference is expressly made to the publication Ralf Orend, integrated vehicle dynamics control with Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007. The teaching of this publication is to be regarded as part of the present document. Features of this publication are features of the present document.

Aus der DE 196 32 337 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Regelung der Längsdynamik eines Kraftfahrzeuges, bei dem als Regelungsausgangssignal wenigstens ein Antriebsstrang-Stellsignal in Abhängigkeit von Eingangsdaten über die Soll-Längsgeschwindigkeit oder die Soll-Längsbeschleunigung sowie über den Ist-Fahrzustand erzeugt wird, demzufolge anhand der zugeführten Eingangsdaten zunächst reglerinterne Werte für die Soll-Längsgeschwindigkeit und die Soll-Längsbeschleunigung ermittelt und in Abhängigkeit von denselben anhand eines inversen Fahrzeuglängsdynamikmodells das Antriebsstrang-Stellsignal bestimmt wird, um ein Verfahren bereitzustellen, mit dem sich mit zufriedenstellender Regelungsgenauigkeit die Fahrgeschwindigkeit sowohl um hohe als auch um sehr niedrige Sollgeschwindigkeiten bzw. die Fahrbeschleunigung sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten zuverlässig Fahrzeugregeln lässt.From the DE 196 32 337 A1 a method is known for controlling the longitudinal dynamics of a motor vehicle, in which as a control output signal at least one drive train control signal is generated in response to input data on the desired longitudinal speed or the desired longitudinal acceleration and the actual driving state, therefore, based on the input data supplied first controller internal Values for the desired longitudinal speed and the desired longitudinal acceleration are determined and, in dependence thereon, determined on the basis of an inverse vehicle longitudinal dynamics model, the drive train actuating signal, in order to provide a method with satisfactory control accuracy for driving speed at both high and very low nominal speeds or the driving acceleration reliably allows vehicle rules both at low and at high driving speeds.

Aus der DE 40 30 881 A1 ist ein Antriebsschlupfregelsystem bekannt für ein Kraftfahrzeug, bei dem Solldrehzahlen für die einzelnen angetriebenen Räder vorgegeben werden und aus den Abweichungen der gemessenen Raddrehzahlen hiervon Bremsdrucksteuersignale für eine Bremshydraulik ermittelt werden, bei dem mittels eines ersten Regelverstärkers mit einem Proportional- und einem Integralanteil mit Hilfe der Differenz der Drehzahlen der angetriebenen Räder und den vorgegebenen Solldrehzahlen ein Bremsmomentenwert ermittelt wird, der mit unterschiedlichen Vorzeichen den beiden Radbremsen zugeordnet wird, wobei mittels eines zweiten Regelverstärkers mit einem Proportional- und einem Integralanteil mit Hilfe der Summe der Drehzahlen der angetriebenen Räder und den vorgegebenen Solldrehzahlen der Räder Bremsmomente für die beiden Räder ermittelt werden, wobei die zusammengehörenden Bremsmomente der beiden Regler addiert werden und wobei mit Hilfe eines inversen Hydraulikmodells diese Bremsmomente in Ansteuerzeiten für die den beiden Rädern zugeordneten Bremsdrucksteuerventile umgesetzt werden.From the DE 40 30 881 A1 is a traction control system known for a motor vehicle, are specified in the target speeds for the individual driven wheels and from the deviations of the measured wheel speeds thereof brake pressure control signals are determined for a brake hydraulics, in which by means of a first variable gain amplifier with a proportional and an integral component with the help of the difference the rotational speeds of the driven wheels and the predetermined target speeds a braking torque value is determined, which is assigned to the two wheel brakes with different signs, wherein by means of a second variable gain amplifier with a proportional and an integral component using the sum of the speeds of the driven wheels and the predetermined target speeds of Wheels braking moments for the two wheels can be determined, wherein the associated braking torques of the two controllers are added together and where using an inverse hydraulic model, these braking torques in progress Reasons are implemented for the two wheels associated brake pressure control valves.

Aus der DE 10 2004 035 004 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Erhöhung der Fahrstabilität eines Kraftfahrzeugs, bei dem das Giermoment beeinflusst wird, wobei eine modellgestützte Vorsteuerung benutzt wird, um ein stabilisierendes Giermoment zu bestimmen, das auf das Kraftfahrzeug aufgebracht wird.From the DE 10 2004 035 004 A1 For example, a method is known for increasing the driving stability of a motor vehicle in which the yaw moment is influenced, wherein a model-based precontrol is used to determine a stabilizing yaw moment which is applied to the motor vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannten Verfahren funktional zu verbessern. Insbesondere sollen die realen Verhältnisse besser abgebildet werden. Insbesondere soll eine Sicherheitsreserve gesteigert werden. Insbesondere soll ein Fahrkomfort gesteigert werden.The invention has for its object to improve the method mentioned functionally. In particular, the real conditions should be better represented. In particular, a safety reserve should be increased. In particular, a ride comfort is to be increased.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung ein Stellvektor bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst, bei dem der Stellvektor mithilfe eines inversen Modells bestimmt und regelungstechnisch adaptiert wird, wobei zur Bestimmung der momentanen Reifenkraftänderung ausgehend von der Annahme eines isotropen Reifenverhaltens eine Modifikation erfolgt, die einen quantitativ unterschiedlichen Längs- und Querschlupf an dem Reifen berücksichtigt.The object is achieved with a method for controlling the driving dynamics of a motor vehicle having at least one drivable, brakable and / or steerable wheel with a tire that is in contact with a road surface, thus starting from a momentary Vehicle acceleration and taking into account a requested vehicle acceleration, a set vector is determined, wherein a vehicle acceleration comprises a translational acceleration in a vehicle longitudinal direction, a translational acceleration in a vehicle transverse direction and a rotational acceleration about a vehicle vertical axis and the servo vector values for providing at least one wheel drive torque, at least one Radbremsmoments and / or at least one wheel steering angle, in which the servo vector is determined and adapted by means of an inverse model, wherein for the determination of the instant tire force change on the assumption of an isotropic tire behavior, a modification takes place, which takes into account a quantitatively different longitudinal and transverse slip on the tire ,

Das Kraftfahrzeug kann eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse aufweisen. Die Fahrdynamik kann eine Längsdynamik umfassen. Eine Längsdynamik kann im Wesentlichen in Richtung der Längsachse wirken. Zur Regelung der Längsdynamik kann ein Antriebsmoment gezielt auf antreibbare Räder verteilt werden. Die Fahrdynamik kann eine Querdynamik umfassen. Eine Querdynamik kann im Wesentlichen in Richtung der Querachse wirken. Zur Regelung der Querdynamik kann ein Lenkwinkel wenigstens eines lenkbaren Rads gezielt eingestellt werden. Es kann eine von einer Bedienperson vorgegebene Lenkwinkelanforderung mit einem Überlagerungswinkel angepasst werden. Das Kraftfahrzeug kann eine Karosserie aufweisen. Das wenigstens eine Rad kann mit der Karosserie zumindest im Wesentlichen in Richtung der Hochachse verlagerbar verbunden sein. Zwischen dem wenigstens einen Rad und der Karosserie kann eine Feder angeordnet sein. Zwischen dem wenigstens einen Rad und der Karosserie kann ein Dämpfer angeordnet sein. Die Feder und der Dämpfer können parallel geschaltet sein. Zwischen dem wenigstens einen Rad und der Karosserie kann eine Aufbaukraft vorhanden sein. Die Aufbaukraft kann aktiv beeinflussbar sein. Die Fahrdynamik kann eine Vertikaldynamik umfassen. Eine Vertikaldynamik kann im Wesentlichen in Richtung der Hochachse wirken. Zur Regelung der Vertikaldynamik können die Feder und/oder der Dämpfer gezielt eingestellt werden.The motor vehicle may have a longitudinal axis, a transverse axis and a vertical axis. The driving dynamics can include longitudinal dynamics. A longitudinal dynamics can act substantially in the direction of the longitudinal axis. To regulate the longitudinal dynamics, a drive torque can be selectively distributed to drivable wheels. The driving dynamics may include a lateral dynamics. Transverse dynamics can act essentially in the direction of the transverse axis. To regulate the transverse dynamics, a steering angle of at least one steerable wheel can be set specifically. It can be adjusted by an operator specified steering angle requirement with a superposition angle. The motor vehicle may have a body. The at least one wheel may be connected to the body at least substantially displaceable in the direction of the vertical axis. Between the at least one wheel and the body, a spring may be arranged. Between the at least one wheel and the body, a damper may be arranged. The spring and the damper can be connected in parallel. There may be a build-up force between the at least one wheel and the body. The build-up force can be actively influenced. The driving dynamics can include a vertical dynamics. A vertical dynamic can act essentially in the direction of the vertical axis. To regulate the vertical dynamics, the spring and / or the damper can be adjusted specifically.

Die Fahrdynamik kann eine Horizontaldynamik umfassen. Die Horizontaldynamik kann eine Dynamik in einer zur Fahrbahnoberfläche parallelen Ebene sein. Die Horizontaldynamik kann eine Translation des Kraftfahrzeugs in Richtung der Längsachse umfassen. Die Horizontaldynamik kann eine Translation des Kraftfahrzeugs in Richtung der Querachse umfassen. Die Horizontaldynamik kann eine Rotation des Kraftfahrzeugs um die Hochachse umfassen. Die Horizontaldynamik kann der Fahrzeugbeschleunigung entsprechen. Die Fahrdynamik kann eine Vertikaldynamik umfassen. Die Vertikaldynamik kann eine Wankbewegung umfassen. Eine Wankbewegung kann eine Rotation um die Längsachse sein. Die Vertikaldynamik kann eine Nickbewegung umfassen. Eine Nickbewegung kann eine Rotation um die Querachse sein. Die Vertikaldynamik kann eine Hubbewegung umfassen. Eine Hubbewegung kann eine Translation in Richtung der Hochachse sein.The driving dynamics can include a horizontal dynamics. The horizontal dynamics may be a dynamic in a plane parallel to the road surface. The horizontal dynamics may include a translation of the motor vehicle in the direction of the longitudinal axis. The horizontal dynamics may include a translation of the motor vehicle in the direction of the transverse axis. The horizontal dynamics may include a rotation of the motor vehicle about the vertical axis. The horizontal dynamics can correspond to the vehicle acceleration. The driving dynamics can include a vertical dynamics. The vertical dynamics may include a rolling motion. A rolling motion may be a rotation about the longitudinal axis. The vertical dynamics may include a pitching motion. A pitching motion may be a rotation about the transverse axis. The vertical dynamics may include a lifting movement. A lifting movement can be a translation in the direction of the vertical axis.

Die Regelung kann mithilfe eines Steuergeräts erfolgen. In dem Verfahren kann ein innerer Regler genutzt werden. Die Regelung kann eine integrierte Regelung sein. Eine integrierte Regelung kann eine Regelung sein, bei der die Längs-, die Quer- und die Vertikaldynamik gesamthaft geregelt werden. Eine integrierte Regelung kann eine Regelung sein, bei der die Horizontaldynamik und die Vertikaldynamik gesamthaft geregelt werden. Es kann wenigstens ein Rad lenkbar sein. Zusätzlich kann wenigstens ein weiteres Rad antreibbar und bremsbar sein. Das Kraftfahrzeug kann vier Räder aufweisen. Der Reifen des wenigstens einen Rads kann mit der Fahrbahnoberfläche in einem reibschlüssigen Kontakt stehen. Ein inverses Modell kann ein Modell sein, bei dem ausgehend von einer Wirkung die der Wirkung zugrundeliegende Ursache ermittelt wird. Das inverse Modell kann ein regelungstechnisches Modell sein. Das inverse Modell kann ein regelungstechnisches Modell des Kraftfahrzeugs umfassen. Der Stellvektor kann eine Ausgangsgröße des inversen Modells sein.The control can be done by means of a control unit. In the method, an internal regulator can be used. The regulation can be an integrated regulation. An integrated control can be a control in which the longitudinal, the lateral and the vertical dynamics are regulated as a whole. An integrated control can be a regulation in which the horizontal dynamics and the vertical dynamics are regulated in their entirety. At least one wheel can be steerable. In addition, at least one other wheel can be driven and braked. The motor vehicle may have four wheels. The tire of the at least one wheel may be in frictional contact with the road surface. An inverse model can be a model in which, based on an effect, the cause underlying the effect is determined. The inverse model can be a control engineering model. The inverse model may include a control engineering model of the motor vehicle. The servo vector may be an output of the inverse model.

Mithilfe des Stellvektors kann eine Änderung der Fahrzeugbeschleunigung bewirkt werden. Eine Änderung der Fahrzeugbeschleunigung kann eine entsprechende Änderung einer physikalischen Größe des Kraftfahrzeugs bewirken. Die physikalische Größe kann eine Reifenkraft sein. Eine Reifenkraft kann eine durch einen Reifenschlupf verursachte Kraft sein. Ein Reifenschlupf kann eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Reifen, insbesondere einem Reifengürtel, und der Fahrbahnoberfläche sein. Ein Reifenschlupf kann aufgrund einer elastischen Verformung des Reifens, insbesondere eines Reifengürtels, gegenüber der Fahrbahnoberfläche auftreten.By means of the control vector, a change in the vehicle acceleration can be effected. A change in the vehicle acceleration may cause a corresponding change in a physical quantity of the motor vehicle. The physical quantity may be a tire force. A tire force may be a force caused by a tire slip. Tire slippage may be a relative velocity between the tire, particularly a tire belt, and the road surface. Tire slippage may occur due to elastic deformation of the tire, particularly a tire belt, against the road surface.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine verbesserte Abbildung der realen Verhältnisse. Eine Sicherheitsreserve wird gesteigert. Ein Fahrkomfort wird gesteigert. Eine Energieoptimalität ist gegeben. Eine Bestimmung des Stellvektors ist vereinfacht. Eine Regelung erfolgt schneller. Eine Regelung erfordert eine verringerte Rechenleistung. Eine analytische Inversion erlaubt einen Verzicht auf einen aufwändigen Schätzer.With the method according to the invention, an improved mapping of the real conditions takes place. A safety reserve is increased. Driving comfort is increased. An energy optimality is given. A determination of the control vector is simplified. A regulation is faster. A regulation requires a reduced computing power. An analytical inversion allows for a waiver of a complex estimator.

Der Stellvektor kann ausgehend von einer momentanen Reifenkraftänderung und unter Berücksichtigung einer geforderten Reifenkraftänderung adaptiert werden. Die momentane Reifenkraftänderung durch eine Änderung der Fahrzeugbeschleunigung bedingt sein. Die geforderte Reifenkraftänderung kann eine Ausgangsgröße des inversen Modells sein. Die momentane Reifenkraftänderung kann gemessen oder geschätzt werden. Mithilfe des inversen Modells kann ein Drehmoment ermittelt werden. Unter Berücksichtigung geschätzter Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs und nach dem Modell des Kraftfahrzeugs in dem inversen Modell kann das Drehmoment zu vier geforderten Reifenkraftänderungen führen. Bei einer Schätzung der momentanen Reifenkraftänderung werden Sensoren eingespart. Der Schätzansatz ist transparent. Die Schätzung erfolgt ressourcenschonend. An ein Steuergerät sind nur geringe Anforderungen gestellt. The control vector can be adapted on the basis of a momentary tire force change and taking into account a required tire force change. The instantaneous tire force change may be due to a change in vehicle acceleration. The required tire force change may be an output of the inverse model. The instantaneous tire force change can be measured or estimated. Using the inverse model, a torque can be determined. Taking into account estimated state variables of the motor vehicle and the model of the motor vehicle in the inverse model, the torque can lead to four required tire force changes. An estimate of the current tire force change will save sensors. The estimation approach is transparent. The estimate is resource-saving. To a control unit only low demands are made.

Ein isotropes Reifenverhalten kann ein Reifenverhalten sein, bei dem eine durch einen Reifenschlupf verursachte Reifenkraft stets in Richtung des Reifenschlupfs weist und nur von dessen Betrag abhängt. Ein isotropes Reifenverhalten kann ein Reifenverhalten sein, bei dem eine Kraftschlussgrenze ohne Vorzugsrichtung ist. Ein modifiziertes Reifenverhalten kann einen gegenüber einem Querschlupf größeren Längsschlupf aufweisen.An isotropic tire behavior may be a tire behavior in which a tire force caused by a tire slip always points in the direction of the tire slip and depends only on the amount thereof. An isotropic tire behavior may be a tire behavior in which a traction limit is without preferential direction. A modified tire behavior may have a greater longitudinal slip than a transverse slip.

Es kann ein Abweichungswert zwischen der momentanen Reifenkraftänderung und der geforderten Reifenkraftänderung gebildet werden. Der Abweichungswert kann zu einem zusätzlichen Drehmoment und/oder einer zusätzlichen Lenkwinkelrate führen. Zur Adaption des Stellvektors kann der Abweichungswert zwischen der geforderten Reifenkraftänderung und der momentanen Reifenkraftänderung einen lokalen Regler durchlaufen. Nachfolgend kann der Abweichungswert dem inversen Modell zugeführt werden.A deviation value may be formed between the current tire force change and the required tire force change. The deviation value can lead to an additional torque and / or an additional steering angle rate. In order to adapt the control vector, the deviation value between the required tire force change and the momentary tire force change can pass through a local regulator. Subsequently, the deviation value can be supplied to the inverse model.

Der Stellvektor kann Werte zum Stellen mehrerer Radantriebsmomente, mehrerer Radbremsmomente und/oder mehrerer Radlenkwinkel umfassen, wobei die mehreren Radantriebsmomente, die mehreren Radbremsmomente und/oder die mehreren Radlenkwinkel in Abhängigkeit voneinander gestellt werden können. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines nicht vollaktuierten Kraftfahrzeugs angewendet werden. Ein vollaktuiertes Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein, bei dem unabhängig und separat für jedes Rad ein Radlenkwinkel, ein Radmoment und eine aktive Aufbaukraft zwischen Rad und Karosserie eingestellt werden kann.The servo vector may include values for setting a plurality of wheel drive torques, multiple wheel brake torques, and / or multiple wheel steering angles, wherein the plurality of wheel drive torques, the plurality of wheel brake torques, and / or the plurality of wheel steering angles may be dependent upon each other. Thus, the inventive method for controlling a not vollaktuierten motor vehicle can be applied. A vollaktuiertes motor vehicle may be a motor vehicle, in which independently and separately for each wheel, a Radlenkwinkel, a wheel torque and an active structural force between the wheel and body can be adjusted.

Es kann ein Gradient der angeforderten Fahrzeugbeschleunigung bestimmt werden. Damit liegt eine Einheit vor, die mithilfe der Stellgrößen Drehmoment und Lenkwinkelrate direkt gestellt werden kann.A gradient of the requested vehicle acceleration may be determined. This is a unit that can be directly set using the manipulated variables torque and steering angle rate.

Die angeforderte Fahrzeugbeschleunigung kann zunächst einen Tiefpassfilter durchlaufen. Damit wird eine zeitliche Differenzierung der angeforderten Fahrzeugbeschleunigung möglich. Es wird eine physikalisch umsetzbare Form erhalten.The requested vehicle acceleration may first pass through a low pass filter. This makes a time differentiation of the requested vehicle acceleration possible. There is obtained a physically feasible form.

Die Fahrzeugbeschleunigungsänderung kann mithilfe eines regelungstechnischen Vorwärtspfads bestimmt werden. In dem Vorwärtspfad kann die tiefpassgefilterte angeforderte Fahrzeugbeschleunigung nach der Zeit abgeleitet werden. Zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigungsänderung kann eine auf einen Regelfehler begrenzte Regelung erfolgen.The vehicle acceleration change can be determined using a forward control path. In the forward path, the low pass filtered requested vehicle acceleration may be derived in time. To determine the vehicle acceleration change, a control limited to a control error can take place.

Das Kraftfahrzeug kann mehrere antreibbare, bremsbare und/oder lenkbare Räder aufweisen, die jeweils mit einer Radaufstandskraft mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt stehen, wobei der Stellvektor mithilfe vertikaler Zustandsgrößen bestimmt wird und die vertikalen Zustandsgrößen auf Basis der Radaufstandskräfte mehrerer Räder bestimmt werden.The motor vehicle may have a plurality of drivable, brakable and / or steerable wheels, each in contact with a wheel contact with a road surface, wherein the position vector is determined by means of vertical state variables and the vertical state variables are determined based on the wheel contact forces of multiple wheels.

Eine Radaufstandskraft kann eine Kraft in Richtung der Hochachse sein. Eine Radaufstandskraft kann eine zur Fahrbahnoberfläche senkrechte Kraft sein. Die vertikalen Zustandsgrößen können eine Translation in Richtung der Hochachse, eine Translationsgeschwindigkeit in Richtung der Hochachse, eine Rotation um die Längsachse, eine Rotationsgeschwindigkeit um die Längsachse, eine Rotation um die Querachse und eine Rotationsgeschwindigkeit um die Querachse sein. Nach dem inversen Modell können die vertikalen Zustandsgrößen die Radaufstandskräfte ergeben.A wheel contact force may be a force in the direction of the vertical axis. A wheel contact force may be a force perpendicular to the road surface. The vertical state variables may be a translation in the direction of the vertical axis, a translation velocity in the direction of the vertical axis, a rotation about the longitudinal axis, a rotational speed about the longitudinal axis, a rotation about the transverse axis and a rotational speed about the transverse axis. According to the inverse model, the vertical state quantities can give the wheel contact forces.

Die vertikalen Zustandsgrößen können mithilfe eines regelungstechnischen Beobachters, insbesondere eines Luenberger-Beobachters, bestimmt werden. Damit können aus bekannten Eingangsgrößen und Messgrößen eines beobachteten Referenzsystems, unter Verwendung eines Modells des Referenzsystems, nicht messbare Größen oder Zustände rekonstruiert werden. Der Beobachter kann das System in einem Modell nachbilden und einen Regler beinhalten, der die messbaren Ausgangsgrößen nachführt.The vertical state variables can be determined by means of a control-technical observer, in particular a Luenberger observer. In this way, unmeasurable quantities or states can be reconstructed from known input variables and measured variables of an observed reference system, using a model of the reference system. The observer can model the system in a model and include a controller that tracks the measurable output quantities.

Zur Durchführung eines derartigen Verfahrens kann eine Vorrichtung mit wenigstens einem Rad, einer Einrichtung zum Antreiben des wenigstens einen Rads, einer Einrichtung zum Bremsen des wenigstens einen Rads und/oder einer Einrichtung zum Lenken des wenigstens einen Rads und einer Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren der Einrichtung zum Antreiben des wenigstens einen Rads, der Einrichtung zum Bremsen des wenigstens einen Rads und/oder der Einrichtung zum Lenken des wenigstens einen Rads dienen. For carrying out such a method, a device comprising at least one wheel, means for driving the at least one wheel, means for braking the at least one wheel and / or means for steering the at least one wheel and control means for controlling the means for driving at least one wheel, the device for braking the at least one wheel and / or the means for steering the at least one wheel serve.

Das wenigstens eine Rad kann eine Felge und einen Reifen aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Antriebsmaschine aufweisen. Die Antriebsmaschine kann mit dem wenigstens einen Rad antriebsverbunden sein. Die Antriebsmaschine kann eine Brennkraftmaschine sein. Die Antriebsmaschine kann ein Elektromotor sein. Die Vorrichtung kann ein Getriebe aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Kupplung, wie Reibungskupplung, aufweisen. Zwischen der Antriebsmaschine und dem wenigstens einen Rad kann ein Antriebsstrang gebildet sein. Das Getriebe und/oder die Kupplung kann in dem Antriebsstrang angeordnet sein. Mithilfe der Antriebsmaschine kann das wenigstens eine Rad mit einem Antriebsmoment beaufschlagt werden. Mithilfe des Antriebsstrangs kann das wenigstens eine Rad mit einem Bremsmoment beaufschlagt werden. Das Antriebsmoment und/oder das Bremsmoment kann durch einen Eingriff in den Antriebsstrang eingestellt werden. Ein Antriebsmoment kann von einer Bedienperson vorgegeben werden. Die Vorrichtung kann Mittel aufweisen, die eine Modifikation einer Antriebsmomentvorgabe ermöglichen.The at least one wheel may include a rim and a tire. The device may include a prime mover. The prime mover may be drive connected to the at least one wheel. The prime mover may be an internal combustion engine. The prime mover may be an electric motor. The device may have a transmission. The device may include a clutch, such as a friction clutch. Between the drive machine and the at least one wheel, a drive train may be formed. The transmission and / or the clutch may be arranged in the drive train. By means of the drive machine, the at least one wheel can be acted upon by a drive torque. By means of the drive train, the at least one wheel can be subjected to a braking torque. The drive torque and / or the braking torque can be adjusted by an intervention in the drive train. A drive torque can be specified by an operator. The device may have means enabling a modification of a drive torque specification.

Die Bremseinrichtung kann eine dem wenigstens einen Rad zugeordnete Bremse aufweisen. Die Bremseinrichtung kann von einer Bedienperson betätigt werden. Die Vorrichtung kann Mittel aufweisen, die eine Modifikation einer Bremsbetätigung ermöglichen. Das wenigstens eine Rad kann lenkbar an der Karosserie angeordnet sein. Mithilfe der Lenkeinrichtung kann ein Lenkwinkel eingestellt werden. Die Lenkeinrichtung kann von einer Bedienperson betätigt werden. Die Vorrichtung kann Mittel aufweisen, die eine Modifikation einer Lenkbetätigung ermöglichen.The braking device may have a brake associated with the at least one wheel. The braking device can be actuated by an operator. The device may include means for allowing modification of a brake application. The at least one wheel may be arranged steerable on the body. By means of the steering device, a steering angle can be adjusted. The steering device can be operated by an operator. The device may include means enabling modification of a steering operation.

Die Vorrichtung kann eine Einrichtung zur Ermittlung einer Drehzahl des wenigstens einen Rads, eine Einrichtung zur Ermittlung eines Lenkwinkels des wenigstens einen Rads und/oder eine Einrichtung zur Ermittlung einer Radaufstandskraft des wenigstens einen Rads aufweisen. An dem wenigstens einen Rad kann ein Drehzahlsensor angeordnet sein. An der Lenkeinrichtung kann ein Lenkwinkelsensor oder ein Wegsensor angeordnet sein. Zur Ermittlung einer Radaufstandskraft kann die Vorrichtung einen Kraftsensor oder einen Wegsensor aufweisen.The device may have a device for determining a rotational speed of the at least one wheel, a device for determining a steering angle of the at least one wheel and / or a device for determining a wheel contact force of the at least one wheel. A speed sensor may be arranged on the at least one wheel. At the steering device, a steering angle sensor or a displacement sensor can be arranged. For determining a wheel contact force, the device may have a force sensor or a displacement sensor.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine integrierte Fahrwerkregelung für ein Fahrzeug mit bis zu vier stellbaren Drehmomenten und einem oder zwei achsweise oder einzeln stellbaren Lenkwinkeln.In summary and in other words, the invention thus provides inter alia an integrated chassis control for a vehicle with up to four adjustable torques and one or two axle-dependent or individually adjustable steering angles.

Es kann ein inverses Modell in die Regelung eingeführt werden. Die Lenkwinkel δi und die Drehmomente τi können gemeinsam mit den Hilfsgrößen ν wie folgt in das Modell eingehen: τleft,front = sin(νleft)2·τleft τleft,rear = cos(νleft)2·τleft τright,front = sin(νright)2·τright τright,rear = cos(νright)2·τright δleft,front = δright,front = δfront δleft,rear = 0 δright,rear = 0 An inverse model can be introduced into the scheme. The steering angles δ i and the torques τ i , together with the auxiliary quantities ν, can be included in the model as follows: τ left, front = sin (ν left ) 2 · τ left τ left, rear = cos (ν left ) 2 · τ left τ right, front = sin (ν right ) 2 · τ right τ right, rear = cos (ν right ) 2 · τ right δ left, front = δ right, front = δ front δ left, rear = 0 δ right, rear = 0

Die Gleichung δ1 = δ2 kann eine Ackermann-Lenkung lediglich approximieren. Die Ackermann-Lenkungen kann in Hard- oder Software realisiert sein. Sie kann auch im inversen Modell präziser nachgebildet werden. Damit kann eine Bewegungsanforderung a = a_ref auf Ebene ihrer ersten zeitlichen Ableitung umgesetzt werden. Die Hilfsgrößen νleft und νright können gemäß einem genäherten verfügbaren Kraftschlusspotential gewählt werden:

Figure DE102011085103B4_0002
The equation δ 1 = δ 2 can only approximate an Ackermann steering. The Ackermann steering systems can be realized in hardware or software. It can also be reproduced more precisely in the inverse model. Thus, a motion request a = a_ref can be implemented at the level of its first time derivative. The auxiliary quantities ν left and ν right can be selected according to an approximated available traction potential:
Figure DE102011085103B4_0002

Dabei kann μi der Reibbeiwert und fz,i die Radaufstandskraft des jeweils i-ten Rades sein. Alternativ können die Hilfsgrößen so gewählt werden, dass die Antriebs- bzw. Bremsmomente proportional zum verfügbaren Kraftschlusspotential auf die antreibbaren Räder verteilt werden.In this case, μ i can be the coefficient of friction and f z, i the wheel contact force of the respective i th wheel. Alternatively, the auxiliary variables can be selected so that the drive or braking torques are distributed in proportion to the available traction potential on the drivable wheels.

Für das inverse Modell sollen äquivalente Zustandsgrößen bestimmt werden. Im Schätzer können diese drei Gruppen zugeordnet werden:

  • 1. Horizontale Zustandsgrößen: Die horizontalen Zustandsgrößen können direkt gemessen oder geschätzt.
  • 2. Vertikale Zustandsgrößen: Die vier Radaufstandskräfte können aus gemessenen Schwerpunktbeschleunigungen und/oder aus gemessenen Federwegen einer Radaufhängung errechnet werden. Ein Luenberger-Beobachter kann daraus weiter sechs vertikale Zustandsgrößen bestimmen.
  • 3. Zustandsgrößen der Räder: Es können acht horizontalen Reifenkräfte rekonstruiert werden. Ein Reifenkraftgesetz kann im inversen Modell analytisch invertiert werden und so können Reifenschlupfe errechnet werden. Diese können in Raddrehzahlen und äquivalente Lenkwinkel der vier Reifen bzw. einen zusätzlichen Querschlupf für eine aktuelle Fahrsituation umgerechnet werden. Für die analytische Inversion eines Reifenkennfelds soll aus Schätzung bekannt sein, ob ein jeweiliger Reifen in einem stabilen oder in einem instabilen Bereich betrieben wird.
For the inverse model, equivalent state variables should be determined. In the estimator these three groups can be assigned:
  • 1. Horizontal state variables: The horizontal state variables can be measured or estimated directly.
  • 2. Vertical state variables: The four wheel contact forces can be calculated from measured center of gravity accelerations and / or from measured spring paths of a wheel suspension. A Luenberger observer can further determine six vertical state variables.
  • 3. Condition variables of the wheels: Eight horizontal tire forces can be reconstructed. A tire force law can be analytically inverted in the inverse model and so tire slips can be calculated. These can be converted into wheel speeds and equivalent steering angles of the four tires or an additional lateral slip for a current driving situation. For the analytical inversion of a tire map, it should be known from estimation whether a respective tire is operating in a stable or in an unstable region.

Zur Rekonstruktion der horizontalen Reifenkräfte: Die horizontalen Reifenkräfte fxy ∊ R8 können über a = G*·fxy auf drei horizontale Beschleunigungen abgebildet werden. Diese Beschleunigungen können als Messwerte zur Verfügung stehen. Weiter kann in Reifenlängsrichtung angenommen werden, dass sich diese Reifenkräfte gemäß des gestellten Antriebs- bzw. Bremsmoments auf die Reifen verteilen,

Figure DE102011085103B4_0003
Die Querkräfte im jeweiligen Reifenkoordinatensystem können achsweise proportional zur insgesamt in Reifenlängsrichtung übertragbaren Kraft verteilt angenommen werden.For the reconstruction of the horizontal tire forces: The horizontal tire forces f xy ε R 8 can be mapped to three horizontal accelerations via a = G * · f xy . These accelerations can be available as measured values. Furthermore, in the tire longitudinal direction, it can be assumed that these tire forces are distributed to the tires according to the set driving or braking torque,
Figure DE102011085103B4_0003
The transverse forces in the respective tire coordinate system can be assumed to be proportional to the distribution of forces that can be transmitted overall in the tire longitudinal direction.

Zum Reifenmodell: Das Reifenmodell kann modifiziert werden um ein anisotropes Reifenverhalten abzubilden und einen Lenkwinkel und einen Querschlupf zu entkoppeln. Die isotrope Reifenkraft aus einem ursprünglichen Reifenmodell kann mit konstanten Faktoren in Reifenlängs- und -querrichtung skaliert werden. Weiter kann sich ein Reifenquerschlupf aus Zustandsgrößen des Fahrzeugs und einem zusätzlichen Querschlupf Δsy ergeben.To the tire model: The tire model can be modified to map an anisotropic tire behavior and decouple a steering angle and a lateral slip. The isotropic tire force from an original tire model can be scaled with constant factors in tire longitudinal and transverse directions. Furthermore, tire slip may result from state variables of the vehicle and an additional lateral slip Δs y .

Referenzgierrate: Der Freiheitsgrad der Gierbewegung kann genutzt werden, um das Fahrzeug einem Schwimmwinkelverlauf über eine Querbeschleunigung folgen zu lassen.Reference yaw rate: The degree of freedom of the yawing motion can be used to allow the vehicle to follow a slip angle progression via lateral acceleration.

Unterlagerte Regelung: Das inverse Modell kann eine Referenzreifenkraftänderung zusätzlich zu den Stellgrößen ausgeben. Auf dieser Ebene kann ein unterlagerter Regelkreis geschlossen werden.Subordinate Control: The inverse model may output a reference tire force change in addition to the manipulated variables. At this level, a subordinate control loop can be closed.

Äußerer Regelkreis: Eine Bewegungsanforderung kann tiefpassgefiltert werden und damit einfach nach der Zeit differenzierbar sein. Ihre Ableitung kann dem Regelkreis über einen Vorwärtspfad zugeführt werden.Outer Loop: A move request can be low-pass filtered and thus easily differentiable over time. Their derivative can be fed to the control loop via a forward path.

Reduktion der Reifenlängskraft: Eine Reifelängskraft kann nach einem Fahrzeugmodell zu einem Drehmoment führen, das kompensiert werden soll, um eine bestimmte Reifenschlupfänderung zu erreichen. Dieses Drehmoment kann mit einen Faktor y < 1 kompensiert werden. Die Regelung kann für geeignete y stabil sein. Ein daraus resultierender Fehler kann in der Reifenkraftänderung durch die unterlagerte Regelung kompensiert werden.Reducing Longitudinal Tire Force: A single longitudinal force may result in a torque that needs to be compensated to achieve a given tire slip change, according to a vehicle model. This torque can be compensated with a factor y <1. The control can be stable for suitable y. A resulting error can be compensated in the tire force change by the lower-level control.

Charakteristische Merkmale können ein Ersatz einer Optimierung durch analytische Bestimmung von Hilfsgrößen, eine unterlagerte Regelung auf Ebene einer Reifenkraftänderung, ein Vorwärtspfad für Beschleunigungsänderung, eine Abbildung einer Fahrzeugkonfiguration in einem inversen Modell, ein modifiziertes Reifenmodell, ein analytisch invertiertes Reifenmodell, eine Schätzung vertikaler Zustände aus Radaufstandskräften, eine Reduktion eines geschätzten Drehmoments aus einer Reifenlängskraft und/oder eine Bestimmung einer Referenzgierrate aus einer Querbeschleunigung sein.Characteristic features may be a replacement of an optimization by analytic determination of auxiliary quantities, a subordinate regulation at the level of a tire force change, a forward path for acceleration change, an image of a vehicle configuration in an inverse model, a modified one Tire model, an analytically inverted tire model, an estimate of vertical conditions from wheel contact forces, a reduction of estimated torque from a tire longitudinal force, and / or a determination of a reference yaw rate from a lateral acceleration.

Das Verfahren kann an einem nicht-vollaktuierte Fahrzeug angewendet werden. Es kann ein angepasstes Reifenmodell verwendet werden. Es kann eine lokale Regelung verwendet werden. Ein Reifenmodell kann analytisch invertiert werden. Eine aktuell wirkende Reifenkraft kann durch einen einfach auswertbaren Ansatz geschätzt werden. Eine Bewegungsanforderung kann tiefpassgefiltert werden. Ein Vorwärtspfad mit deren Ableitung kann eingeführt werden. Vertikale Zustandsgrößen können durch einen Luenberger-Beobachter aus Radaufstandskräften ermittelt werden. Damit kann durch eine Modifikation eines Reifenkennfelds die Realität besser abgebildet werden. Eine lokale Regelung kann den Ansatz realisierbar machen. Durch analytische Inversion des Reifenkennfelds kann garantiert und in endlicher Zeit eine Lösung gefunden werden. Durch Schätzung der Reifenkräfte werden teure Sensoren eingespart. Der Schätzansatz ist transparent und auf leistungsschwachen Steuergeräten zu realisieren. Durch Filterung der Bewegungsanforderungen kann die Verstärkung im nachgeschalteten Regelkreis größer gewählt werden, die Möglichkeiten der Aktuatoren werden berücksichtigt und ein Vorwärtspfad kann eingeführt werden. Die vertikalen Zustandsgrößen können aus vorhandenen Mess- bzw. Schätzgrößen in Serienfahrzeugen ermittelt werden. Die Größen auf diese Weise zu ermitteln, verbessert die Stellgrößen aus dem inversen Modell. Die analytische Inversion spart mit genannten Vorteilen einen aufwendigen Schätzer ein.The method can be applied to a vehicle that is not fully loaded. An adapted tire model can be used. A local regulation can be used. A tire model can be inverted analytically. A currently acting tire force can be estimated by an easily evaluable approach. A motion request can be low-pass filtered. A forward path with its derivative can be introduced. Vertical state quantities can be determined by a Luenberger observer from wheel-up forces. Thus, the reality can be better represented by a modification of a tire map. Local regulation can make the approach feasible. By analytical inversion of the tire map can be guaranteed and found in finite time a solution. Estimating tire forces saves expensive sensors. The estimation approach is transparent and can be implemented on low-performance ECUs. By filtering the motion requirements, the gain in the downstream loop can be made larger, the possibilities of the actuators are taken into account, and a forward path can be introduced. The vertical state variables can be determined from existing measurement or estimated variables in production vehicles. Determining the sizes in this way improves the manipulated variables from the inverse model. The analytical inversion saves a complex estimator with mentioned advantages.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to figures. From this description, further features and advantages. Concrete features of these embodiments may represent general features of the invention. Features associated with other features of these embodiments may also constitute individual features of the invention.

Es zeigen schematisch und beispielhaft:They show schematically and by way of example:

1 ein Blockschaltbild zu einem Kraftfahrzeug, auf das Stellgrößen wirken und das eine Bewegung ausführt, 1 a block diagram of a motor vehicle act on the manipulated variables and performs a movement,

2 ein Blockschaltbild einer geregelten Strecke mit einem inneren Regler, 2 a block diagram of a controlled route with an inner regulator,

3 Diagramme zu einem modifizierten Reifenkraftgesetz und 3 Diagrams of a modified tire force law and

4 ein Blockschaltbild zu einer Tiefpassfilterung. 4 a block diagram of a low-pass filtering.

1 zeigt ein Blockschaltbild 100 zu einem Kraftfahrzeug 102, auf das Stellgrößen 104 wirken und das eine Bewegung 106 ausführt. Das Kraftfahrzeug 102 weist eine Karosserie und ein Fahrwerk auf. Das Fahrwerk weist vier Räder auf. Die Räder weisen Reifen auf. Die Reifen stehen mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt. Ein Rad ist ein vorderes linkes Rad. Ein Rad ist ein vorderes rechtes Rad. Ein Rad ist ein hinteres rechtes Rad. Ein Rad ist ein hinteres linkes Rad. Die Räder sind an der Karosserie insbesondere in Richtung einer Hochachse des Kraftfahrzeugs 102 verlagerbar angeordnet. Zwischen den Rädern und der Karosserie ist eine Feder-/Dämpfereinrichtung wirksam. Die vorderen Räder und die hinteren Räder können angetrieben werden. Bei einer anderen Ausführung können nur die vorderen Räder angetrieben werden. Bei einer anderen Ausführung können nur die hinteren Räder angetrieben werden. Alle vier Räder können gebremst werden. Die vorderen Räder können gelenkt werden. Bei einer anderen Ausführung können die vorderen und die hinteren Räder gelenkt werden. Die Räder können dann achsweise gelenkt werden. Bei einer anderen Ausführung kann eine Einzelradlenkung vorhanden sein. 1 shows a block diagram 100 to a motor vehicle 102 , on the manipulated variables 104 act and that a movement 106 performs. The car 102 has a body and a chassis. The chassis has four wheels. The wheels have tires. The tires are in contact with a road surface. A wheel is a front right wheel. A wheel is a rear right wheel. A wheel is a rear left wheel. The wheels are on the body particularly in the direction of a vertical axis of the motor vehicle 102 arranged displaceably. Between the wheels and the body, a spring / damper device is effective. The front wheels and the rear wheels can be driven. In another embodiment, only the front wheels can be driven. In another embodiment, only the rear wheels can be driven. All four wheels can be braked. The front wheels can be steered. In another embodiment, the front and rear wheels can be steered. The wheels can then be steered axle-wise. In another embodiment, a single-wheel steering may be present.

Das Kraftfahrzeug 102 weist Stellglieder auf. Die Stellgrößen 104 wirken auf die Stellglieder. Damit kann die Bewegung 106 des Kraftfahrzeugs 102 kontrolliert werden. Das Kraftfahrzeug 102 weist als Stellglieder einen Antrieb 108, eine Bremse 110, eine Lenkung 112 und eine Energieversorgung 114 auf.The car 102 has actuators. The manipulated variables 104 act on the actuators. This can be the movement 106 of the motor vehicle 102 to be controlled. The car 102 has a drive as actuators 108 , a brake 110 , a steering 112 and a power supply 114 on.

Der Antrieb 108 weist eine Brennkraftmaschine auf. Bei einer anderen Ausführung weist der Antrieb 108 einen Elektromotor auf. Bei einer anderen Ausführung weist der Antrieb 108 eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor auf. Mithilfe des Antriebs 108 kann auf die Räder des Kraftfahrzeugs 102 ein Antriebsmoment aufgebracht werden. Das Antriebsmoment kann auf die Räder gezielt verteilt werden. Mithilfe des Antriebs 108 kann auf die Räder des Kraftfahrzeugs 102 ein Bremsmoment aufgebracht werden. Das Bremsmoment kann auf die Räder gezielt verteil werden. Mithilfe der Bremse 110 können die Räder des Kraftfahrzeugs 102 gebremst werden. Die einzelnen Räder können jeweils gesondert gebremst werden. Eine Bremskraft kann auf die Räder gezielt verteil werden. Mithilfe der Lenkung 112 kann das Kraftfahrzeug 102 gelenkt werden. Ein Lenkwinkel kann auf die lenkbaren Räder gezielt verteil werden.The drive 108 has an internal combustion engine. In another embodiment, the drive 108 an electric motor. In another embodiment, the drive 108 an internal combustion engine and an electric motor. Using the drive 108 can be on the wheels of the motor vehicle 102 a drive torque can be applied. The drive torque can be distributed to the wheels. Using the drive 108 can be on the wheels of the motor vehicle 102 a braking torque can be applied. The braking torque can be distributed to the wheels targeted. Using the brake 110 can the wheels of the motor vehicle 102 be slowed down. The individual wheels can each be braked separately. A braking force can be distributed to the wheels targeted. Using the steering 112 can the motor vehicle 102 be steered. A steering angle can be distributed to the steerable wheels targeted.

Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren des Antriebs 108 auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren der Bremse 110 auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren der Lenkung 112 auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren der Energieversorgung 114 auf. Die Steuergeräte können baulich und/oder funktional gesondert oder teilweise oder vollständig zusammengefasst sein. Gesonderte Steuergeräte können miteinander signalleitend verbunden sein, beispielsweise über einen CAN-Bus 116.The car 102 has a controller for controlling the drive 108 on. The car 102 has a controller for controlling the brake 110 on. The car 102 has a control unit for controlling the steering 112 on. The car 102 has a controller for controlling the power supply 114 on. The control units can be structurally and / or functionally separate or partially or completely summarized. Separate control devices can be connected to each other signal-conducting, for example via a CAN bus 116 ,

Das Kraftfahrzeug 102 weist Drehzahlsensoren zur Ermittlung von Raddrehzahlen auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist einen Sensor zur Ermittlung eines Lenkwinkels auf. Die Signale dieser Sensoren stehen den Steuergeräten zur Verfügung.The car 102 has speed sensors for determining wheel speeds. The car 102 has a sensor for determining a steering angle. The signals from these sensors are available to the control units.

2 zeigt ein Blockschaltbild 200 zu einer geregelten Strecke mit einem inneren Regler. Der Regler weist ein inverses Modell 202 auf. Das inverse Modell 202 bildet das Kraftfahrzeug regelungstechnisch ab. Das inverse Modell 202 errechnet ausgehend von Eingangsgrößen 204 Stellgrößen 206, beispielsweise ein Drehmoment, das nach den geschätzten Zustandsgrößen des Fahrzeugs und nach dem Fahrzeugmodell im inversen Modell 202 zu insgesamt vier Reifenkraftänderungen führen soll, oder eine Lenkwinkelrate. Die Stellgrößen 206 werden dem Kraftfahrzeug 208 zugeführt und dort mithilfe adäquater Stellglieder umgesetzt. 2 shows a block diagram 200 to a regulated track with an inner regulator. The controller has an inverse model 202 on. The inverse model 202 forms the motor vehicle control technology. The inverse model 202 calculated on the basis of input variables 204 manipulated variables 206 For example, a torque, the estimated state variables of the vehicle and the vehicle model in the inverse model 202 to lead to a total of four tire force changes, or a steering angle rate. The manipulated variables 206 be the motor vehicle 208 fed and implemented there using adequate actuators.

Eine sich einstellende Reifenkraftänderung 210 wird geschätzt und mit einer von dem inversen Modell 202 vorgegebenen Reifenkraftänderung 212 verglichen. Ein Fehler 214 führt zu einem Korrekturwert 216, beispielsweise zu einem zusätzlichen Drehmoment bzw. einer zusätzlichen Lenkwinkelrate. Der Korrekturwert 216 wird über einem lokalen Regler 218 dem inversen Modell 202 zugeführt. Mithilfe des Korrekturwerts 216 erfolgt eine Adaption der Stellgrößen 206.An adjusting tire force change 210 is estimated and with one of the inverse model 202 predetermined tire force change 212 compared. An error 214 leads to a correction value 216 For example, to an additional torque or an additional steering angle rate. The correction value 216 is over a local regulator 218 the inverse model 202 fed. Using the correction value 216 an adaptation of the manipulated variables takes place 206 ,

3 zeigt Diagramme 300, 302 zu einem modifizierten Reifenkraftgesetz. In den Diagrammen 300, 302 ist eine Reifenkraft 304, 306 aufgetragen. Dabei entspricht eine x-Richtung einer Laufrichtung eines Reifens. Eine y-Richtung entspricht einer Richtung senkrecht zur Laufrichtung eines Reifens. Das Diagramm 300 zeigt ein isotropes Reifenverhalten, bei dem die durch einen Reifenschlupf verursachte Reifenkraft 304 stets in Richtung des Reifenschlupfs weist und nur von dessen Betrag abhängt und eine Kraftschlussgrenze, d. h. die maximal vom Reifen übertragbare Kraft, die grafisch durch den so genannten Kamm'schen Kreis veranschaulicht ist, keine Vorzugsrichtung besitzt. Das Diagramm 302 zeigt ein davon ausgehend modifiziertes Reifenverhalten, bei dem richtungsabhängige Unterschiede der Reifenkraft 306 berücksichtigt sind. In y-Richtung ist eine höhere Kraftschlussgrenze vorhanden, als in x-Richtung. Vorliegend wird das modifizierte Reifenverhalten zugrundegelegt. 3 shows diagrams 300 . 302 to a modified tire force law. In the diagrams 300 . 302 is a tire force 304 . 306 applied. In this case, an x-direction corresponds to a running direction of a tire. A y-direction corresponds to a direction perpendicular to the running direction of a tire. The diagram 300 shows an isotropic tire behavior in which the tire force caused by a tire slip 304 always points in the direction of the tire slip and depends only on the amount and a frictional limit, ie the maximum transferable force from the tire, which is graphically illustrated by the so-called Kamm's circle, has no preferred direction. The diagram 302 shows a modified from this tire behavior, the direction-dependent differences in tire force 306 are considered. There is a higher adhesion limit in the y-direction than in the x-direction. In the present case, the modified tire behavior is taken as the basis.

4 zeigt ein Blockschaltbild 400 zu einer Tiefpassfilterung. Um ein direktes Stellen zu ermöglichen wird eine von einem Fahrer vorgegebene Referenzbeschleunigung 402 in eine Beschleunigungsänderung 404 umgesetzt. Dafür durchläuft die Beschleunigung 402 zunächst einen Tiefpassfilter 406. Es wird eine gefilterte Referenzbeschleunigung 408 erhalten. Die gefilterte Referenzbeschleunigung 408 wird mithilfe einer gemessenen Fahrzeugbeschleunigung 410 angepasst bzw. durchläuft nachfolgend einen Differenzierer 412, in dem eine zeitliche Differenzierung erfolgt. In einem parallelen Signalzweig durchläuft die angepasste gefilterte Referenzbeschleunigung 408 einen Regler 414, in dem eine Regelung auf Beschleunigungsfehler erfolgt. Der Regler 414 ist in der Rückführung angeordnet. Die Ausgänge des Differenzierers 412 und des Reglers 414 werden zusammengeführt und als Beschleunigungsänderung 404 ausgegeben. 4 shows a block diagram 400 to a low-pass filtering. In order to allow a direct placement is given by a driver reference acceleration 402 in an acceleration change 404 implemented. For that goes through the acceleration 402 first a low pass filter 406 , It becomes a filtered reference acceleration 408 receive. The filtered reference acceleration 408 is measured using a measured vehicle acceleration 410 adapted or subsequently passes through a differentiator 412 , in which a temporal differentiation takes place. In a parallel signal branch, the adjusted filtered reference acceleration passes through 408 a regulator 414 in which an adjustment is made for acceleration errors. The regulator 414 is located in the return. The outputs of the differentiator 412 and the regulator 414 are merged and as an acceleration change 404 output.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
BlockschaltbildBlock diagram
102102
Kraftfahrzeugmotor vehicle
104104
Stellgrößenmanipulated variables
106106
BewegungMove
108108
Antriebdrive
110110
Bremsebrake
112112
Lenkungsteering
114114
Energieversorgungpower supply
116116
CAN-BusCAN bus
200200
BlockschaltbildBlock diagram
202202
Modellmodel
204204
Eingangsgrößeninput variables
206206
Stellgrößenmanipulated variables
208208
Kraftfahrzeugmotor vehicle
210210
ReifenkraftänderungTire force change
212212
ReifenkraftänderungTire force change
214214
Fehlererror
216216
Korrekturwertcorrection value
218218
Reglerregulator
300300
Diagrammdiagram
302302
Diagrammdiagram
304304
Reifenkrafttire force
306306
Reifenkrafttire force
400400
BlockschaltbildBlock diagram
402402
Referenzbeschleunigungreference acceleration
404404
Beschleunigungsänderungacceleration change
406406
TiefpassfilterLow Pass Filter
408408
Referenzbeschleunigungreference acceleration
410410
Fahrzeugbeschleunigungvehicle acceleration
412412
Differenziererdifferentiator
414414
Reglerregulator

Claims (11)

Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs (102, 208) aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung (402) ein Stellvektor (206) bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor (206) Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellvektor (206) mithilfe eines inversen Modells (202) bestimmt und regelungstechnisch adaptiert wird, wobei zur Bestimmung der momentanen Reifenkraftänderung (210) ausgehend von der Annahme eines isotropen Reifenverhaltens (300, 304) eine Modifikation (302, 306) erfolgt, die einen quantitativ unterschiedlichen Längs- und Querschlupf an dem Reifen berücksichtigt.Method for controlling the driving dynamics of a motor vehicle ( 102 . 208 ) comprising at least one drivable, brakable and / or steerable wheel with a tire in contact with a road surface, thus starting from an instantaneous vehicle acceleration and taking into account a requested vehicle acceleration ( 402 ) a positioning vector ( 206 ), wherein a vehicle acceleration comprises a translational acceleration in a vehicle longitudinal direction, a translational acceleration in a vehicle transverse direction and a rotational acceleration about a vehicle vertical axis, and the positioning vector ( 206 ) Comprises values for setting at least one wheel drive torque, at least one wheel braking torque and / or at least one wheel steering angle, characterized in that the positioning vector ( 206 ) using an inverse model ( 202 ) is determined and adapted in terms of control technology, wherein for the determination of the instantaneous tire force change ( 210 ) assuming an isotropic tire behavior ( 300 . 304 ) a modification ( 302 . 306 ), which takes into account a quantitatively different longitudinal and transverse slip on the tire. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellvektor (206) ausgehend von einer momentanen Reifenkraftänderung (210) und unter Berücksichtigung einer geforderten Reifenkraftänderung (212) adaptiert wird.Method according to claim 1, characterized in that the positioning vector ( 206 ) based on a momentary tire force change ( 210 ) and taking into account a required tire force change ( 212 ) is adapted. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Reifenkraftänderung (210) gemessen oder geschätzt wird.Method according to claim 2, characterized in that the instantaneous tire force change ( 210 ) is measured or estimated. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Adaption des Stellvektors (206) ein Abweichungswert (216) zwischen der geforderten Reifenkraftänderung (212) und der momentanen Reifenkraftänderung (210) einen lokalen Regler (218) durchläuft.Method according to one of claims 2-3, characterized in that for the adaptation of the control vector ( 206 ) a deviation value ( 216 ) between the required tire force change ( 212 ) and the current tire force change ( 210 ) a local controller ( 218 ) goes through. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellvektor (206) Werte zum Stellen mehrerer Radantriebsmomente, mehrerer Radbremsmomente und/oder mehrerer Radlenkwinkel umfasst, wobei die mehreren Radantriebsmomente, die mehreren Radbremsmomente und/oder die mehreren Radlenkwinkel in Abhängigkeit voneinander gestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting vector ( 206 ) Values for setting a plurality of wheel drive torques, a plurality of wheel braking torques and / or a plurality of wheel steering angles, wherein the plurality of wheel drive torques, the plurality of wheel braking torques and / or the plurality of wheel steering angles are set in dependence on each other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die angeforderte Fahrzeugbeschleunigung (402) zunächst einen Tiefpassfilter (406) durchläuft.Method according to Claim 1, characterized in that the requested vehicle acceleration ( 402 ) first a low-pass filter ( 406 ) goes through. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Stellvektors (206) ausgehend von der angeforderten Fahrzeugbeschleunigung (402) eine Fahrzeugbeschleunigungsänderung (404) bestimmt wird und die Fahrzeugbeschleunigungsänderung (404) mithilfe eines regelungstechnischen Vorwärtspfads bestimmt wird.Method according to one of claims 1 or 6, characterized in that for determining the actuating vector ( 206 ) based on the requested vehicle acceleration ( 402 ) a vehicle acceleration change ( 404 ) and the vehicle acceleration change ( 404 ) is determined by means of a forward control path. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vorwärtspfad die tiefpassgefilterte angeforderte Fahrzeugbeschleunigung (408) nach der Zeit abgeleitet wird. Method according to claim 7, characterized in that in the forward path the low pass filtered requested vehicle acceleration ( 408 ) is derived according to the time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Fahrzeugbeschleunigungsänderung (404) eine auf einen Regelfehler begrenzte Regelung erfolgt.Method according to one of claims 1 or 6-8, characterized in that for determining the vehicle acceleration change ( 404 ) a regulation limited to a control error takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (102, 208) mehrere antreibbare, bremsbare und/oder lenkbare Räder aufweist, die jeweils mit einer Radaufstandskraft mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt stehen, wobei der Stellvektor (206) mithilfe vertikaler Zustandsgrößen bestimmt wird und die vertikalen Zustandsgrößen auf Basis der Radaufstandskräfte mehrerer Räder bestimmt werden.Method according to Claim 1, characterized in that the motor vehicle ( 102 . 208 ) has a plurality of drivable, brakable and / or steerable wheels, each in contact with a wheel contact force with a road surface, wherein the positioning vector ( 206 ) is determined by means of vertical state variables and the vertical state variables are determined on the basis of the wheel contact forces of several wheels. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Zustandsgrößen mithilfe eines regelungstechnischen Beobachters, insbesondere eines Luenberger-Beobachters, bestimmt werden.A method according to claim 10, characterized in that the vertical state variables are determined by means of a control-technical observer, in particular a Luenberger observer.
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