DE102007034143B4 - A method for determining a model yaw rate and / or a model lateral acceleration and a model steering angle - Google Patents

A method for determining a model yaw rate and / or a model lateral acceleration and a model steering angle Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer Modell-Gierrate und/oder einer Modell-Querbeschleunigung als sog. Modell-Größe in einem Beobachtermodell für ein Fahrdynamik-Regelsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Lenksystem, wobei eine messtechnisch ermittelte Lenk-Größe (Gierrate, aY) und die Fahrgeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs der Bestimmung zugrunde gelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das am Lenksystem anliegende und messbare Handmoment (HM) des Fahrers zur Bestimmung der Modell-Größe herangezogen wird, indem aus zumindest einem dreidimensionalen Kennfeld (Lookup Table (2-D)) über den in diesem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (Vx) abgelegten Zusammenhang zwischen dem Handmoment (HM) und der Gierrate oder zwischen dem Handmoment (HM) und der Querbeschleunigung (aY) zumindest eine dieser zwei Größen (Gierrate oder Querbeschleunigung aY) abgerufen wird.Method for determining a model yaw rate and / or a model lateral acceleration as so-called model size in an observer model for a vehicle dynamics control system of a motor vehicle having a steering system, wherein a measured steering quantity (yaw rate, aY) and the driving speed ( Vx) of the vehicle on which the determination is based, characterized in that the driver's manual torque (HM) applied to the steering system and used for determining the model size is taken from at least one three-dimensional characteristic map (Lookup Table (2-D)) at least one of these two variables (yaw rate or lateral acceleration aY) is retrieved via the relationship between the manual torque (HM) and the yaw rate or between the manual torque (HM) and the lateral acceleration (aY), which is stored in dependence on the vehicle speed (Vx).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Modell-Gierrate und/oder einer Modell-Querbeschleunigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Bestimmen eines Modell-Lenkwinkels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4. The invention relates to a method for determining a model yaw rate and / or a model lateral acceleration according to the preamble of claim 1 and to a method for determining a model steering angle according to the preamble of claim 4.

Zum Stand der Technik wird auf die DE 100 32 340 A1 verwiesen, die ein Fahrzeug-Lenksystem beschreibt, bei welchem eine variable Momentenunterstützung des Fahrerlenkwunsches und ein von einem Fahrdynamikregler ausgelöster Eingriff in die Stellung der gelenkten Räder ohne gegenseitige Beeinträchtigung realisierbar sind. Hierfür wird unter anderem der erfasste Fahrer-Lenkwinkel fahrgeschwindigkeitsabhängig modifiziert.The prior art is on the DE 100 32 340 A1 referenced, which describes a vehicle steering system in which a variable torque assistance of the driver's steering request and triggered by a vehicle dynamics control intervention in the position of the steered wheels without mutual interference can be realized. For this purpose, among other things, the detected driver steering angle is modified depending on driving speed.

Unter den vorliegend verwendeten Begriff eines „Fahrdynamik-Regelsystems” eines Kraftfahrzeugs können sowohl längsdynamische als auch querdynamische als auch vertikaldynamische Regelsysteme fallen. Die (aktuelle) Gierrate eines Kraftfahrzeugs (bei Kurvenfahrt) fließt im allgemeinen neben einem längsdynamischen Bremsregelsystem (sog. „ESP” oder „DSC”) in ein querdynamisches Regelsystem ein, bei welchem es sich üblicherweise um ein regelbares Lenksystem handelt, bspw. für die lenkbaren Räder der Vorderachse eines zweispurigen Fahrzeugs, falls dieses bspw. mit einem steer-by-wire-System oder mit einem Lenksystem mit gezielt veränderbarer Lenkübersetzung (bspw. die sog. Aktivlenkung der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung) ausgerüstet ist, und/oder für ggf. lenkbare Hinterräder eines vorzugsweise zweispurigen Fahrzeugs, so dieses mit einer sog. Hinterrad-Lenkung ausgerüstet ist. Die (aktuelle) Querbeschleunigung des Fahrzeugs (bei Kurvenfahrt) fließt im allgemeinen in ein vertikaldynamisches Regelsystem ein, bei welchem es sich bspw. um ein Tragfedersystem mit sog. Federfußpunktverstellung handeln kann oder um ein System zur Veränderung der Federsteifigkeit eines Querstabilisators, welches bspw. bei der Anmelderin unter der Bezeichnung „Dynamic Drive” in Serie ist.The term "vehicle dynamics control system" of a motor vehicle used herein can be taken to mean both longitudinal-dynamic as well as lateral-dynamic as well as vertical-dynamic control systems. The (current) yaw rate of a motor vehicle (when cornering) generally flows in addition to a longitudinally dynamic brake control system (so-called "ESP" or "DSC") in a lateral dynamic control system, which is usually a controllable steering system, for example steerable wheels of the front axle of a two-lane vehicle, if this example. With a steer-by-wire system or with a steering system with selectively variable steering ratio (eg., The so-called. Active steering of the applicant of the present patent application) is equipped, and / or for possibly Steerable rear wheels of a preferably two-lane vehicle, so this is equipped with a so-called. Rear-wheel steering. The (current) lateral acceleration of the vehicle (when cornering) generally flows into a vertical dynamic control system, which may be, for example, a suspension system with so-called. Federfußpunktverstellung or a system for changing the spring stiffness of a stabilizer, which, for example the applicant under the name "Dynamic Drive" in series.

Bekanntlich ist sowohl die Gierrate als auch die Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs mittels geeignet im Fahrzeug verbauter Sensoren messbar, jedoch kann es sich zum einen bei den genannten fahrdynamischen Regelsystemen um hoch sicherheitskritische Systeme handeln, deren Regeleingriff nie aufgrund der Signale eines einzelnen Sensors erfolgen sollte; weiterhin soll sich ein fahrdynamisches Regelsystem durch schnellstmögliches Ansprechverhalten auszeichnen. Hinsichtlich der letztgenannten Anforderung ist somit ein quasi voreilendes Signal für die Querbeschleunigung oder Gierrate erwünscht, welches bekanntlich mittels eines sog. Modells rechnerisch ermittelt werden kann, in dem eine messbare Lenk-Größe, nämlich üblicherweise der vom Fahrer eingestellte Lenkwinkel, sowie die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs als Eingangsgrößen verarbeitet werden, um hieraus eine zu erwartende Gierrate oder Querbeschleunigung zu ermitteln. Diese voreilende Gierrate oder Querbeschleunigung kann dann auch mit der gemessenen Gierrate oder Querbeschleunigung vergleichen werden, so dass – ohne weitere Sensoren vorzusehen – eine sicherheitsrelevante Redundanz gegeben ist.Known both the yaw rate and the lateral acceleration of a motor vehicle by means of sensors mounted in the vehicle can be measured, but it can be on the one hand in the aforementioned vehicle dynamics control systems to high safety critical systems whose control intervention should never take place due to the signals of a single sensor; Furthermore, a vehicle dynamics control system is characterized by the fastest possible response. With regard to the latter requirement, a quasi-leading signal for the lateral acceleration or yaw rate is thus desired, which can be computationally determined by means of a so-called model in which a measurable steering variable, usually the steering angle set by the driver, and the current driving speed of the Vehicle are processed as input variables to determine from this an expected yaw rate or lateral acceleration. This leading yaw rate or lateral acceleration can then also be compared with the measured yaw rate or lateral acceleration, so that - without providing additional sensors - a safety-related redundancy is provided.

Als genanntes Modell kommt dabei üblicherweise ein bzw. das sog. Einspurmodell zum Einsatz, wobei bspw. über die sog. Ackermannformel aus dem Lenkwinkel eine Modell-Gierrate und aus dieser durch Multiplikation mit der Fahrgeschwindigkeit eine Modell-Querbeschleunigung ermittelt wird. Zumeist ist jedoch ein solches Modell nur im sog. Linearbereich gültig, nicht mehr hingegen im Grenzbereich der Reifen und der Fahrdynamik, so dass in vielen Fahrsituationen keine gültigen Modellgrößen vorliegen können. Ferner ist der zeitliche Vorhalt des vom Fahrer gestellten Lenkwinkels gegenüber den am/im Fahrzeug messbaren Größen „Gierrate” und „Querbeschleunigung” relativ gering, da für das Erkennen bzw. Messen eines Lenkwinkels am Lenkrad des Fahrers bereits eine entsprechende Reaktion erfolgt sein muss.As the model mentioned here usually one or the so-called. Single track model is used, for example, via the so-called. Ackermann formula from the steering angle a model yaw rate and from this by multiplication with the vehicle speed a model lateral acceleration is determined. In most cases, however, such a model is valid only in the so-called linear range, but no longer in the limit of the tires and the driving dynamics, so that in many driving situations no valid model sizes can exist. Furthermore, the time lapse of the steering angle provided by the driver relative to the variables "yaw rate" and "lateral acceleration" measurable on / in the vehicle is relatively small, since a corresponding reaction must already have occurred for the detection or measurement of a steering angle on the driver's steering wheel.

Ein verbessertes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.An improved method according to the preamble of claim 1 is therefore an object of the present invention. The solution of this object is achieved by a method having the features of the independent claims. Advantageous developments are content of the dependent claims.

Es wurde erkannt, dass ein hinreichend genau reproduzierbarer, nichtlinearer Zusammenhang jeweils zwischen dem sog. Handmoment und der Gierrate des Fahrzeugs sowie zwischen dem sog. Handmoment und der Querbeschleunigung des Fahrzeugs und schließlich auch zwischen dem sog. Handmoment und dem aktuell gestellten Lenkwinkel besteht, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Diese genannten drei Zusammenhänge lassen sich somit (über der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs) in dreidimensionalen Kennfeldern darstellen, nachdem diese Zusammenhänge für einen bestimmten Fahrzeugtyp vorzugsweise experimentell bestimmt wurden. Bei bekanntem Handmoment und bekannter Fahrgeschwindigkeit ist somit ein Stationär-Wert für jede dieser drei genannten Größen (Gierrate, Querbeschleunigung, Lenkwinkel) aus dem jeweiligen dreidimensionalen Kennfeld einfach abrufbar.It was recognized that a sufficiently precisely reproducible, nonlinear relationship exists between the so-called hand moment and the yaw rate of the vehicle and between the so-called hand moment and the lateral acceleration of the vehicle and finally also between the so-called hand moment and the currently set steering angle although in each case depending on the driving speed of the vehicle. These three relationships can thus be represented (over the driving speed of the vehicle) in three-dimensional maps, after these relationships have preferably been determined experimentally for a particular vehicle type. With a known manual torque and a known driving speed, a stationary value for each of these three variables (yaw rate, lateral acceleration, steering angle) can thus easily be retrieved from the respective three-dimensional characteristic map.

Grundsätzlich kann ein solchermaßen ermittelter Wert bereits mit dem entsprechenden mit einem Sensor ermittelten Wert (für Gierrate oder Querbeschleunigung oder Lenkwinkel) verglichen werden, um eine Aussage über die Verlässlichkeit des Sensorsignals (im Sinne einer Redundanz) zu erhalten.In principle, a value determined in this way can already be determined with the corresponding value determined with a sensor (for yaw rate or Lateral acceleration or steering angle) in order to obtain information about the reliability of the sensor signal (in the sense of redundancy).

Dabei ist von besonderem Vorteil, dass jedenfalls in neueren hilfskraftunterstützten Lenksystemen von Kraftfahrzeugen, nämlich bei der sog. Elektrolenkung (mit elektromotorischer Lenkunterstützung) das genannte Handmoment bereits als Messgröße vorliegt, da dieses für eine geeignete Ansteuerung des Elektromotors benötigt wird. Vorteilhafterweise kann nun diese bereits vorhandene Messgröße (des vom Fahrer an das Lenksystem, insbesondere Lenkrad, angelegten Handmoments) verwendet werden, um hieraus über ein geeignetes Beobachtermodell unter Zuhilfenahme zumindest eines der drei genannten Kennfelder zumindest eine der drei genannten Modell-Größen, nämlich eine Modell-Gierrate oder eine Modell-Querbeschleunigung oder einen Modell-Lenkwinkel zu bestimmen. Für eine weitere Verwendung in einem Fahrdynamik-Regelsystem ist der auf die bislang beschriebene Weise ermittelte sog. Stationär-Wert jeder dieser drei Größen nämlich noch nicht ideal geeignet, weswegen im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen wird, dass die aus dem genannten (jeweiligen) Kennfeld abgerufene Größe durch ein Hochpassfilter oder ein Tiefpassfilter geleitet wird und daraufhin mit einer entsprechenden, durch Messung und/oder in einem anderen (herkömmlichen) Modell ermittelten Größe verrechnet wird, insbesondere über eine gewichtete Mittelwertbildung, um die gewünschte Modell-Größe zu erhalten. Letztere kann dann direkt in ein Fahrdynamik-Regelsystem einfließen.It is of particular advantage that at least in recent power assisted steering systems of motor vehicles, namely in the so-called. Electric steering (with electromotive steering assistance) said hand moment already exists as a measure, since this is needed for a suitable control of the electric motor. Advantageously, this already existing measured variable (of the driver to the steering system, in particular steering wheel, applied manual torque) can be used to from a suitable observer model with the help of at least one of the three maps mentioned at least one of the three model sizes, namely a model Yaw rate or a model lateral acceleration or a model steering angle. For a further use in a vehicle dynamics control system, the so-called stationary value of each of these three variables determined so far is not ideally suited, for which reason it is proposed in the sense of an advantageous development that those from the mentioned (respective) characteristic map The quantity called up is passed through a high-pass filter or a low-pass filter and is then compared with a corresponding quantity determined by measurement and / or in another (conventional) model, in particular via a weighted averaging in order to obtain the desired model size. The latter can then be incorporated directly into a vehicle dynamics control system.

Im genannten Hochpassfilter bzw. Tiefpassfilter können die signalspezifischen instationären bzw. stationären Eigenschaften herauskristallisiert werden. Damit kann stationär auf den jeweiligen Sensorwert geregelt werden und dennoch vorteilhafterweise der sog. Phasenvorhalt des aus dem Handmoment berechneten Signals genutzt werden, worunter das weiter oben beschriebene sog. „Voreilen” des jeweiligen Signals verstanden wird. In anderen Worten ausgedrückt können also dadurch, dass das gemessene, vom Fahrer an sein Lenkrad angelegte Handmoment verwendet und nicht auf einen sich hierdurch einstellenden Lenkwinkel gewartet wird, die gewünschten Modell-Größen zeitlich früher erhalten werden.In the mentioned high-pass filter or low-pass filter, the signal-specific transient or stationary properties can be crystallized out. In this way it is possible to control stationarily the respective sensor value and nevertheless advantageously use the so-called phase advance of the signal calculated from the hand moment, which is understood to mean the so-called "advance" of the respective signal described above. In other words, by using the measured manual torque applied by the driver to his steering wheel and not waiting for a steering angle to be set thereby, the desired model sizes can be obtained earlier in time.

Wie vorhergehend bereits erwähnt, wird das Ausgangssignal des hier vorgeschlagenen Beobachtermodells, nämlich die sog. Modell-Größe, schließlich durch eine gewichtete Mittelwertbildung berechnet, zu welcher zumindest eine auf anderem Wege ermittelte entsprechende Größe herangezogen wird. Bspw. kann also eine Modell-Gierrate durch geeignete Mittelwertbildung aus dem über das Handmoment und das zugehörige genannte dreidimensionale Kennfeld ermittelten Gierraten-Wert sowie einem mittels eines Gierraten-Sensors ermittelten Wert und einem über die eingangs genannte Ackermannformel aus dem Lenkwinkel ermittelten Gierraten-Wert (als gewichteter Mittelwert dieser genannten drei Werte) bestimmt werden.As already mentioned above, the output signal of the observer model proposed here, namely the so-called model size, is finally calculated by a weighted averaging, to which at least one corresponding size determined by other means is used. For example. Thus, a model yaw rate can be determined by suitable averaging from the yaw rate value determined via the manual torque and the associated three-dimensional characteristic map and a value determined by means of a yaw rate sensor and a yaw rate value determined from the steering angle via the aforementioned Ackermann formula Mean of these three values mentioned).

Die dieser Gewichtung zugrunde liegenden Gewichtungsfaktoren können dabei von verschiedenen Randbedingungen abhängig sein; insbesondere können sie jedoch von der Gültigkeit des jeweils zu Grunde liegenden Modells unter den aktuellen Randbedingungen abhängig sein, das heißt, dass bei nicht ausreichender Modell-Gültigkeit – (bspw. weil sich das Fahrzeug nahe seines fahrdynamischen Grenzbereichs bewegt) – der zugehörige in diesem Modell ermittelte Modellwert ausgeblendet und der oder die anderen Werte entsprechend höher gewichtet werden. Beispielsweise ist das bekannte Einspurmodell bei hoher Querbeschleunigung, niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit oder hohem Radschlupf ungültig. Hingegen kann eine – wie hier vorgeschlagen – aus dem Handmoment ermittelte Modell-Querbeschleunigung bzw. Modell-Gierrate bei starkem Übersteuern des Fahrzeugs relativ ungenau sein. Grundsätzlich jedoch ist die Verfügbarkeit der hier vorgeschlagenen Beobachtermodelle unter Zugrundelegung des Handmoments besser als diejenige des bekannten (und genannten) Einspurmodells, da die angegebenen in dreidimensionalen Kennfeldern enthaltenen Zusammenhänge (zwischen dem Handmoment und der Gierrate oder zwischen dem Handmoment und der Querbeschleunigung oder zwischen dem Handmoment und dem Lenkwinkel) jeweils bis in den fahrdynamischen Grenzbereich hinein gültig sind.The weighting factors on which this weighting is based can depend on various boundary conditions; in particular, however, they can be dependent on the validity of the respective underlying model under the current boundary conditions, ie, if the model validity is insufficient (for example because the vehicle is moving near its dynamic driving limit range), the corresponding one in this model hidden model value and the other values are weighted accordingly higher. For example, the known single-track model is invalid at high lateral acceleration, low vehicle speed or high wheel slip. On the other hand, a model lateral acceleration or model yaw rate determined from the moment of hand, as proposed here, can be relatively inaccurate if the vehicle is heavily oversteered. In principle, however, the availability of the observer models proposed here on the basis of the manual torque is better than that of the known (and mentioned) single track model, since the specified relationships contained in three-dimensional maps (between the manual torque and the yaw rate or between the manual torque and the lateral acceleration or between the manual torque and the steering angle) in each case are valid until into the dynamic driving limit area.

Alternativ zu einer solchen gewichteten Mittelwertbildung kann auch ein dem Fachmann grundsätzlich bekannter Lünberger-Beobachter zur Berechung der Modell-Gierrate oder Modell-Querbeschleunigung und Zugrundelegung des vom Fahrer an das Lenksystem des Fahrzeugs angelegten Handmoments unter Verwendung der genannten Zusammenhänge (in dreidimensionalen Kennfeldern) verwendet werden.As an alternative to such weighted averaging, it is also possible to use a Lünberger observer basically known to the person skilled in the art for calculating the model yaw rate or model lateral acceleration and applying the manual torque applied by the driver to the steering system of the vehicle using said relationships (in three-dimensional maps) ,

In den beigefügten 13 sind verschiedene Beobachtermodelle als mögliche Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung dargestellt.In the attached 1 - 3 various observer models are shown as possible embodiments of the present invention.

Im Folgenden sind zunächst nur die in den 1, 2 enthaltenen Bezeichnungen kurz erläutert:

HM_Sensor
ist das mittels eines Sensors ermittelte, vom Fahrer des Fahrzeugs an dessen Lenksystem angelegte Handmoment;
Vx
ist die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs;
Gierrate
ist die vorzugsweise mittels eines Gierratensensors ermittelte Gierrate des Fahrzeugs;
HM
ist (abermals) das Handmoment, jedoch muss dieses nicht zwangsweise von einem Sensor gemessen sein;
aY
ist die vorzugsweise mittels eines Querbeschleunigungssensors ermittelte Querbeschleunigung des Fahrzeugs;
Radschlupf
ist der (vorzugsweise geschätzte) Schlupf zwischen den Fzg.-Rädern und der Fahrbahn;
Schwimmwinkelgeschwindigkeit
ist die (vorzugsweise geschätzte) Schwimmwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs;
Lookup Table (2-D)
ist das genannte dreidimensionale Kennfeld, welches fahrgeschwindigkeitsabhängig (deshalb hier als 2-D bezeichnet) den Zusammenhang zwischen Handmoment und einer der drei Größen „Gierrate”, „Querbeschleunigung”, Lenkwinkel” enthält;
Gewichtungsfaktoren
in diesem Block werden aus den angegebenen Eingangsgrößen verschiedene Gewichtungsfaktoren gebildet, nämlich:
Faktor_HM
als Gewichtungsfaktor für die über das Handmoment aus dem „Lookup Table (2-D)” bestimmte Größe,
Faktor_ESM
als Gewichtungsfaktor für die über das Einspurmodell bestimmte Größe;
Faktor_Sensor
als Gewichtungsfaktor für die aus einem (gemessenen) Sensorsignal bestimmte Größe;
Hochpass
bezeichnet ein Hochpassfilter für dass jeweilige Signal;
Tiefpass
bezeichnet ein Tiefpassfilter für dass jeweilige Signal;
Einspurmodell
in diesem Block wird aus den angegebenen Größen, nämlich der Fahrgeschwindigkeit Vx und dem vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel ein Modellwert für die Querbeschleunigung (= aY_ESM) in bekannter Weise bestimmt;
LW_Sensor
stellt das Sensorsignal für den Lenkwinkel (LW) dar;
AY_Sensor
ist ein gemessenes Sensorsignal für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs;
x
bezeichnet eine mathematische Multiplikation;
+
bezeichnet eine mathematische Addition;
The following are initially only in the 1 . 2 briefly explained:
HM_Sensor
is determined by a sensor, the driver of the vehicle at the Steering system applied manual torque;
Vx
is the driving speed of the vehicle;
yaw rate
is the yaw rate of the vehicle, preferably determined by means of a yaw rate sensor;
HM
is (again) the hand moment, but this does not necessarily have to be measured by a sensor;
aY
is the transverse acceleration of the vehicle, preferably determined by means of a lateral acceleration sensor;
wheel slip
is the (preferably estimated) slip between the vehicle wheels and the roadway;
Swimming angular velocity
is the (preferably estimated) float velocity of the vehicle;
Lookup Table (2-D)
is said three-dimensional map, which depending on driving speed (therefore referred to here as 2-D) contains the relationship between manual torque and one of the three variables "yaw rate", "lateral acceleration", steering angle ";
weighting factors
In this block, different weighting factors are formed from the specified input variables, namely:
Faktor_HM
as a weighting factor for the size determined by the hand moment from the "Lookup Table (2-D)",
Faktor_ESM
as a weighting factor for the size determined via the single-track model;
Faktor_Sensor
as a weighting factor for the variable determined from a (measured) sensor signal;
highpass
denotes a high pass filter for that respective signal;
lowpass
denotes a low pass filter for that respective signal;
single-track
In this block, a model value for the lateral acceleration (= aY_ESM) is determined in a known manner from the given variables, namely the driving speed Vx and the steering angle set by the driver;
LW_Sensor
represents the sensor signal for the steering angle (LW);
AY_Sensor
is a measured sensor signal for the lateral acceleration of the vehicle;
x
denotes a mathematical multiplication;
+
denotes a mathematical addition;

Das Beobachtermodell nach 1 verwendet zu Ermittlung einer Modell-Querbeschleunigung wie ersichtlich sowohl einen Querbeschleunigungs-Messwert, nämlich „AY_Sensor”, als auch einen Modellwert aus dem Einspurmodell, nämlich „aY_ESM”, als auch einen aus dem Handmoment über das genannte dreidimensionale Kennfeld („Lookup Table (2-D)”) ermittelten Wert und gewichtet diese drei Werte mit unterschiedlichen Gewichtungsfaktoren, um durch gewichtete Mittelwertbildung einen repräsentativen Modellwert für die Fzg.-Querbeschleunigung zu erhalten.The observer model after 1 used to determine a model lateral acceleration as shown both a lateral acceleration measurement, namely "AY_Sensor", as well as a model value from the Einspurmodell, namely "aY_ESM", as well as from the manual torque on the said three-dimensional map ("Lookup Table (2 -D) ") and weight these three values with different weighting factors to obtain a representative model value for vehicle lateral acceleration by weighted averaging.

Das Beobachtermodell nach 2 ist ähnlich demjenigen nach 1 aufgebaut und ermittelt ebenfalls eine Modell-Querbeschleunigung, jedoch ohne explizite Messung der Querbeschleunigung mittels eines Sensors. Die hier vorgeschlagene Bestimmung einer Modell-Größe (hier der Modell-Querbeschleunigung) unter Verwendung des gemessenen Handmoments des Fahrers, welches dieser an das Lenksystem, insbesondere an sein Lenkrad, anlegt, kann somit einen üblicherweise vorgesehenen Querbeschleunigungssensor ersetzen.The observer model after 2 is similar to the one after 1 constructed and also determines a model lateral acceleration, but without explicit measurement of the lateral acceleration by means of a sensor. The here proposed determination of a model size (here the model lateral acceleration) using the measured manual torque of the driver, who this applies to the steering system, in particular to his steering wheel, can thus replace a commonly provided lateral acceleration sensor.

Das weiterhin beispielhaft dargestellte Beobachtermodell nach 3 dient der Bestimmung eines Modell-Lenkwinkels. Neben den bereits erläuterten Bezeichnungen gibt es hier zwei Integrator-Glieder und weiterhin ein Luenberger-Beobachter-Modell. Als Gewichtungsfaktoren werden ein statischer Faktor (Faktor_stat) für die statische Lenkwinkel-Bestimmung und ein dynamischer Faktor (Faktor_dyn) für die dynamische Lenkwinkel-Bestimmung verwendet. Wie ersichtlich wird das Handmoment zweimal aufintegriert, um einen dynamischen Modelllenkwinkel zu erhalten. Aus dem genannten dreidimensionalen Kennfeld („Lookup Table (2-D)”) ergibt sich ein stationärer Zusammenhang zwischen dem Handmoment und dem Lenkwinkel. Wie in 3 dargestellt, wird der dynamische Lenkwinkel über ein Luenberger-Beobachter-Modell korrigiert. Anschließend werden der stationäre und der dynamische Lenkwinkel über eine gewichtete Mittelwertbildung zusammengeführt. Dieses Modell kann somit einen Lenkwinkelsensor ersetzen. Selbstverständlich kann aus diesem Modelllenkwinkel über die bekannten Einspurmodelle wieder eine Modellgierrate und eine Modellquerbeschleunigung errechnet werden, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.The still exemplified observer model according to 3 serves to determine a model steering angle. In addition to the designations already described, there are two integrator links and also a Luenberger observer model. The weighting factors used are a static factor (Faktor_stat) for the static steering angle determination and a dynamic factor (Faktor_dyn) for the dynamic steering angle determination. As can be seen, the hand momentum is integrated twice to obtain a model dynamic steering angle. From the aforementioned three-dimensional characteristic map ("Lookup Table (2-D)") results in a stationary relationship between the manual torque and the steering angle. As in 3 shown, the dynamic steering angle is corrected via a Luenberger observer model. Subsequently, the stationary and the dynamic steering angle are combined via a weighted averaging. This model can thus replace a steering angle sensor. It goes without saying that a model yaw rate and a model lateral acceleration can again be calculated from this model steering angle via the known single track models, wherein it should also be pointed out that quite a variety of details can be deviated from the above explanations without departing from the content of the patent claims.

Claims (4)

Verfahren zum Bestimmen einer Modell-Gierrate und/oder einer Modell-Querbeschleunigung als sog. Modell-Größe in einem Beobachtermodell für ein Fahrdynamik-Regelsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Lenksystem, wobei eine messtechnisch ermittelte Lenk-Größe (Gierrate, aY) und die Fahrgeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs der Bestimmung zugrunde gelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das am Lenksystem anliegende und messbare Handmoment (HM) des Fahrers zur Bestimmung der Modell-Größe herangezogen wird, indem aus zumindest einem dreidimensionalen Kennfeld (Lookup Table (2-D)) über den in diesem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (Vx) abgelegten Zusammenhang zwischen dem Handmoment (HM) und der Gierrate oder zwischen dem Handmoment (HM) und der Querbeschleunigung (aY) zumindest eine dieser zwei Größen (Gierrate oder Querbeschleunigung aY) abgerufen wird.Method for determining a model yaw rate and / or a model lateral acceleration as so-called model size in an observer model for a vehicle dynamics control system of a motor vehicle having a steering system, wherein a measured steering quantity (yaw rate, aY) and the driving speed ( Vx) of the vehicle on which the determination is based, characterized in that the driver's manual torque (HM) applied to the steering system and used for determining the model size is taken from at least one three-dimensional characteristic map (Lookup Table (2-D)) at least one of these two variables (yaw rate or lateral acceleration aY) is retrieved via the relationship between the manual torque (HM) and the yaw rate or between the manual torque (HM) and the lateral acceleration (aY), which is stored in dependence on the vehicle speed (Vx). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Kennfeld (Lookup Table (2-D)) abgerufene Größe durch ein Hochpassfilter (Hochpass) oder ein Tiefpassfilter (Tiefpass) geleitet wird und daraufhin mit einer entsprechenden, durch Messung und/oder in einem anderen (herkömmlichen) Modell ermittelten Größe verrechnet wird, insbesondere über eine gewichtete Mittelwertbildung, um die gewünschte Modell-Größe zu erhalten.A method according to claim 1, characterized in that the retrieved from the map (Lookup Table (2-D)) size is passed through a high pass filter (high pass) or a low pass filter (low pass) and then with a corresponding, by measurement and / or in calculated from another (conventional) model, in particular via a weighted averaging in order to obtain the desired model size. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Gewichtungsfaktor(en) für die Mittelwertbildung von der Gültigkeit des jeweiligen Modells unter den aktuellen Randbedingungen abhängig ist/sind.A method according to claim 2, characterized in that the or the weighting factor (s) for the averaging of the validity of the respective model depending on the current boundary conditions is / are. Verfahren zum Bestimmen eines Modell-Lenkwinkels in einem Beobachtermodell für ein Fahrdynamik-Regelsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Lenksystem, wobei eine messtechnisch ermittelte Lenk-Größe (Gierrate, aY) und die Fahrgeschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs der Bestimmung zugrunde gelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das am Lenksystem anliegende und messbare Handmoment (HM) des Fahrers zur Bestimmung des Modell-Lenkwinkels herangezogen wird, indem aus einem dreidimensionalen Kennfeld (Lookup Table (2-D)) über den in diesem in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (Vx) abgelegten Zusammenhang zwischen dem Handmoment (HM) und dem Lenkwinkel (LW) ein stationärer Lenkwinkel abgerufen wird, woraus der Modell-Lenkwinkel bestimmt wird, indem aus dem stationären Lenkwinkel durch zweimalige Integration und Korrektur über ein weiteres Beobachtermodell, ein dynamischer Lenkwinkel bestimmt wird, welche Lenkwinkel, nämlich der stationäre und der dynamische Lenkwinkel, über eine gewichtete Mittelwertbildung zusammengeführt werden.A method for determining a model steering angle in an observer model for a vehicle dynamics control system of a motor vehicle with a steering system, wherein a measurement-based steering variable (yaw rate, aY) and vehicle speed (Vx) of the vehicle, the determination can be based on, characterized in in that the driver's manual torque (HM) applied to the steering system is used to determine the model steering angle by selecting from a three-dimensional characteristic map (Lookup Table (2-D)) on the relationship stored therewith in dependence on the vehicle speed (Vx) between the manual torque (HM) and the steering angle (LW) a stationary steering angle is retrieved, from which the model steering angle is determined by the stationary steering angle by two times integration and correction via another observer model, a dynamic steering angle is determined, which steering angle, namely the stationary and the dynamic steering angle, over e weighted averaging can be merged.
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