DE102008030667A1 - Motor vehicle features characterizing parameters estimating method, involves activating device for estimating parameters, and determining estimation procedure based on activation of estimation value for associated parameter - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung von Werten von Parametern zur Charakterisierung von Eigenschaften eines Kraftfahrzeugs. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen von derartigen Parametern.The This invention relates to the determination of values of parameters for characterizing properties of a motor vehicle. object In particular, the invention relates to a method and a device for estimating such parameters.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
In modernen Fahrzeugen werden Fahrdynamikregelsysteme eingesetzt, die das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch elektronisch gesteuerte Eingriffe verbessern. Eine derartige Fahrdynamikregelung kann bereits in unkritischen Fahrsituationen eingesetzt werden, um beispielsweise die Agilität des Fahrzeugs zu erhöhen. Besondere Bedeutung haben Fahrdynamikregelsysteme jedoch in kritischen Fahrsituationen, in denen sie die Sicherheit durch eine elektronisch gesteuerte Stabilisierung des Fahrzeugs erhöhen.In Modern vehicles are used vehicle dynamics control systems, the the handling of the vehicle by electronically controlled interventions improve. Such a vehicle dynamics control can already in uncritical Driving situations are used, for example, the agility of the vehicle. Driving dynamics control systems are of particular importance however, in critical driving situations where they are safety by an electronically controlled stabilization of the vehicle increase.
Fahrdynamikregelungen basieren üblicherweise auf dem Vergleich des Fahrzeugverhaltens mit einem gewünschten Fahrzeugverhalten. Das tatsächliche Fahrzeugverhalten wird anhand von Größen charakterisiert, die mithilfe von Sensoren gemessen werden. Das gewünschte Fahrzeugverhalten wird in der Regel anhand eines Fahrzeugmodells bestimmt, welches das Fahrverhalten des Fahrzeugs zumindest näherungsweise beschreibt. Die Anpassung eines Fahrzeugmodells an ein bestimmtes Fahrzeug bzw. einen bestimmten Fahrzeugtyp erfolgt anhand von Parametern des Modells, die an das Fahrzeug angepasst werden.vehicle dynamics control are usually based on the comparison of vehicle behavior with a desired vehicle behavior. The actual Vehicle behavior is characterized by size, which are measured by sensors. The wished Vehicle behavior is usually based on a vehicle model determines which the driving behavior of the vehicle at least approximately describes. The adaptation of a vehicle model to a specific one Vehicle or a specific vehicle type is based on parameters of the model, which are adapted to the vehicle.
Hierzu wird oftmals ein umfangreiches Fahrprogramm mit vorgegebenen Fahrmanövern durchgeführt, bei denen Messdaten aufgezeichnet werden, die nach Abschluss des Fahrprogramms zur Offline-Identifikation der Parameter herangezogen werden. Bei konstruktiven Veränderungen am Fahrzeug muss dieses Vorgehen in der Regel wiederholt werden, um die Modellparameter an die Veränderungen anzupassen. Zudem verändern sich Parameter auch im Betrieb des Kraftfahrzeugs beispielsweise aufgrund von Verschleiß. Eine Anpassung der Parameter während des Lebenszyklus des Fahrzeugs durch ein Fahrprogramm ist allerdings praktisch nicht wirtschaftlich umsetzbar, so dass eine derartige Anpassung in der Regel nicht durchgeführt wird. Dies führt dazu, dass die eingesetzten Fahrzeugmodelle das Fahrzeugverhalten mit einer sicher verringernden Genauigkeit wiedergeben.For this is often an extensive driving program with predetermined driving maneuvers carried out in which measurement data is recorded, after completion of the driving program for offline identification of the Parameters are used. For constructive changes on the vehicle this procedure must be repeated as a rule, to adapt the model parameters to the changes. In addition, parameters also change during operation of the motor vehicle for example due to wear. An adaptation the parameter during the life cycle of the vehicle a driving program is, however, practically not economically feasible, so that such customization is not usually done becomes. This leads to the vehicle models used the vehicle behavior with a sure decreasing accuracy play.
Aus
der
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verlässlichkeit bei der Ermittlung von Schätzwerten für Modellparameter zu erhöhen.It It is an object of the present invention to provide reliability in the determination of estimates for model parameters to increase.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 and by a device having the features of the claim 15 solved. Embodiments of the method and the device are in the dependent claims specified.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Schätzen von Parametern zur Charakterisierung von Fahrzeugeigenschaften in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, bei dem
- – wenigstens zwei Fahrsituationen vorgegeben werden, wobei den Fahrsituationen jeweils eine Schätzeinrichtung zum Schätzen eines der Parameter zugeordnet wird,
- – festgestellt wird, dass eine erste vorgegebene Fahrsituation vorliegt, woraufhin die der ersten Fahrsituation zugeordnete Schätzeinrichtung aktiviert wird, und
- – die Schätzeinrichtung aufgrund der Aktivierung einen Schätzwert für den zugehörigen Parameter anhand eines Schätzverfahrens bestimmt.
- At least two driving situations are predefined, wherein the driving situations are each assigned an estimating device for estimating one of the parameters,
- It is determined that a first predetermined driving situation exists, whereupon the estimation device associated with the first driving situation is activated, and
- - the estimator determines, based on the activation, an estimated value for the associated parameter using an estimation method.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Schätzen von Parametern zur Charakterisierung von Fahrzeugeigenschaften vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst wenigstens zwei Schätzeinrichtungen zum Schätzen eines der Parameter, wobei den Schätzeinrichtungen jeweils eine von mehreren vorgegebenen Fahrsituationen zugeordnet ist. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Überwachungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, festzustellen, dass eine erste vorgegebene Fahrsituation vorliegt und ein der ersten Fahrsituation zugeordnete Schätzeinrichtung aufgrund der Feststellung zu aktivieren. Die Schätzeinrichtung ist dazu ausgebildet, aufgrund der Aktivierung einen Schätzwert für den zugehörigen Parameter anhand eines Schätzverfahrens zu bestimmen.According to one Another aspect of the invention is an apparatus for estimating proposed parameters for the characterization of vehicle characteristics. The device comprises at least two estimators for estimating one of the parameters, the estimators each assigned to one of several predetermined driving situations is. In addition, the device comprises a monitoring device, which is designed to determine that a first predetermined Driving situation exists and assigned to the first driving situation Estimate to activate due to the finding. The estimating device is designed to be based on Activation an estimate for the associated Determine parameters using an estimation method.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mehrere Schätzeinrichtungen vorgesehen sind, die jeweils Schätzwerte für einen Parameter bestimmen. Hierdurch werden die zuvor genannten Probleme vermieden, die entstehen, wenn Schätzwerte für mehrere Parameter in einer einzigen Schätzeinrichtung ermittelt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass den Schätzeinrichtungen jeweils eine Fahrsituation zugeordnet ist, in der die entsprechende Schätzeinrichtung Schätzwerte für den zugehörigen Parameter ermittelt. Durch eine geeignete Zuordnung von Fahrsituationen kann dabei erreicht werden, dass ein bestimmter Parameter in einer Fahrsituation geschätzt wird, in der dies besonders gut möglich ist. So kann für einen Parameter beispielsweise eine Fahrsituation existieren, in der sein Einfluss auf das Fahrverhalten besonders groß ist. Diese Fahrsituation kann der Schätzeinrichtung zugeordnet werden, welche Schätzwerte für diesen Parameter bestimmt.One Advantage of the invention is that several estimators are provided, the respective estimates for a Determine parameters. This will solve the above problems avoided, which arise when estimates for several parameters are determined in a single estimator. Another advantage is that the estimators each associated with a driving situation in which the corresponding Estimated Estimates for the associated parameter determined. By a suitable assignment Of driving situations can be achieved, that a certain Parameter is estimated in a driving situation in which This is especially possible. So can for one Parameters, for example, a driving situation exist in the be Influence on the driving behavior is particularly large. These Driving situation can be assigned to the estimator, which estimates for this parameter.
Vorzugsweise werden den Schätzeinrichtungen unterschiedliche Fahrsituationen zugeordnet. Dies führt dazu dass Schätzeinrichtungen nicht gleichzeitig aktiviert sind.Preferably the estimators have different driving situations assigned. This leads to the fact that treasures not activated at the same time.
In einer Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass festgestellt wird, dass die erste Fahrsituation beendet ist, während die der ersten Fahrsituation zugeordnete Schätzeinrichtung aktiviert ist, woraufhin die erste Schätzeinrichtung deaktiviert wird.In An embodiment is therefore provided that determined is that the first driving situation is finished while the estimation device associated with the first driving situation is activated, whereupon the first estimator deactivated becomes.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorliegen einer Fahrsituation festgestellt wird, wenn eine vorgegebene Größe einen Wert in einem vorgegebenen ersten Intervall annimmt.A further embodiment of the method and the device is characterized characterized in that the presence of a driving situation detected when a given size is a value in assumes a predetermined first interval.
Eine Beendigung einer Fahrsituation kann dann festgestellt werden, wenn die Werte der vorgegebenen Größe ein zweites Intervall verlassen. Das zweite Intervall kann dem ersten entsprechen. Es kann sich jedoch auch von dem ersten Intervall unterscheiden, um beispielsweise eine Hysterese einzuführen, die ein fortwährendes Umschwingen verhindert, wenn die Größe Werte im Bereich einer Grenze des ersten Intervalls aufweist.A Termination of a driving situation can be determined then, if the values of the given size are a second interval leave. The second interval may correspond to the first one. It However, it can also differ from the first interval to For example, to introduce a hysteresis that is a perpetual one Swinging prevents when the size values in the Area of a boundary of the first interval has.
Die vorgegebene Größe kann vorzugsweise mittels eines Sensors des Kraftfahrzeugs gemessen werden oder aus einer gemessenen Größe abgeleitet werden, so dass das Vorliegen der Fahrsituation im Betrieb des Kraftfahrzeugs festgestellt werden kann. Insbesondere kann es sich bei der vorgegebenen Größe um eine Fahrzustandsgröße, wie etwa die Gierrate oder die Querbeschleunigung, oder eine aus einer Fahrzustandsgröße abgeleitete Größe handeln. Darüber hinaus kann zur Feststellung des Vorliegens einer der vorgegebenen Fahrsituationen auch ein Vergleich mehrerer Größen mit zugeordneten Schwellenwerten vorgesehen sein. Hierdurch können Fahrsituationen sehr differenziert beziehungsweise besonders präzise vorgegeben werden.The given size can preferably by means of a Sensors of the motor vehicle are measured or from a measured Size are derived, so that the presence the driving situation in the operation of the motor vehicle are detected can. In particular, it may be at the given size by a driving state quantity, such as the yaw rate or the lateral acceleration, or one of a driving state quantity Derive derived size. Furthermore can be used to determine the presence of one of the given driving situations also a comparison of several sizes with associated Thresholds be provided. This allows driving situations be given very differentiated or particularly precise.
Parameter zur Charakterisierung von Fahrzeugeigenschaften sind üblicherweise mit einem bestimmten Fahrzeugmodell verknüpft, in dem sie die entsprechende Eigenschaft quantifizieren. Dementsprechend sieht eine Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung vor, dass die Schätzeinrichtungen Schätzwerte der zugehörigen Parameter jeweils unter Zugrundelegung eines Fahrzeugmodells nach Maßgabe wenigstens einer mittels eines Fahrzeugsensors gemessenen Größe ermitteln.parameter for characterizing vehicle characteristics are common linked to a specific vehicle model in which they are quantify the corresponding property. Accordingly sees an embodiment of the method and the device ago that the estimators estimated the associated parameters in each case on the basis of a vehicle model in accordance with at least one means determine a measured size of a vehicle sensor.
Bei dem zu Grunde gelegten Fahrzeugmodell handelt es sich vorzugsweise um das Fahrzeugmodell, in dem die Schätzwerte der Parameter verwendet werden sollen. Hierdurch wird eine realistische Schätzung der Parameter gewährleistet. Ist beispielsweise vorgesehen, Schätzwerte für die Parameter eines Fahrzeugmodells zu schätzen, das bei einer Fahrdynamikregelung herangezogen wird, so wird dieses Fahrzeugmodell auch in den Schätzeinrichtungen verwendet.at The underlying vehicle model is preferably to the vehicle model, in which the estimates of the parameters should be used. This will provide a realistic estimate of Parameter ensured. Is provided, for example, Estimates for the parameters of a vehicle model appreciated in a vehicle dynamics control becomes, so this vehicle model is also in the estimators used.
Die Erfindung kann dazu verwendet werden, Parameter in der Entwicklungsphase eines Kraftfahrzeugs zu schätzen, um den Entwicklungsaufwand zu reduzieren.The Invention can be used to design parameters of a motor vehicle to estimate the development effort to reduce.
In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Schätzwerte für die Parameter während eines Normalbetriebs des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.In an alternative embodiment of the method and the device it is envisaged that the estimates for the Parameter during normal operation of the motor vehicle be determined.
Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht es die Erfindung insbesondere, die Parameter an veränderte Bedingungen anzupassen. Änderungen der Parameter können sich dabei beispielsweise aufgrund von Verschleiß ergeben, gleichfalls hängt der Wert verschiedener Parameter von den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs ab.in the Normal operation of the motor vehicle enables the invention in particular, to adapt the parameters to changed conditions. amendments the parameters may be, for example, due to Wear, the value also depends various parameters of the operating conditions of the motor vehicle from.
Eine Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung beinhaltet, dass wenigstens eine Schätzeinrichtung für die Ermittlung eines Schätzwerts für den zugehörigen Parameter ein Schätzverfahren ausführt, das eine Ausführung eines rekursiven Optimierungsalgorithmus umfasst.A Further development of the method and the device includes that at least one estimator for the determination an estimate for the associated Parameter performs an estimation method that has a Execution of a recursive optimization algorithm includes.
Ein rekursiver Algorithmus zeichnet sich insbesondere durch einen geringeren Ressourcenbedarf aus. Hierdurch kann der Algorithmus auch in einer Recheneinrichtung mit beschränkter Rechenkapazität ausgeführt werden. Dies ist vor allem für die Verwendung im Normalbetrieb des Fahrzeugs vorteilhaft, da der Algorithmus in diesem Fall in einem Steuergerät des Fahrzeugs ausgeführt wird, das in der Regel relativ beschränkte Ressourcen aufweist.One Recursive algorithm is characterized in particular by a lower Resource requirement. This also allows the algorithm to work in one Computer with limited computing capacity be executed. This is especially for the Use in normal operation of the vehicle advantageous because of the algorithm executed in this case in a control unit of the vehicle which usually has relatively limited resources.
Eine verbundenen Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass der rekursive Optimierungsalgorithmus als ein Recursive-Least-Square-Algorithmus ausgebildet ist, bei dem optional ein Vergessensfaktor berücksichtigt wird, mit dem der Einfluss von zurückliegenden Werten der gemessenen Größe auf die Berechnung eingestellt werden kann.A connected embodiment is characterized in that the recursive Optimization algorithm as a recursive least-square algorithm is formed, optionally considered in the forgetting factor with which the influence of past values of the measured size adjusted to the calculation can be.
Mittels des Vergessensfaktors lässt sich der Recursive-Least-Square-Algorithmus (RLS-Algorithmus) insbesondere derart parametrieren, dass ein besonders genauer Schätzwert erhalten wird oder dass der Algorithmus besonders schnell konvergiert.through The forgetting factor is the Recursive Least Square algorithm (RLS algorithm) in particular parameterize such that a particular exact estimate is obtained or that the algorithm converged very fast.
Ferner kann mittels des Vergessensfaktors beeinflusst werden, in welchem Maße der Algorithmus auf Veränderungen des Parameters reagiert. Da sich die Parameter während ihrer Identifizierung in der Entwicklungsphase des Fahrzeugs nicht verändern, wird der Vergessensfaktor vorzugsweise derart gewählt, dass zurückliegende Werte maximalen Einfluss haben, wenn der Algorithmus in der Entwicklungsphase eingesetzt wird.Further can be influenced by the forgetting factor in which Measures the algorithm for changes in the parameter responding. As the parameters change during their identification do not change in the development phase of the vehicle, the forgetting factor is preferably chosen such that that past values have maximum influence when the algorithm is used in the development phase.
Im Normalbetrieb des Fahrzeugs ist es hingegen wünschenswert, Änderungen der Parameter zu berücksichtigen. Daher zeichnet sich eine Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung dadurch aus, dass der Einfluss von zurückliegenden Werten der gemessenen Größe kleiner als der maximale Einfluss ist, wenn die Schätzwerte während des Normalbetriebs des Fahrzeugs ermittelt werden.in the Normal operation of the vehicle, however, it is desirable changes to consider the parameter. Therefore, one stands out Embodiment of the method and the device characterized from that the influence of past values of the measured Size is less than the maximum impact, though the estimates during normal operation of the Vehicle be determined.
In üblichen Fahrdynamikregelsystemen wird häufig ein lineares Einspurmodell zur Beschreibung des Fahrzeugverhaltens herangezogen. In dem linearen Einspurmodell enthaltene Parameter, die einen wesentlichen Einfluss auf das Fahrzeugverhalten haben, sind die vordere und hintere Schräglaufsteifigkeit.In usual Vehicle dynamics control systems often become a linear single-track model used to describe the vehicle behavior. In the linear Single-track model included parameters that have a significant impact on the vehicle behavior, are the front and rear slip stiffness.
Eine Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung beinhaltet daher, dass es sich bei einem Parameter um eine Schräglaufsteifigkeit des Kraftfahrzeugs handelt.A Embodiment of the method and the device includes therefore, that one parameter is a skew stiffness of the motor vehicle.
Die vordere und hintere Schräglaufsteifigkeit sind über den so genannten Eigenlenkgradient des Kraftfahrzeugs miteinander verknüpft. Daher sieht eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung vor, dass es sich bei einem weiteren Parameter um einen Eigenlenkgradienten des Kraftfahrzeugs handelt.The Front and rear skew stiffness are over the so-called self-steering gradient of the motor vehicle with each other connected. Therefore, another embodiment provides of the method and the device that it is another Parameter is a self-steering gradient of the motor vehicle.
Der Eigenlenkgradient wird insbesondere zur Beschreibung der Fahrzeugeigenschaften in stationären Fahrsituationen herangezogen, während die Schräglaufsteifigkeiten die Fahrzeugeigenschaften auch in dynamischen Fahrsituationen charakterisieren. Aus diesem Grund ist einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzeinrichtung zum Bestimmen eines Schätzwerts für die Schräglaufsteifigkeit in einer Fahrsituation mit höherer Dynamik aktiviert wird als die Schätzeinrichtung zum Bestimmen eines Schätzwerts für den Eigenlenkgradienten.Of the Self-steering gradient is used in particular to describe the vehicle characteristics used in stationary driving situations while the skew stiffeners the vehicle features as well characterize in dynamic driving situations. For this reason is an embodiment of the method and the device thereby characterized in that the estimating means for determining an estimate of the skew stiffness is activated in a driving situation with higher dynamics as the estimating means for determining an estimated value for the self-steering gradient.
Nachdem die vordere und hintere Schräglaufsteifigkeit über den Eigenlenkgradienten miteinander verknüpft sind, kann eine Schräglaufsteifigkeit berechnet werden, wenn die andere Schräglaufsteifigkeit und der Eigenlenkgradient bekannt sind. Dies wird in einer Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung genutzt, bei der die ermittelten Schätzwerte für die Schräglaufsteifigkeit und den Eigenlenkgradienten herangezogen werden, um einen Schätzwert für eine weitere Schräglaufsteifigkeit zu bestimmen.After the front and rear skew stiffnesses are linked together via the self-steering gradient, a skew stiffness can be calculated if the other skew stiffness and the self-steering gradient are known. This is used in a development of the method and the device, in which the ascertained values for the skew stiffness and the self-steering gradient are used to determine an estimate for a further skew stiffness.
Wie zuvor beschrieben, können die ermittelten Schätzwerte innerhalb des Fahrzeugs weiterverwendet werden, insbesondere zur Durchführung einer Fahrdynamikregelung. Ferner können die Schätzwerte bei Veränderungen angepasst werden, wenn die Schätzung im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird.As previously described, the estimated values be reused within the vehicle, in particular for Implementation of a vehicle dynamics control. Furthermore, can the estimates are adjusted for changes, if the estimate in normal operation of the motor vehicle is performed.
In diesem Zusammenhang beinhaltet eine Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung, dass die Schätzwerte der Parameter in einem nicht-flüchtigen Speicher des Kraftfahrzeugs gespeichert werden, und dass ein gespeicherter Wert aktualisiert wird, wenn sich der Schätzwert gegenüber dem gespeicherten Wert verändert.In This context includes an embodiment of the method and the device that estimates the parameters stored in a non-volatile memory of the motor vehicle and that a stored value is updated when the estimated value compared to the stored Value changed.
Darüber hinaus wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Softwarecodeabschnitte mit Anweisungen zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor beschrieben Art auf einem Prozessor umfasst. Bei dem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Mikroprozessor in einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs handeln.About that In addition, a computer program is provided, the software code sections with instructions to carry out a procedure previously described type on a processor includes. In the processor can it is in particular a microprocessor in a control unit act of the motor vehicle.
Die zuvor genannten und weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung werden auch anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden.The previously mentioned and other advantages, special features and functional Further developments of the invention are also based on the embodiments clearly, which will be described below with reference to the figures become.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Von den Figuren zeigt:From the figures shows:
Darstellung von AusführungsbeispielenRepresentation of embodiments
In
Die
bei der Gierratenregelung herangezogene Regelgröße
ist die Gierrate ψ . des Fahrzeugs
Grundsätzlich kann zur Berechnung des Referenzwerts Δψ .ref der Gierrate jedes Fahrzeugmodell herangezogen werden. Beispielhaft wird im vorliegenden Fall von einem linearen Einspurmodell ausgegangen, in dem das Fahrzeugverhalten durch die folgenden Bewegungsgleichungen beschrieben wird: In principle, for calculating the reference value Δψ. ref the yaw rate of each vehicle model are used. By way of example, in the present case, a linear single-track model is assumed, in the vehicle behavior is described by the following equations of motion:
Hierbei
bezeichnet Δψ . die Gierrate des Fahrzeugs
- m:
- Masse des Fahrzeugs
101 - Θ:
- Trägheitsmoment
des Fahrzeugs
101 bezüglich seiner Hochachse (Gierachse) - lf:
- in Fahrzeuglängsrichtung gemessener Abstand zwischen dem Fahrzeugschwerpunkt und der Vorderachse
- lr:
- in Fahrzeuglängsrichtung gemessener Abstand zwischen dem Fahrzeugschwerpunkt und der Hinterachse
- cf:
- Schräglaufsteifigkeit der Vorderachse
- cr:
- Schräglaufsteifigkeit der Hinterachse
- m:
- Mass of the vehicle
101 - Θ:
- Moment of inertia of the vehicle
101 with respect to its vertical axis (yaw axis) - l f :
- measured in the vehicle longitudinal direction distance between the vehicle's center of gravity and the front axle
- lr :
- measured in the vehicle longitudinal direction distance between the vehicle center of gravity and the rear axle
- c f :
- Slip stiffness of the front axle
- c r :
- Slip stiffness of the rear axle
Anhand
der Gleichungen (1) und (2) werden in der Berechnungseinrichtung
Die
zur Berechnung der Referenzgierrate ψ .ref erforderliche
Fahrzeuggeschwindigkeit ν wird mit geeigneten Sensoren
des Fahrzeugs erfasst, beispielsweise mit an den Rädern
angeordneten Raddrehzahlsensoren. Darüber hinaus ist ein
Lenkwinkelsensor vorgesehen, um den Radeinschlagswinkel δ zu
bestimmen. Der Lenkwinkelsensor kann beispielsweise im Lenkstrang
des Fahrzeugs
Die
Parameter des linearen Einspurmodells verändern sich während
des Betriebs des Fahrzeugs
Die Schräglaufsteifigkeiten cf, cr der Vorder- und Hinterachse verändern sich ebenfalls während des Betriebs des Fahrzeugs, beispielsweise in Abhängigkeit von Art und Zustand der montierten Reifen. Ferner ändern sich auch die Fahrwerkseigenschaften während des Lebenszyklus eines Fahrzeugs aufgrund von Verschleißerscheinungen, woraus ebenfalls Veränderungen der Schräglaufsteifigkeit resultieren.The skew stiffnesses c f , c r of the front and rear axles also change during operation of the vehicle, for example, depending on the type and condition of the mounted tires. Furthermore, the chassis characteristics also change during the life cycle of a vehicle due to wear, which also results in changes in the skew stiffness.
Für
die Schräglaufsteifigkeiten cf,
cr werden Schätzwerte verwendet,
die mittels einer Einrichtung ermittelt werden, die in
Die
Schätzeinrichtung kann in der Entwicklungsphase des Fahrzeugs
Bei der Recheneinrichtung kann es sich um das Steuergerät handeln, welches auch die Fahrdynamikregelung ausführt. Gleichfalls kann auch eine weitere Recheneinrichtung vorgesehen werden, die analog zu dem Steuergerät mit einem Mikroprozessor zur Ausführung von Berechnung ausgestaltet ist. Die Loopzeit kann sich jedoch von der des Steuergeräts unterscheiden. Um dem Steuergerät die ermittelten Schätzwerte in dieser Ausgestaltung zugänglich machen zu können, ist die Recheneinrichtung mit dem Steuergerät verbunden.at the computing device may be the controller, which also carries out the vehicle dynamics control. Likewise can also be provided a further computing device, the analogous to the control unit with a microprocessor for Execution of calculation is designed. The loop time can however, differ from that of the controller. Around the control unit, the estimated values in to make accessible to this embodiment, the computing device is connected to the control unit.
Die
in
Die
Fahrsituationen werden anhand von Intervallen einer oder mehrerer
Messgrößen oder hieraus abgeleiteter Größen
definiert, und eine Überwachungseinheit
In der vorliegenden Ausgestaltung wird zwischen Fahrsituationen mit einem stationären Fahrzeugverhalten und Fahrsituationen mit einem dynamischen Fahrzeugverhalten unterschieden. Zur Definition dieser Fahrsituationen wird die Gierbeschleunigung ψ .. herangezogen. Diese wird durch Differentiation aus dem mittels des Gierratensensors erfassten Gierratensignal ψ .Sensor berechnet, kann aber ebenso mittels eines entsprechenden Sensors direkt erfasst werden. Als stationäre Fahrsituationen werden solche Fahrsituationen definiert, in denen die Gierbeschleunigung ψ kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ψ ..stat ist, d. h., in denen ψ .. < ψ ..stat gilt. Als dynamische Fahrsituationen werden solche Fahrsituationen definiert, in denen die Gierbeschleunigung nicht kleiner als der Schwellenwert ψ ..stat ist, d. h., in denen ψ .. ≥ ψ ..stat gilt. Um ein häufiges Umschwingen zu verhindern, wenn die Gierbeschleunigung ψ .. im Grenzbereich liegt, kann noch eine Hysterese eingefügt werden.In the present embodiment, a distinction is made between driving situations with a stationary vehicle behavior and driving situations with a dynamic vehicle behavior. The yaw acceleration ψ .. is used to define these driving situations. This is determined by differentiation from the yaw rate signal ψ detected by means of the yaw rate sensor. Sensor calculated, but can also be detected directly by means of a corresponding sensor. Stationary driving situations are defined as those driving situations in which the yaw acceleration ψ is smaller than a predefined threshold value ψ .. stat , ie, in which ψ .. <ψ .. stat . Dynamic driving situations are defined as those driving situations in which the yaw acceleration is not smaller than the threshold value ψ .. stat , ie, in which ψ .. ≥ ψ .. stat . In order to avoid a frequent swing when the yaw acceleration ψ .. is in the limit range, a hysteresis can be added.
In
einer Ausgestaltung wird zur Definition von stationären
Fahrsituationen zusätzlich die Querbeschleunigung ay des Fahrzeugs
Darüber
hinaus kann der Eigenlenkgradient EG während einer Geradeausfahrt
nicht ermittelt werden, sondern nur während einer stationären
Kurvenfahrt. Daher wird im Hinblick auf die Aktivierung der Schätzeinrichtung
Auch
in Bezug auf den Vergleich der Querbeschleunigung ay und
der erfassten Gierrate ψ .Sensor mit den Schwellenwerten
in der Überwachungseinrichtung
Bei
stationären Kurvenfahrten ist die Schätzeinrichtung
Die
Schätzeinrichtung
In Gleichung (3) bezeichnet l den Radstand des Fahrzeugs, d. h., den Abstand zwischen der Vorderachse und der Hinterachse, gemessen entlang der Fahrzeuglängsrichtung. Ferner gilt für den Eigenlenkgradienten EG auch In Equation (3), l denotes the wheelbase of the vehicle, that is, the distance between the front axle and the rear axle measured along the vehicle's longitudinal direction. Furthermore, the self steering gradient EG also applies
Zur
Ermittlung des Schätzwerts für den Eigenlenkgradienten
EG wird Gleichung (3) herangezogen, und es werden die Werte für
den Radeinschlagswinkel δ, die Gierrate ψ . und die Fahrzeuggeschwindigkeit ν verwendet,
die mit den zuvor beschriebenen Sensoren erfasst werden. Bei dem
Radstand l han delt es sich um einen unveränderlichen Parameter
des Fahrzeugs
Vorzugsweise
berechnet die Schätzeinrichtung
Die
Schätzeinrichtung
Zur
Ermittlung der Schräglaufsteifigkeiten cf und
cr verwendet die Schätzeinrichtung
Mittels des Optimierungsalgorithmus wird ein Parameter des verwendeten Fahrzeugmodells – d. h. im vorliegenden Fall: des linearen Einspurmodells – derart angepasst, dass das Fahrzeugmodell das Fahrzeugverhalten bestmöglich im Sinne eines bestimmten Kriteriums beschreibt, das spezifisch für den eingesetzten Optimierungsalgorithmus ist.through of the optimization algorithm becomes a parameter of the used vehicle model - d. H. in the present case: the linear one-track model - such adjusted that the vehicle model the best possible vehicle behavior in the sense of a particular criterion that describes specifically for the optimization algorithm used.
Bei
dem zu optimierenden Parameter handelt es sich in einer Ausgestaltung
um die vordere Schräglaufsteifigkeit cf.
Diese ist über Gleichung (4) mit in der hinteren Schräglaufsteifigkeit
cr verknüpft, so dass unter Verwendung
des in der Schätzeinrichtung
Bei
der Ausgestaltung der Schätzeinrichtung
Bei
dem in der Schätzeinrichtung
Mit λ ist
ein Vergessensfaktor bezeichnet, mit dem beeinflusst werden kann,
in welchem Maße Abweichungen Δψ .(i), die in zurückliegenden
Schritten berechnet worden sind, berücksichtigt werden.
Nachdem sich die Schräglaufsteifigkeiten cf und
cr während einer Schätzperiode
im Wesentlichen nicht ändern, wird der Vergessensfaktor λ vorzugsweise
so gewählt, dass die in zurückliegenden Schritten
berechneten Abweichungen Δψ .(i) berücksichtigt werden.
In welchem Maße dies geschieht, kann sich je nach Einsatzgebiet
unterscheiden. Wenn der Algorithmus in der Entwicklungsphase verwendet
wird, um die Schräglaufsteifigkeiten cf und
cr erstmals zu identifizieren, dann ist
es zweckmäßig zurückliegende Werte in
größtmöglichem Maße zu berücksichtigen,
da sich die Schräglaufsteifigkeiten cf und
cr während der Identifizierung
nicht verändern. Wird der Algorithmus im Normalbetrieb
des Fahrzeugs
Zur Berechnung des Gradienten Δψ .(i)/dcf werden anhand des in den Gleichungen (1) und (2) angegebenen Gleichungssystems zur Beschreibung des linearen Einspurmodells zwei Gierratenwerte ψ .1(i) und ψ .2(i) unter Heranziehung der Werte cf(i – 1) und cr(i – 1) berechnet, die im vorangegangenen Schritt berechnet worden sind. Im ersten Iterationsschritt werden geeignete Startwerte zugrunde gelegt. Die Berechnung erfolgt mittels des oben erwähnten numerischen Integrationsverfahrens. Zur Berechnung des ersten Wertes ψ .1(i) wird in den Gleichungen für die vordere Schräglaufsteifigkeit der Wert cf,l(i) = cf(i – 1) – δcf eingesetzt; zur Berechnung des zweiten Wertes ψ .2(i) wird für die vordere Schräglaufsteifigkeit der Wert cf,2(i) = cf(i – 1) + δcf eingesetzt. Die hintere Schräglaufsteifigkeit wird nicht variiert, sondern in beiden Fällen wird der Wert cr(i – 1) verwendet. Die Größe δcf hat dabei einen konstanten Wert, der viel kleiner ist als der Wert der Schräglaufsteifigkeit cf. Der Gradient wird aus den zwei Gierratenwerten ψ .1(i) und ψ .2(i) gemäß der Gleichung berechnet, was einer Näherung des Gradienten entspricht.For the calculation of the gradient Δψ. (I) / dc f , two yaw rate values ψ are calculated on the basis of the equation system given in equations (1) and (2) to describe the linear one-track model. 1 (i) and ψ. 2 (i) using the values c f (i-1) and c r (i-1) calculated in the previous step. The first iteration step is based on suitable starting values. The calculation is carried out by means of the above-mentioned numerical integration method. To calculate the first value ψ. 1 (i), the values for the front skew stiffness are c f, l (i) = c f (i-1) -δ c f ; to calculate the second value ψ. 2 (i), the value for the front skew stiffness is c f, 2 (i) = c f (i-1) + δc f . The rear skew stiffness is not varied but in both cases the value c r (i-1) is used. The size δ c f has a constant value which is much smaller than the value of the skew stiffness c f . The gradient becomes from the two yaw rate values ψ. 1 (i) and ψ. 2 (i) according to the equation calculated, which corresponds to an approximation of the gradient.
Unter Verwendung des Gewichtungsfaktors Q(i) wird der Verstärkungsfaktor K(i) berechnet. Für diesen gilt: Using the weighting factor Q (i), the gain K (i) is calculated. For this applies:
Mittels
des Verstärkungsfaktors K(ti) wird
ein vorläufiger Schätzwert cf'(i)
für die vordere Schräglaufsteifigkeit im i-ten
Iterationsschritt aus der im vorangegangenen (i – 1)-ten
Iterationsschritt ermittelten vorderen Schräglaufsteifigkeit
sowie aus der aktuellen Gierratenabweichung Δψ .(i) berechnet.
Dies geschieht gemäß der folgenden Gleichung:
Zur
Berechnung der Gierratenabweichungen Δψ .(i) wird die in der
Berechnungseinrichtung
Nachdem
mithilfe von Gleichung (9) der vorläufige Schätzwert
cf'(i) ermittelt worden ist, wird dieser
von der Schätzeinrichtung
Die
vorläufigen Schätzwerte cf'(i)
und cr'(i) werden von der Schätzeinrichtung
Die
vorgegebenen Minimal- und Maximalwerte begrenzen den Bereich physikalisch
sinnvoller beziehungsweise realisierbarer Werte der Schräglaufsteifigkeiten.
Durch die in der Begrenzungseinrichtung
Die
von der Begrenzungseinrichtung
Nach
der Ermittlung von stabilen Schätzwerten werden diese insbesondere
im Fahrdynamikregelsystem des Fahrzeugs
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgegangenen Darstellung im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ bzw. beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen; insbesondere ist die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt.Even though the invention in the drawings and the previous illustration has been described in detail, the illustrations are illustrative or by way of example and not limitation; In particular, the invention is not explained to those Embodiments limited.
So
kann in der Schätzeinrichtung
Ferner
kann in der Schätzeinrichtung
Hieraus wird der Verstärkungsfaktor K'(i) berechnet, für den gilt: From this, the gain K '(i) is calculated, for which:
Ein
Schätzwert für den Eigenlenkgradienten ergibt
sich im i-ten Iterationsschritt aus der folgenden Gleichung:
Die
in die Berechnung der Gierratenabweichung Δψ .(i) eingehende
Referenzgierrate ψ .ref(i) wird hier – anders
als bei dem RLS-Algorithmus, der in der Schätzeinrichtung
In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen von mehreren in den Patentansprüchen genannten Einheiten beziehungsweise Einrichtungen ausführen.In the terms used in the claims, such as "comprising", "comprise", "include", "contain" and the like other elements or steps are not enough. The use of the indefinite Article does not exclude a majority. A single one Device may have the functions of several in the claims execute listed units or facilities.
Ein Computerprogramm kann durch ein geeignetes Medium bereitgestellt werden, beispielsweise ein optisches oder festes Speichermedium, das auch zusammen mit oder als Teil weiterer Hardwareeinrichtungen bereitgestellt werden kann. Gleichermaßen kann ein Computerprogramm auch in anderer Weise, etwa über das Internet oder ein anderes Kommunikationssystem, verfügbar gemacht werden.One Computer program can be provided by a suitable medium be an optical or fixed storage medium, for example, that also provided with or as part of other hardware devices can be. Similarly, a computer program can too in another way, such as the Internet or another Communication system, be made available.
In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.In The references given in the claims are not as limitations on the means and steps used to watch.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - WO 2007/060134 A1 [0005] - WO 2007/060134 A1 [0005]
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