DE102011077108A1

DE102011077108A1 - Method for estimation of lateral acceleration of motor vehicle, involves determining rough estimation value for lateral acceleration as function of longitudinal acceleration and yaw rate of vehicle

Info

Publication number: DE102011077108A1
Application number: DE201110077108
Authority: DE
Inventors: Andreas Erban; Gero Nenninger; Jasper-Jeen Jeninga; Ulrich Laible
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-12-13

Abstract

The method involves determining a rough estimation value for a lateral acceleration as a function of longitudinal acceleration and yaw rate of a vehicle. A threshold value is determined for the lateral acceleration as a function of the longitudinal acceleration and the yaw rate. The rough estimation value and threshold value, that correspond to a minimum of the absolute amount, are outputted as an estimate for the lateral acceleration of the vehicle. An independent claim is included for a control device with a motor vehicle lateral acceleration estimation medium.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung der Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for estimating the lateral acceleration of a motor vehicle, and to an apparatus for carrying out the method.

Die meisten zurzeit hergestellten Kraftfahrzeuge der Mittel- und Oberklasse sind mit einem Fahrdynamikregelsystem ausgestattet. Ein bekannter Typ ist beispielsweise das so genannte „Elektronische Stabilitäts-Programm“ (ESP). Solche Fahrdynamikregelsysteme verbessern die Fahrsicherheit, indem sie in kritischen Fahrsituationen, in denen sich das Fahrzeug im physikalischen Grenzbereich bewegt, automatisch in den Fahrbetrieb eingreifen. Dabei wird in der Regel die Gierrate oder der Schwimmwinkel des Fahrzeugs geregelt. Im Falle einer zu hohen Regelabweichung wird üblicherweise ein automatischer Brems- oder Lenkeingriff durchgeführt.Most of the mid and high end cars currently produced are equipped with a vehicle dynamics control system. One known type is, for example, the so-called "Electronic Stability Program" (ESP). Such vehicle dynamics control systems improve driving safety by automatically intervening in driving situations in critical driving situations in which the vehicle moves in the physical boundary region. As a rule, the yaw rate or the slip angle of the vehicle is regulated. In the case of too high control deviation usually an automatic braking or steering intervention is performed.

Bekannte Fahrdynamikregelsysteme umfassen in der Regel wenigstens einen Lenkwinkel-, einen Gierraten- sowie einen Querbeschleunigungssensor zur Überwachung des Fahrzustands. Mit zunehmender Anzahl der im Fahrzeug eingebauten Sensoren steigen sowohl die Kosten als auch die Wahrscheinlichkeit eines Sensordefekts. Wenn einer der Sensoren fehlerhaft ist und möglicherweise falsche Signale liefert, kann die Funktion des Fahrdynamikregelsystems erheblich beeinträchtigt werden. Im schlimmsten Fall können dadurch falsche oder auch gar keine Regeleingriffe ausgelöst und somit die Fahrsicherheit gefährdet werden.Known vehicle dynamics control systems generally include at least one steering angle, a yaw rate and a lateral acceleration sensor for monitoring the driving state. As the number of sensors installed in the vehicle increases, so does the cost and likelihood of sensor failure. If one of the sensors is faulty and possibly gives false signals, the function of the vehicle dynamics control system can be considerably impaired. In the worst case, this can cause false or even no control interventions and thus jeopardize driving safety.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der die Zuverlässigkeit eines Fahrdynamikregelsystems verbessert werden kann.It is an object of the present invention to provide a method and a device with which the reliability of a vehicle dynamics control system can be improved.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Ansprüchen genannten Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the features mentioned in the independent claims. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs aus den Daten einer Sensorik zur Erfassung der Längsgeschwindigkeit v_x und der Gierrate G abzuschätzen, indem für die Querbeschleunigung a_y sowohl ein Roh-Schätzwert a_y ^roh als Funktion der Längsgeschwindigkeit v_x und der Gierrate G, als auch ein Grenzwert a_y ^Grenz als Funktion der Längsgeschwindigkeit v_x und/oder der Gierrate G ermittelt werden, das Minimum aus den Absolutbeträgen von Roh-Schätzwert a_y ^roh und Grenzwert a_y ^Grenz gebildet wird, und derjenige Wert, dessen Absolutbetrag dem gebildeten Minimum entspricht, als Schätzwert für die Querbeschleunigung a_y ^Schätz ausgegeben wird. Die Querbeschleunigung kann somit allein aus der Fahrzeuggeschwindigkeit, den Signalen eines Gierratensensors und optional eines Lenkwinkelsensors ermittelt werden – und dies mit hinreichender Genauigkeit. Im Falle eines defekten Querbeschleunigungssensors ist es somit möglich, die Querbeschleunigung aus den genannten anderen Sensorsignalen zu generieren. Alternativ wäre es auch möglich, vollständig auf einen Querbeschleunigungssensor zu verzichten.According to the invention, it is proposed to estimate the lateral acceleration of a motor vehicle from the data of a sensor system for detecting the longitudinal speed v _x and the yaw rate G, by determining for the lateral acceleration a _y both a raw estimated value a _y ^roh as a function of the longitudinal speed v _x and the yaw rate G, as well as a limit a _y ^limit as a function of the longitudinal velocity v _x and / or the yaw rate G are determined, the minimum of the absolute values of raw estimate a _y ^raw and limit a _y ^{limit is} formed, and that value whose absolute value corresponds to the minimum formed, is output as the estimated value for the lateral acceleration a _y ^estim . The lateral acceleration can thus be determined solely from the vehicle speed, the signals of a yaw rate sensor and optionally a steering angle sensor - with sufficient accuracy. In the case of a defective lateral acceleration sensor, it is thus possible to generate the lateral acceleration from said other sensor signals. Alternatively, it would also be possible to completely dispense with a lateral acceleration sensor.

Als Roh-Schätzwert a_y ^roh dient beispielsweise das Produkt aus der Längsgeschwindigkeit v_x ^roh und der Gierrate G: a_y = v_x·G. Die Gierrate wird dabei vorzugsweise mittels eines Gierratensensors gemessen. Bei stationärer Kurvenfahrt und bei stabilem Fahrzustand ist zu erwarten, dass der so berechnete Roh-Schätzwert a_y ^roh eine gute Abschätzung für die Querbeschleunigung a_y liefert. Wenn sich der Fahrzustand dem fahrdynamischen Grenzbereich nähert, insbesondere wenn der Schwimmwinkel des Fahrzeugs zunimmt, ist der Roh-Schätzwert a_y ^roh dagegen weniger genau und in der Regel größer als die tatsächliche Querbeschleunigung a_y.By way of example, the product of the longitudinal velocity v _x ^raw and the yaw rate G: a _y = v _x · G serves as ^raw estimate a _y ^raw . The yaw rate is preferably measured by means of a yaw rate sensor. In stationary cornering and in a stable driving state, it can be expected that the thus calculated raw estimated value a _y ^{raw will} yield a good estimate for the lateral acceleration a _y . On the other hand, when the driving condition is approaching the dynamic driving limit, particularly when the slip angle of the vehicle is increasing, the raw estimate a _y ^{raw is} less accurate and usually greater than the actual lateral acceleration a _y .

Damit die Querbeschleunigung a_y im fahrdynamischen Grenzbereich nicht systematisch zu hoch geschätzt wird, wird sie vorzugsweise auf einen Grenzwert a_y ^Grenz begrenzt. Wenn der berechnete Roh-Schätzwert betragsmäßig größer ist als der Grenzwert a_y ^Grenz, wird der Schätzwert für die Querbeschleunigung a_y ^Schätz vorzugsweise auf den Grenzwert a_y ^Grenz gesetzt. Der Grenzwert a_y ^Grenz kann grundsätzlich eine obere oder untere Grenze für den Schätzwert a_y bilden.So that the lateral acceleration a _{y is} not systematically overestimated in the dynamic driving limit range, it is preferably limited to a limit value a _y ^limit . If the calculated raw estimated value is greater in magnitude than the limit value a _y ^limit , the estimated value for the lateral acceleration a _y ^{estimation is} preferably set to the limit value a _y ^limit . The limit value a _y ^limit can in principle form an upper or lower limit for the estimated value a _y .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens eine Schätzgröße a_y ^S1, a_y ^S2, ... für die Querbeschleunigung a_y ermittelt, und der Grenzwert a_y ^Grenz aus einer oder mehreren der Schätzgrößen a_y ^S1, a_y ^S2, ... ausgewählt. Eine Schätzgröße ist prinzipiell ein Maß dafür, welche Querbeschleunigung a_y bei den gegebenen Straßenverhältnissen erreicht werden kann, beziehungsweise wie hoch der Reibwert ist. Wenn nur eine Schätzgröße a_y ^S ermittelt wird, ist der Grenzwert a_y ^Grenz vorzugsweise gleich dieser Schätzgröße a_y ^S. Im Falle mehrerer Schätzgrößen a_y ^S1, a_y ^S2, ... wird z. B. diejenige ausgewählt, die betragsmäßig am größten ist. According to a preferred embodiment of the invention, at least one estimated value a _y ^S1, a _y ^S2, ... determined for the lateral acceleration a _y, and the limit value a _y ^limit of one or more of the estimated values a _y ^S1, a _y ^S2, .. . selected. An estimated quantity is in principle a measure of which lateral acceleration a _y can be achieved for the given road conditions, or how high the coefficient of friction is. If only one estimated variable a _y ^{S is} determined, the limit a _y ^{limit is} preferably equal to this estimated variable a _y ^S. In the case of several estimated quantities a _y ^S1 , a _y ^S2 ,... B. selected the one that is the largest in terms of amount.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann als erste Schätzgröße für die absetzbare Querbeschleunigung a_y ^S1 beispielsweise der Absolutbetrag der Längsbeschleunigung |a_x| verwendet werden. Letzerer kann beispielsweise direkt erfasst oder aus der von der Sensorik erfassten Längsgeschwindigkeit v_x ermittelt werden.According to a first embodiment of the invention, as the first estimated variable for the settable lateral acceleration a _y ^S1, for example, the absolute value of the longitudinal acceleration | a _x | be used. The latter can for example be detected directly or determined from the longitudinal velocity v _x detected by the sensor system.

Eine Schätzgröße a_y ^S kann auch von einer Schätzunschärfe Δa_y abhängig sein. Die Schätzunschärfe Δa_y kann als Maß für die Ungenauigkeit der Abschätzung der Querbeschleunigung a_y betrachtet werden. Sie ist vorzugsweise eine Differenz zwischen dem Roh-Schätzwert a_y ^roh und einem Modellschätzwert a_y ^Mod. Der Modellschätzwert a_y ^Mod wird vorzugsweise aus der Längsgeschwindigkeit v_x und einer Modellgierrate G_Mod. gebildet. An estimated variable a _y ^S can also be dependent on an estimated uncertainty Δa _y . The estimated uncertainty Δa _y can be considered as a measure of the inaccuracy of the estimate of the lateral acceleration a _y . It is preferably a difference between the raw estimate a _y ^raw and a model estimate a _y ^Mod . The model estimate a _y ^Mod is preferably formed from the longitudinal velocity v _x and a model yaw rate G _mod .

Der Modellschätzwert a_y ^Mod ist ein mittels einen mathematischen Modells berechneter Wert und kann beispielsweise das Produkt aus der Modellgierrate G_Mod und der Längsgeschwindigkeit v_x sein, insbesondere a_y ^Mod = G_Mod·v_x. Der Modellschätzwert a_y ^Mod ist vorzugsweise unabhängig von der gemessenen Gierrate G. The model estimate a _y ^Mod is a value calculated by means of a mathematical model and may be, for example, the product of the model yaw rate G _Mod and the longitudinal velocity v _x , in particular a _y ^Mod = G _Mod * v _x . The model estimate a _y ^Mod is preferably independent of the measured yaw rate G.

Als Modellgierrate dient beispielsweise die bekannte Ackermann-Sollgierrate G_Ack, wobei gilt: G_Ack = I_w/I_A·v_x/[1 + (v_x ²/v_ch ²)]. The model yaw rate, for example, is the known Ackermann set yaw rate G _Ack , where: G _Ack = I _w / I _A * v _x / [1 + (v _x ² / v _ch ² )].

Mit Iw wird der Lenkwinkel, mit IA der Achsabstand und mit vch die sogenannte charakteristische Geschwindigkeit des Fahrzeugs bezeichnet.Iw is the steering angle, IA the center distance and vch the so-called characteristic speed of the vehicle.

Die von der Schätzunschärfe Δa_y abhängige Schätzgröße wird vorzugsweise wiederholt neu ermittelt. Wenn ein neuer Wert der Schätzgröße (z. B. a_y ^S2) ermittelt wurde, wird dieser vorzugsweise gemäß eines vorgegeben zeitlichen Verlaufs reduziert. Der zuletzt ermittelte Wert bildet dabei den Ausgangswert a_y ^S2(t₀). Die Reduzierung hat im Wesentlichen den Grund, dass sich in der Zeit, bis ein neuer Wert ermittelt werden wird, der Reibwert der Fahrbahn verändern – im ungünstigsten Fall verringern – kann. Wenn z. B. nach einem griffigen Fahrbahnabschnitt eine Schneefläche auftreten würde, würde sich der Reibwert bzw. die übertragbare Querbeschleunigung drastisch verringern. Es ist daher aus Sicherheitsgründen geboten, den Wert der Schätzgröße (a_y ^S2) und somit den möglichen Grenzwert über der Zeit zu reduzieren. Die Reduktion kann z. B. über eine Filterfunktion erfolgen.The estimate variable Δa _y dependent on the estimated uncertainty is preferably determined repeatedly repeatedly. If a new value of the estimated variable (eg a _y ^S2 ) has been determined, it is preferably reduced according to a predetermined time profile. The last determined value forms the output value a _y ^S2 (t ₀ ). The reduction has essentially the reason that in the time until a new value is to be determined, the coefficient of friction of the road can - in the worst case reduce - can. If z. B. after a rough road section a snow surface would occur, the coefficient of friction or the transmittable lateral acceleration would be drastically reduced. It is therefore necessary for security reasons, the value of the estimated value (a _y ^S2), thereby reducing the possible limit over time. The reduction can z. B. via a filter function.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein bisheriger Wert der Schätzgröße (a_y ^S2) mit einem aktuellen Wert ersetzt, wenn die Schätzunschärfe Δa_y kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert Δa_Schwelle. Die Schätzgröße a_y ^S2 wird dagegen vorzugsweise nicht aktualisiert, wenn die Schätzunschärfe Δa_y größer ist als der vorgegebene Schwellenwert Δa_Schwelle.According to one embodiment of the invention, a previous value of the estimated value (a _y ^S2) is replaced with a current value when the estimated blur .DELTA.a _y is smaller than a predetermined threshold .DELTA.a _threshold. The estimated size of a _y ^S2 is, however, preferably not updated when the estimated blur .DELTA.a _y is greater than the predetermined threshold .DELTA.a _threshold.

Während die Schätzunschärfe Δa_y den Schwellenwert Δa_Schwelle überschreitet, wird der Wert der Schätzgröße a_y ^S vorzugsweise gemäß eines anderen, vorgegeben zeitlichen Verlaufs modifiziert. Sie kann z. B. konstant gehalten oder nur sehr geringfügig reduziert werden.While the estimated uncertainty Δa _y exceeds the threshold Δa _threshold , the value of the estimated variable a _y ^{S is} preferably modified according to another predetermined time profile. You can z. B. kept constant or reduced only very slightly.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist eine Schätzgröße a_y ^S das Maximum aus dem Betrag der Längsbeschleunigung |a_x| und dem Roh-Schätzwert a_y ^roh, wobei gilt a_y ^S = Max{|a_x|, a_y ^roh}.According to a specific embodiment, an estimated variable a _y ^{S is} the maximum of the amount of the longitudinal acceleration | a _x | and the raw estimate a _y ^raw , where a _y ^S = Max {| a _x |, a _y ^raw }.

Eine weitere Schätzgröße a_y ^S3 kann auch ein Wert sein, der in Abhängigkeit der Schätzunschärfe Δa_y aus einer Kennlinie oder einem Datensatz ausgelesen wird. Die Kennlinie bzw. der Datensatz enthält als Maß für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs einen vorgegebenen Zusammenhang zwischen der Schätzgröße a_y ^S3 und der Schätzunschärfe Δa_y. Auf diese Weise steht in Form von Erfahrungswerten, auch wenn andere Schätzgrößen unzuverlässige Werte liefern sollten, noch immer eine nützliche Schätzgröße a_y ^S3 zur Verfügung. Der Verlauf der Schätzgröße a_y ^S3 weist mit zunehmender Schätzunschärfe Δa_y vorzugsweise eine weitgehend negative Steigung auf. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass die Schätzgröße a_y ^S3 – und damit gegebenenfalls der Grenzwert a_y ^Grenz – umso kleiner ist, je größer die Unsicherheit darüber ist, wie groß die tatsächliche Querbeschleunigung a_y sein könnte.Another estimated value a _y ^S3 may also be a value that is read out in dependence of the estimated blur .DELTA.a _y from a characteristic curve or a record. As a measure of the lateral acceleration of the vehicle, the characteristic curve or the data record contains a predetermined relationship between the estimated value a _y ^S3 and the estimated uncertainty Δa _y . In this way, even if other estimates should provide unreliable values, empirical values still provide a useful estimate a _y ^S3 . The course of the estimated variable a _y ^S3 preferably has a largely negative gradient as the estimated uncertainty Δa _y increases. In this way it is ensured that the estimated variable a _y ^S3 - and thus possibly the limit value a _y ^limit - is the smaller, the greater the uncertainty about how large the actual lateral acceleration a _y could be.

Das Vorzeichen des auszugebenden Schätzwerts a_y ^Schätz wird vorzugweise auf das Vorzeichen der von der Sensorik erfassten Gierrate G festgesetzt, es gilt z. B: sign(a_y ^Schätz) := sign(G). Das Vorzeichen der Gierrate stimmt somit mit dem der geschätzten Querbeschleunigung a_y überein. The sign of the dispensed estimate a _y ^estimation is preferably set to the sign of the yaw rate G detected by the sensor, it is z. B: sign (a _y ^estimate ): = sign (G). The sign of the yaw rate thus coincides with that of the estimated lateral acceleration a _y .

Die Schätzunschärfe Δa_y ist beispielsweise der Absolutbetrag der Differenz zwischen Roh-Schätzwert a_y ^roh und dem Modellschätzwert a_y ^Mod, also Δa_y = |a_y ^roh – a_y ^Mod|. Wenn der Roh-Schätzwert a_y ^roh und der Modellschätzwert a_y ^Mod beide eine gute Abschätzung der Querbeschleunigung a_y ^roh liefern, ist die Schätzunschärfe Δa_y klein. In kritischen Fahrsituationen ist sie prinzipiell groß.The estimated blur .DELTA.a _y, for example, the absolute value of the difference between crude estimate a _y ^raw and the model estimate a _y ^mod so .DELTA.a _y = | a _y ^raw - _ay ^Mod |. If the raw estimate a _y ^raw and the model estimate a _y ^Mod both provide a good estimate of the lateral acceleration a _y ^raw , the estimated uncertainty Δa _{y is} small. In critical driving situations, it is in principle large.

Wenn mehrere Schätzgrößen a_y ^S1, a_y ^S2, ... ermittelt werden, wird vorzugsweise das Maximum der Absolutbeträge der Schätzgrößen |a_y ^S1|, |a_y ^S2|, ... gebildet, und diejenige Schätzgröße a_y ^Sn als der Grenzwert a_y ^Grenz ausgewählt, deren Absolutbetrag |a_y ^Sn| dem gebildeten Maximum Max{|a_y ^S1|, a_y ^S2|, ...} entspricht.If multiple estimated values a _y ^S1, a _y ^S2 are determined ..., preferably the maximum of the absolute values of the estimated values | a _y ^S1 |, | formed, ..., and that estimated value a _y ^Sn than the | a _y ^S2 Limit a _y ^limit selected whose absolute value | a _y ^Sn | corresponds to the maximum formed Max {| _ay ^S1 |, _ay ^S2 |, ...}.

Der Grenzwert a_y ^Grenz kann in fahrdynamischen Grenzsituationen auch stark von der tatsächlichen Querbeschleunigung abweichen. Er wird deshalb vorzugsweise auf einen vorgegebenen, zulässigen Wertebereich [a_y ^Grenz _Min, a_y ^Grenz _Max] begrenzt. Wenn der Grenzwert größer oder kleiner ist als der zulässige Wertebereich, wird er vorzugsweise auf die obere a_y ^Grenz _Max, beziehungsweise auf die untere Grenze a_y ^Schätz _Min gesetzt.The limit value a _y ^limit can also deviate greatly from the actual lateral acceleration in driving-dynamic limit situations. It is therefore preferably limited to a predetermined permissible value range [a _y ^limit _Min , a _y ^limit _Max ]. If the limit value is greater or smaller than the permissible value range, it is preferably set to the upper a _y ^limit _Max , or to the lower limit a _y ^estimated _Min .

Die Erfindung umfasst auch eine Steuervorrichtung, wie zum Beispiel ein Steuergerät, mit Mitteln zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. The invention also includes a control device, such as a control device, with means for carrying out the method described above.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 Ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abschätzung der Querbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs; 1 A block diagram of an embodiment of the method according to the invention for estimating the lateral acceleration of a motor vehicle;

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Abschätzung der Querbeschleunigung a_y eines Kraftfahrzeugs – der letztlich ermittelte Schätzwert ist mit a_y ^Schätz bezeichnet. Die Abschätzung der Querbeschleunigung a_y erfolgt im Wesentlichen auf Basis zweier fahrdynamischer Größen, gegebenenfalls auch unter Verwendung des Lenkwinkels. Im vorliegenden Beispiel ist dies die Längsgeschwindigkeit v_x und die Gierrate G des Fahrzeugs. Diese Größen werden mittels entsprechender Sensoren (nicht gezeigt) gemessen. Ein Querbeschleunigungssensor ist nicht unbedingt erforderlich. 1 shows a block diagram of a method for estimating the lateral acceleration a _{y of} a motor vehicle - the final estimated value is denoted by a _y ^estim . The estimation of the lateral acceleration a _y is carried out essentially on the basis of two driving dynamics variables, optionally also using the steering angle. In the present example, this is the longitudinal velocity v _x and the yaw rate G of the vehicle. These quantities are measured by means of corresponding sensors (not shown). A lateral acceleration sensor is not essential.

Der Schätzwert a_y ^Schätz wird hier aus einem Roh-Schätzwert a_y ^roh ermittelt, der auf einen bestimmten Grenzwert a_y ^Grenz begrenzt wird, für den Fall, dass er zu groß ist. Die einzelnen Schritte des Verfahrens sind wie folgt:
In Block 1 – der typischerweise einen Software-Algorithmus repräsentiert – wird aus der von einem Sensor gemessenen Längsgeschwindigkeit v_x und der ebenfalls sensorisch gemessenen Gierrate G ein Roh-Schätzwert a_y ^roh, nach der Formel a_y ^roh = v_x·G, berechnet. Block 2 repräsentiert das Ergebnis der Berechnung a_y ^roh. Im stabilen Fahrzustand ist der Roh-Schätzwert a_y ^roh in der Regel ein guter Schätzwert für die tatsächliche Querbeschleunigung a_y. Wenn sich das Fahrzeug hingegen im physikalischen Grenzbereich bewegt – insbesondere, wenn der Schwimmwinkel deutlich ansteigend ist – ist die gemessene Gierrate G jedoch viel größer, als sie es bei stabiler Kreisfahrt wäre. In diesem Fall ist der Roh-Schätzwert a_y ^roh ebenfalls zu groß. Er muss daher durch den Grenzwert a_y ^Grenz begrenzt werden. The estimated value a _y ^estimation is here determined from a raw estimated value a _y ^raw , which is limited to a certain limit value a _y ^limit , in case it is too large. The individual steps of the procedure are as follows:
In block 1 - Which typically represents a software algorithm - is calculated from the measured by a sensor longitudinal velocity v _x and the also sensory measured yaw rate G, a raw estimate a _y ^raw , according to the formula a _y ^raw = v _x · G calculated. block 2 represents the result of the calculation a _y ^raw . In the stable driving state, the raw estimated value a _y ^{raw is} generally a good estimate of the actual lateral acceleration a _y . On the other hand, when the vehicle is moving in the physical limit, especially when the slip angle is significantly increasing, the measured yaw rate G is much larger than it would be with stable circle travel. In this case, the raw estimate a _y ^{roh is} also too large. It must therefore be limited by the limit a _y ^limit .

Der Grenzwert a_y ^Grenz ergibt sich im dargestellten Beispiel aus drei Schätzgrößen a_y ^S1, a_y ^S2 und a_y ^S3. Es können aber auch mehr oder weniger Schätzgrößen sein.The limit value a _y ^limit is obtained in the illustrated example of three estimated values a _y ^S1, ^S2 and a _y a _y ^S3. But it can also be more or less estimates.

Die erste Schätzgröße a_y ^S1 für die Querbeschleunigung ist in diesem Fall der Betrag der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs. Die Längsbeschleunigung wird durch einfache zeitliche Ableitung der Längsgeschwindigkeit v_x in Block 3 berechnet. Der Absolutwert der Längsbeschleunigung a_y ^S1 = |a_x| wird durch den Block 4 repräsentiert. The first estimated variable a _y ^S1 for the lateral acceleration in this case is the amount of the longitudinal acceleration of the vehicle. The longitudinal acceleration is by simple time derivative of the longitudinal velocity v _x in block 3 calculated. The absolute value of the longitudinal acceleration a _y ^S1 = | a _x | gets through the block 4 represents.

Die zweite Schätzgröße a_y ^S2(t) für die Querbeschleunigung ergibt sich in diesem Beispiel aus einer Funktion in Abhängigkeit von der Längsbeschleunigung a_x des Fahrzeugs und dem Roh-Schätzwert a_y ^roh. Es kann z. B. eine Filterfunktion PT1() einer Maximalwertfunktion a_y ^S20 angesetzt werden, mit z. B. a_y ^S2 = PT1(a_y ^S20), wobei a_y ^S20 = Max{|a_x|, a_y ^roh} ist. Die zweite Schätzgröße a_y ^S2(t) ist damit abhängig vom Maximum aus dem Betrag der Längsbeschleunigung a_x des Fahrzeugs und dem Roh-Schätzwert a_y ^roh. Die Maximalwertfunktion a_y ^S20 wird vorzugsweise in regelmäßigen Abständen neu berechnet. Durch die Filterfunktion reduziert sich der Wert der zweiten Schätzgröße a_y ^S2(t) dann im nachfolgenden Verlauf. Der Betrag der Längsbeschleunigung a_x kommt aus Block 4. Die Berechnung der zweiten Schätzgröße a_y ^S2(t) erfolgt in Block 6.The second estimated variable a _y ^S2 (t) for the lateral acceleration results in this example from a function as a function of the longitudinal acceleration a _{x of} the vehicle and the raw estimated value a _y ^raw . It can, for. B. a filter function PT1 () of a maximum value function a _y ^{S20 are} set, with z. B. a _y ^S2 = PT1 (a _y ^S20), where a = _y ^S20 Max {| a _x |, a _y} is ^raw. The second estimated variable a _y ^S2 (t) is thus dependent on the maximum from the magnitude of the longitudinal acceleration a _{x of} the vehicle and the raw estimated value a _y ^raw . The maximum value function a _y ^S20 is preferably recalculated at regular intervals. The filter function reduces the value of the second estimated variable a _y ^S2 (t) in the subsequent course. The amount of longitudinal acceleration a _x comes from block 4 , The calculation of the second estimated variable a _y ^S2 (t) takes place in block 6 ,

Die zweite Schätzgröße a_y ^S2(t) ist hier abhängig von einer Schätzunschärfe Δa_y. Damit kann berücksichtigt werden, wie zuverlässig der aktuell bestimmte Wert der Schätzgröße a_y ^S2(t) gerade ist. Wenn die Schätzunschärfe Δa_y kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert Δa_Schwelle, wird die zweite Schätzgröße a_y ^S2(t) gemäß der vorstehend genannten Funktion ermittelt. Außerdem wird sie jedes Mal, wenn ein neuer Maximalwert a_y ^S20 vorliegt, aktualisiert. Der Verlauf der zweiten Schätzgröße a_y ^S2(t) wird dann ausgehend vom aktualisierten Anfangswert reduziert.The second estimated variable a _y ^S2 (t) here depends on an estimated uncertainty Δa _y . This makes it possible to take into account how reliable the currently determined value of the estimated variable a _y ^S2 (t) is. If the estimated uncertainty Δa _{y is} smaller than a predetermined threshold Δa _threshold , the second estimated variable a _y ^S2 (t) is determined according to the above function. In addition, it is updated every time there is a new maximum value a _y ^S20 . The course of the second estimated variable a _y ^S2 (t) is then reduced on the basis of the updated initial value.

Ist die die Schätzunschärfe Δa_y dagegen größer als der Schwellenwert Δa_Schwelle, – dies ist ein Hinweise darauf, dass sich das Fahrzeug im fahrdynamischen Grenzbereich bewegt und die Genauigkeit der zweite Schätzgröße a_y ^S2(t) schlecht ist – wird die zweite Schätzgröße a_y ^S2(t) nicht aktualisiert. Sie wird in diesem Fall vielmehr gemäß einer anderen Funktion modifiziert. Der Wert der zweiten Schätzgröße a_y ^S2(t) kann z. B. eingefroren oder mit einem geringeren Gradienten reduziert werden. On the other hand, if the estimated uncertainty Δa _{y is} greater than the threshold Δa _threshold - this is an indication that the vehicle is moving in the dynamic range and the accuracy of the second estimated variable a _y ^S2 (t) is poor - the second estimated variable a _y ^S2 (t) not updated. It is rather modified in this case according to another function. The value of the second estimated variable a _y ^S2 (t) can be z. B. frozen or reduced with a lower gradient.

Die Schätzunschärfe Δa_y ist z. B. eine Differenz zwischen dem Roh-Schätzwert a_y ^roh und einem Modellschätzwert a_y ^Mod. Der Modellschätzwert a_y ^Mod wird vorzugsweise aus der Längsgeschwindigkeit v_x und einer Modellgierrate G_Mod. gebildet. The estimated uncertainty Δa _y is z. For example, a difference between the raw estimate a _y ^raw and a model estimate a _y ^Mod . The model estimate a _y ^Mod is preferably formed from the longitudinal velocity v _x and a model yaw rate G _mod .

Der Modellschätzwert a_y ^Mod ist ein mittels einen mathematischen Modells berechneter Wert für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs und kann beispielsweise das Produkt aus der Modellgierrate G_Mod und der Längsgeschwindigkeit v_x sein, insbesondere a_y ^Mod = G_Mod·v_x. Der Modellschätzwert a_y ^Mod ist vorzugsweise unabhängig von der gemessenen Gierrate G. Als Modellgierrate dient beispielsweise die Ackermann-Sollgierrate G_Ack, die aus der einschlägigen Literatur hinreichend bekannt ist.The model estimate a _y ^Mod is a value calculated by means of a mathematical model for the lateral acceleration of the vehicle and may be, for example, the product of the model yaw rate G _Mod and the longitudinal velocity v _x , in particular a _y ^Mod = G _Mod * v _x . The model estimate a _y ^Mod is preferably independent of the measured yaw rate G. The model yaw rate, for example, is the Ackermann target yaw rate G _Ack , which is sufficiently known from the relevant literature.

Die Schätzunschärfe Δa_y wird in Block 5 als der Absolutbetrag der Differenz zwischen dem Roh-Schätzwert a_y ^roh und dem Modellschätzwert a_y ^Mod berechnet, z. B. gemäß Δa_y = |a_y ^roh – a_y ^Mod|. Wenn der Roh-Schätzwert a_y ^roh und der Modellschätzwert a_y ^Mod beide eine gute Abschätzung der Querbeschleunigung a_y liefern, ist die Schätzunschärfe Δa_y klein. In kritischen Fahrsituationen ist sie prinzipiell groß. Die zur Berechnung der Schätzunschärfe Δa_y benötigten Größen G und v_x werden sensorisch gemessen. Die Ackermann-Sollgierrate G_Ack wird an anderer Stelle berechnet.The estimated uncertainty Δa _y is in block 5 calculated as the absolute value of the difference between the raw estimate a _y ^raw and the model estimate a _y ^Mod , e.g. B. according to Δa _y = | a _y ^raw - a _y ^Mod |. When the raw estimate a _y ^raw and the model estimate a _y ^Mod both provide a good estimate of the lateral acceleration a _y , the estimated uncertainty Δ a _{y is} small. In critical driving situations, it is in principle large. The sizes G and v _x required for calculating the estimated blur .DELTA.a _y are measured by sensors. The Ackermann target yaw rate G _Ack is calculated elsewhere.

In Block 7 wird schließlich noch eine dritte Schätzgröße a_y ^S3 ermittelt. Diese ist ebenfalls abhängig von der in Block 5 berechneten Schätzunschärfe Δa_y. Bei der dritten Schätzgröße a_y ^S3 kann es sich beispielsweise um einen funktionalen Zusammenhang der Schätzgröße a_y ^S3 in Abhängigkeit von der Schätzunschärfe Δa_y handeln. Graphisch dargestellt kann der Verlauf der Schätzgröße a_y ^S3 z. B. eine weitgehend negative Steigung aufweisen, der Wert der Schätzgröße a_y ^S3 ist also umso kleiner, je größer die Schätzunschärfe Δa_y ist. Der funktionale Zusammenhang kann auch als Tabelle hinterlegt sein.In block 7 Finally, a third estimated variable a _y ^{S3 is} determined. This is also dependent on the block 5 calculated uncertainty Δa _y . In the third estimated value a _y ^S3 may be, for example, a functional relationship of the estimated value a _y ^S3 in dependence on the estimated blur .DELTA.a _y. Illustrated graphically, the course of the estimated variable a _y ^S3 z. B. have a largely negative slope, the value of the estimated size a _y ^S3 is so smaller, the greater the estimated uncertainty .DELTA.a _y . The functional relationship can also be stored as a table.

Aus den drei Schätzgröße a_y ^S1, a_y ^S2, a_y ^S3 wird in Block 8 das Maximum ausgewählt und letzteres in Block 9 zusätzlich begrenzt. Wenn das Maximum aus Block 8 (betragsmäßig) größer ist als ein in Block 9 vorgegebener Maximalwert, wird der Wert aus Block 8 auf den Maximalwert gesetzt. Andernfalls wird derjenige Wert ausgegeben, dessen Absolutbetrag dem Maximum entspricht. Das Ergebnis aus Block 9 ist dann der Grenzwert a_y ^Grenz, mit dem der Roh-Schätzwert a_y ^roh begrenzt wird. From the three estimated variables a _y ^S1 , a _y ^S2 , a _y ^S3 is in block 8th the maximum is selected and the latter in block 9 additionally limited. When the maximum is block 8th (in terms of amount) is greater than one in block 9 given maximum value, the value becomes block 8th set to the maximum value. Otherwise, the value is output whose absolute value corresponds to the maximum. The result from block 9 is then the limit a _y ^limit , with which the raw estimate a _y ^{raw is} limited.

In Block 10 wird aus den Absolutbeträgen des Roh-Schätzwerts a_y ^roh und des Grenzwerts a_y ^Grenz das Minimum ermittelt und diejenige der beiden Größen ausgewählt, deren Absolutbetrag dem Minimum entspricht. In block 10 is determined from the absolute values of the raw estimate a _y ^crude and the limit value a _y ^limit the minimum and that of the selected two values whose absolute value corresponds to the minimum.

In Block 11 wird schließlich noch das Vorzeichen des Schätzwerts a_y ^Schätz für die Querbeschleunigung festgelegt. Da das Vorzeichen des Roh-Schätzwerts a_y ^roh oder des Grenzwerts a_y ^Grenz vom Vorzeichen der tatsächlichen Querbeschleunigung a_y abweichen kann, das Vorzeichen der Gierrate G aber in der Regel mit dem Vorzeichen der tatsächlichen Querbeschleunigung a_y übereinstimmt, erhält der Schätzwert a_y ^Schätz das Vorzeichen der Gierrate G, also sign(G).In block 11 Finally, the sign of the estimated value a _y ^estimation for the lateral acceleration is set. Since the sign of the raw estimate a _y ^raw or the limit a _y ^limit can deviate from the sign of the actual lateral acceleration a _y , but the sign of the yaw rate G usually coincides with the sign of the actual lateral acceleration a _y , the estimated value a _y ^Estimate the sign of yaw rate G, sign (G).

Der mit dem Vorzeichen versehene Wert wird schließlich als Schätzwert a_y ^Schätz für die Querbeschleunigung a_y ^Schätz ausgegeben. Andere Fahrzeugkomponenten, wie das Fahrdynamikregelsystem, können dann mit diesem Schätzwert a_y ^Schätz arbeiten.The signed value is finally output as estimated value a _y ^estim for the lateral acceleration a _y ^estim . Other vehicle components, such as the vehicle dynamics control system, can then work with this estimate a _y ^estim .

Claims

Method for estimating the lateral acceleration (a _y ) of a motor vehicle with a sensor system for detecting the longitudinal speed (v _x ) and the yaw rate (G) of the motor vehicle, characterized by the following steps: - determining a raw estimated value (a _y ^raw ) for the lateral acceleration (a _y ) as a function of the longitudinal velocity (v _x ) and the yaw rate (G) of the vehicle; - Determining a limit (a _y ^limit ) for the lateral acceleration (a _y ) as a function of the longitudinal velocity (v _x ) and / or the yaw rate (G); - Make the minimum of the absolute amounts of raw estimate (| a _y ^raw |) and limit (| a _y ^border |); - outputting of that value (| a ^raw _y |, | a ^boundary _y |), the absolute value corresponds to the minimum formed, as an estimated value for the transverse acceleration (a _y ^estimation) of the vehicle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the limit value (a _y ^limit ) is limited to a permissible value range ([a _y ^limit _Min , a _y ^limit _Max ]).

Method according to Claim 1, characterized in that at least one estimated variable (a _y ^S1 , a _y ^S2 ,...) Is determined for the lateral acceleration (a _y ), and the limit value (a _y ^limit ) is determined from one or more estimated variables (a _y ^S1 , _ay ^S2 , ...) is selected.

A method according to claim 3, characterized in that in the case of several estimated variables (a _y ^S1, a _y ^S3, ...) the maximum of the absolute values of the estimated values are formed (| ... a _y ^S1 |, | | a _y ^S2) is, and that estimated value (a _y ^Sn) than the threshold value (a _y ^limit) is selected, the absolute value (| a _y ^Sn |) corresponding to the maximum formed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the longitudinal velocity (v _x ) and a model yaw rate (G _mod ) a model estimate (a _y ^Mod ) for the lateral acceleration (a _y ), and a difference between the raw estimate (a _y ^raw) and the model estimated value (a _y ^mod) (as estimated blur .DELTA.a _y) are determined, and that at least one estimated value (a _y ^S1, a _y ^S2, ...) as a function of the estimated blur (.DELTA.a _y) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an estimated variable (a _y ^S2 (t)) is determined for the lateral acceleration, and the value of the estimated variable (a _y ^S2 (t)) is reduced according to a predetermined time profile.

A method according to claim 5 or 6, characterized in that the estimated value (a _y ^S2) repeatedly redetermined and a previous value of the estimated value (a _y ^S2) is replaced with a current value when the estimated blur (.DELTA.a _y) is smaller than a predetermined threshold (Δa _threshold ).

Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the estimated variable (a _y ^S2 ) repeatedly redetermined, but a determined value of the estimated variable (a _y ^S2 (t)) is not replaced by a current value when the estimated uncertainty ( Δa _y ) is greater than a predetermined threshold (Δa _threshold ).

Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the estimated variable (a _y ^S2 ) is modified according to another time course, when the estimated uncertainty (Δa _y ) is greater than the threshold value (Δa _threshold ).

Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that the estimated value (a _y ^S2) as a function of the greater of the absolute values of the raw estimate (| a _y ^raw |) and the longitudinal acceleration (| a _x |) of the vehicle determined becomes.

A method according to claim 5, characterized in that an estimated value (a _y ^S3) in dependence of the estimated blur (.DELTA.a _y) is read from a characteristic or a data set.

A method according to claim 5, characterized in that an estimated variable (a _y ^S1 ) is determined as a function of the longitudinal acceleration of the motor vehicle.

Method according to one of Claims 2 to 12, characterized in that the sign of the estimated value is set equal to the sign of the yaw rate (G) detected by the sensor system.

Control device comprising means for carrying out the method according to one of the preceding claims.