DE102012213247A1 - Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Fahrzeugs und Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Fahrzeugs und Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Fahrzeugs (102) aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung ein Stellvektor bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst, bei dem bei einer Bestimmung des Stellvektors eine Fahrzeugbeschleunigungsanforderung möglichst weitgehend umgesetzt wird, um das Verfahren funktional zu verbessern, sowie Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Fahrzeugs aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung ein Stellvektor bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
  • Aus der Veröffentlichung Ralf Orend, Integrierte Fahrdynamikregelung mit Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007, ist ein Konzept einer Fahrdynamikregelung bekannt, das Stelleingriffe und Radkräfte unter der Maßgabe festlegt, die Kraftschlusspotentiale zwischen vier Reifen und einer Fahrbahn optimal auszunutzen und eine Beanspruchung aller vier Reifen in jeder Fahrsituation zu minimieren. Damit soll das Fahrzeug an die fahrdynamische Grenze geführt und so ein fahrdynamisches Optimum dargestellt werden. Ein Entwurf der integrierten Fahrdynamikregelung erfolgt auf Basis einer nichtlinearen Fahrzeugmodellierung, die das Bewegungsverhalten des Fahrzeugs bis in einen Grenzbereich, in dem die Reifen die Kraftschlussgrenze erreichen, nachbildet. Die Stelleingriffe werden zur Minimierung der Reifenbeanspruchung durch das numerische Lösen einer Optimierungsaufgabe bestimmt. Auf diesem Wege findet sich ein Maß, das für jede Fahrsituation den Abstand zur fahrdynamischen Grenze quantifiziert und zu deren exakten Identifikation dient.
  • Aus der Veröffentlichung Köppern, Johannes (2010), Integrierte Fahrzeugregelung durch einen hybriden Ansatz aus inversem Modell und modellprädiktiver Optimierung, GMA-Fachausschuss 1.40 "Theoretische Verfahren der Regelungstechnik", Salzburg, ist ein Regelungskonzept bekannt, bei dem eine Strecke durch eine E/A-Linearisierung in einem inversen Modell gesteuert wird. Um Abweichungen von Streckenmodell im Regler und Strecke zu begegnen, wird um inverses Modell und Strecke ein Regelkreis geschlossen. Ein einfacher äußerer Regler, z. B. ein PID-Regler, führt die Fahrzeugbeschleunigung auf die gewünschte Referenzbeschleunigung a ref .
  • Aus der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2011 085 103.9 sind ein Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Fahrzeugs aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung ein Stellvektor bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst, bei dem der Stellvektor mithilfe eines inversen Modells bestimmt und regelungstechnisch adaptiert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bekannt.
  • Zur genaueren Information über die Merkmale der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Veröffentlichungen Ralf Orend, Integrierte Fahrdynamikregelung mit Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007, Köppern, Johannes (2010), Integrierte Fahrzeugregelung durch einen hybriden Ansatz aus inversem Modell und modellprädiktiver Optimierung, GMA-Fachausschuss 1.40 "Theoretische Verfahren der Regelungstechnik", Salzburg, sowie die deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2011 085 103.9 verwiesen. Die Lehren dieser Veröffentlichungen und dieser Patentanmeldung sind jeweils als Bestandteil des vorliegenden Dokuments anzusehen. Merkmale dieser Veröffentlichungen und dieser Patentanmeldung sind jeweils Merkmale des vorliegenden Dokuments.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren funktional zu verbessern und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereit zu stellen. Insbesondere soll eine Sicherheit beim Regelnder Fahrdynamik eines Fahrzeugs erhöht werden. Insbesondere soll eine Verfügbarkeit eines Stellvektors gewährleistet werden. Insbesondere soll ein Abbruch eines Verfahrens bei einer Bestimmung eines Stellvektors verhindert werden.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Fahrzeugs aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung ein Stellvektor bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst, bei dem bei einer Bestimmung des Stellvektors eine Fahrzeugbeschleunigungsanforderung möglichst weitgehend umgesetzt wird.
  • Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Flugzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Schienenfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Planeten-Rover sein. Das Fahrzeug kann eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse aufweisen. Die Fahrdynamik kann eine Längsdynamik umfassen. Eine Längsdynamik kann im Wesentlichen in Richtung der Längsachse wirken. Zur Regelung der Längsdynamik kann ein Antriebsmoment gezielt auf antreibbare Räder verteilt werden. Die Fahrdynamik kann eine Querdynamik umfassen. Eine Querdynamik kann im Wesentlichen in Richtung der Querachse wirken. Zur Regelung der Querdynamik kann ein Lenkwinkel wenigstens eines lenkbaren Rads gezielt eingestellt werden. Es kann eine von einer Bedienperson vorgegebene Lenkwinkelanforderung mit einem Überlagerungswinkel angepasst werden. Das Fahrzeug kann eine Karosserie aufweisen. Das wenigstens eine Rad kann mit der Karosserie zumindest im Wesentlichen in Richtung der Hochachse verlagerbar verbunden sein. Zwischen dem wenigstens einen Rad und der Karosserie kann eine Feder angeordnet sein. Zwischen dem wenigstens einen Rad und der Karosserie kann ein Dämpfer angeordnet sein. Die Feder und der Dämpfer können parallel geschaltet sein. Zwischen dem wenigstens einen Rad und der Karosserie kann eine Aufbaukraft vorhanden sein. Die Aufbaukraft kann aktiv beeinflussbar sein. Die Fahrdynamik kann eine Vertikaldynamik umfassen. Eine Vertikaldynamik kann im Wesentlichen in Richtung der Hochachse wirken. Zur Regelung der Vertikaldynamik können die Feder und/oder der Dämpfer gezielt eingestellt werden.
  • Die Fahrdynamik kann eine Horizontaldynamik umfassen. Die Horizontaldynamik kann eine Dynamik in einer zur Fahrbahnoberfläche parallelen Ebene sein. Die Horizontaldynamik kann eine Translation des Fahrzeugs in Richtung der Längsachse umfassen. Die Horizontaldynamik kann eine Translation des Fahrzeugs in Richtung der Querachse umfassen. Die Horizontaldynamik kann eine Rotation des Fahrzeugs um die Hochachse umfassen. Die Horizontaldynamik kann der Fahrzeugbeschleunigung entsprechen. Die Fahrdynamik kann eine Vertikaldynamik umfassen. Die Vertikaldynamik kann eine Wankbewegung umfassen. Eine Wankbewegung kann eine Rotation um die Längsachse sein. Die Vertikaldynamik kann eine Nickbewegung umfassen. Eine Nickbewegung kann eine Rotation um die Querachse sein. Die Vertikaldynamik kann eine Hubbewegung umfassen. Eine Hubbewegung kann eine Translation in Richtung der Hochachse sein.
  • Die Regelung kann mithilfe eines Steuergeräts erfolgen. In dem Verfahren kann ein innerer Regler genutzt werden. Die Regelung kann eine integrierte Regelung sein. Eine integrierte Regelung kann eine Regelung sein, bei der die Längs-, die Quer- und die Vertikaldynamik gesamthaft geregelt werden. Eine integrierte Regelung kann eine Regelung sein, bei der die Horizontaldynamik und die Vertikaldynamik gesamthaft geregelt werden. Es kann wenigstens ein Rad lenkbar sein. Zusätzlich kann wenigstens ein weiteres Rad antreibbar und bremsbar sein. Das Fahrzeug kann vier Räder aufweisen. Der Reifen des wenigstens einen Rads kann mit der Fahrbahnoberfläche in einem reibschlüssigen Kontakt stehen.
  • Der Stellvektor kann mithilfe eines inversen Modells bestimmt werden. Ein inverses Modell kann ein Modell sein, bei dem ausgehend von einer Wirkung die der Wirkung zugrundeliegende Ursache ermittelt wird. Das inverse Modell kann ein regelungstechnisches Modell sein. Das inverse Modell kann ein regelungstechnisches Modell des Fahrzeugs umfassen. Der Stellvektor kann eine Ausgangsgröße des inversen Modells sein. Der Stellvektor kann regelungstechnisch adaptiert werden.
  • Mithilfe des Stellvektors kann eine Änderung der Fahrzeugbeschleunigung bewirkt werden. Eine Änderung der Fahrzeugbeschleunigung kann eine entsprechende Änderung einer physikalischen Größe des Fahrzeugs bewirken. Die physikalische Größe kann eine Reifenkraft sein. Eine Reifenkraft kann eine durch einen Reifenschlupf verursachte Kraft sein. Ein Reifenschlupf kann eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Reifen, insbesondere einem Reifengürtel, und der Fahrbahnoberfläche sein. Ein Reifenschlupf kann aufgrund einer elastischen Verformung des Reifens, insbesondere eines Reifengürtels, gegenüber der Fahrbahnoberfläche auftreten.
  • Eine möglichst weitgehende Umsetzung einer Fahrzeugbeschleunigungsanforderung kann ein Abrücken oder Aufweichen einer Identitätsbedingung sein. Eine Bewegungsanforderung a = aref ∊ Rm kann aufgeweicht sein. Bei einer Bestimmung des Stellvektors kann von einer vollständigen Umsetzung einer Fahrzeugbeschleunigungsanforderung abgesehen werden. Die möglichst weitgehende Umsetzung kann sich an einer physikalischen Umsetzbarkeit orientieren. In einem Idealfall kann die möglichst weitgehende Umsetzung einer Fahrzeugbeschleunigungsanforderung eine zumindest annähernd vollständige Umsetzung sein.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Sicherheit beim Regeln der Fahrdynamik des Fahrzeugs erhöht. Eine Verfügbarkeit des Stellvektors wird gewährleistet. Ein Abbruch eines Verfahrens bei einer Bestimmung des Stellvektors wird verhindert. Die Bestimmung eines Stellvektors wird auch dann ermöglicht, wenn eine vollständige Umsetzung einer Fahrzeugbeschleunigungsanforderung nicht möglich ist. Auch eine vollständige Umsetzung einer Fahrzeugbeschleunigungsanforderung ist möglich.
  • Es kann eine Abweichung zwischen der momentanen Fahrzeugbeschleunigung und der angeforderten Fahrzeugbeschleunigung bestimmt und der Stellvektor kann zur Minimierung der Abweichung bestimmt werden. Die Bestimmung kann auf Beschleunigungsänderungsebene erfolgen. Die Abweichung kann gewichtet werden. Basierend auf der gewichteten Abweichung kann der Stellvektor dynamisch bestimmt werden. Eine Fahrzeugbeschleunigungsanforderung kann sehr schnell möglichst weitgehend umgesetzt werden.
  • Außerdem wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens aufweisend wenigstens ein Rad, eine Einrichtung zum Antreiben des wenigstens einen Rads, eine Einrichtung zum Bremsen des wenigstens einen Rads und/oder eine Einrichtung zum Lenken des wenigstens einen Rads und eine Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren der Einrichtung zum Antreiben des wenigstens einen Rads, der Einrichtung zum Bremsen des wenigstens einen Rads und/oder der Einrichtung zum Lenken des wenigstens einen Rads.
  • Das wenigstens eine Rad kann eine Felge und einen Reifen aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Antriebsmaschine aufweisen. Die Antriebsmaschine kann mit dem wenigstens einen Rad antriebsverbunden sein. Die Antriebsmaschine kann eine Brennkraftmaschine sein. Die Antriebsmaschine kann ein Elektromotor sein. Die Vorrichtung kann ein Getriebe aufweisen. Die Vorrichtung kann eine Kupplung, wie Reibungskupplung, aufweisen. Zwischen der Antriebsmaschine und dem wenigstens einen Rad kann ein Antriebsstrang gebildet sein. Das Getriebe und/oder die Kupplung kann in dem Antriebsstrang angeordnet sein. Mithilfe der Antriebsmaschine kann das wenigstens eine Rad mit einem Antriebsmoment beaufschlagt werden. Mithilfe des Antriebsstrangs kann das wenigstens eine Rad mit einem Bremsmoment beaufschlagt werden. Das Antriebsmoment und/oder das Bremsmoment kann durch einen Eingriff in den Antriebsstrang eingestellt werden. Ein Antriebsmoment kann von einer Bedienperson vorgegeben werden. Die Vorrichtung kann Mittel aufweisen, die eine Modifikation einer Antriebsmomentvorgabe ermöglichen.
  • Die Bremseinrichtung kann eine dem wenigstens einen Rad zugeordnete Bremse aufweisen. Die Bremseinrichtung kann von einer Bedienperson betätigt werden. Die Vorrichtung kann Mittel aufweisen, die eine Modifikation einer Bremsbetätigung ermöglichen. Das wenigstens eine Rad kann lenkbar an der Karosserie angeordnet sein. Mithilfe der Lenkeinrichtung kann ein Lenkwinkel eingestellt werden. Die Lenkeinrichtung kann von einer Bedienperson betätigt werden. Die Vorrichtung kann Mittel aufweisen, die eine Modifikation einer Lenkbetätigung ermöglichen.
  • Die Vorrichtung kann eine Einrichtung zur Ermittlung einer Drehzahl des wenigstens einen Rads, eine Einrichtung zur Ermittlung eines Lenkwinkels des wenigstens einen Rads und/oder eine Einrichtung zur Ermittlung einer Radaufstandskraft des wenigstens einen Rads aufweisen. An dem wenigstens einen Rad kann ein Drehzahlsensor angeordnet sein. An der Lenkeinrichtung kann ein Lenkwinkelsensor oder ein Wegsensor angeordnet sein. Zur Ermittlung einer Radaufstandskraft kann die Vorrichtung einen Kraftsensor oder einen Wegsensor aufweisen.
  • Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Lösung einer Gleichheitsbedingung in einem inversen Modell innerhalb einer integrierten Fahrwerkregelung. Ein Entwurfsmodell für einen Reglerentwurf kann ein nicht-lineares Fahrzeugmodell sein. Es kann durch eine eingangsaffine Differentialgleichung beschrieben werden. Die Differentialgleichung kann x . = f(x) + g(x)·u y = c(x) lauten. Dabei können x ein Vektor von Zustandsgrößen, u ein Vektor von Stellgrößen und y eine ebene Fahrzeugbeschleunigung sein. Der Regler kann dazu dienen, Steuergrößen zu bestimmen, um das Fahrzeug eine Beschleunigungsanforderung umsetzen zu lassen.
  • Der Ausgang y kann nach der Zeit abgeleitet werden: y . = ∂c(x) / ∂xx . = ∂c(x) / ∂x(f(x) + g(x)·u
  • Die Bewegungsanforderung kann auf dieser Ebene mit y . = y .ref definiert werden. Diese Forderung kann zu diskreten Zeitpunkten ausgewertet und daraus können Stellgrößen bestimmt werden. Diese können sich zu u^ = D(x)–1(y .ref – ∂c(x) / ∂xf(x)), ergeben, mit einer Entkoppelungsmatrix D ( x ) = ( ∂c(x) / ∂x g(x)).
  • Diese ist nicht robust invertierbar. Daher können die Stellgrößen zu
    Figure DE102012213247A1_0002
    bestimmt werden. Die Bewegungsanforderung kann durch die Matrix C gewichtet und nach gezeigter Norm möglichst gut umgesetzt werden.
  • Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Es zeigen schematisch und beispielhaft:
  • 1 ein Blockschaltbild zu einem Kraftfahrzeug, auf das Stellgrößen wirken und das eine Bewegung ausführt und
  • 2 ein Blockschaltbild einer geregelten Strecke mit einem inneren Regler.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild 100 zu einem Kraftfahrzeug 102, auf das Stellgrößen 104 wirken und das eine Bewegung 106 ausführt. Das Kraftfahrzeug 102 weist eine Karosserie und ein Fahrwerk auf. Das Fahrwerk weist vier Räder auf. Die Räder weisen Reifen auf, Die Reifen stehen mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt. Ein Rad ist ein vorderes linkes Rad. Ein Rad ist ein vorderes rechtes Rad. Ein Rad ist ein hinteres rechtes Rad. Ein Rad ist ein hinteres linkes Rad. Die Räder sind an der Karosserie insbesondere in Richtung einer Hochachse des Kraftfahrzeugs 102 verlagerbar angeordnet. Zwischen den Rädern und der Karosserie ist eine Feder-/Dämpfereinrichtung wirksam. Die vorderen Räder und die hinteren Räder können angetrieben werden. Bei einer anderen Ausführung können nur die vorderen Räder angetrieben werden. Bei einer anderen Ausführung können nur die hinteren Räder angetrieben werden. Alle vier Räder können gebremst werden. Die vorderen Räder können gelenkt werden. Bei einer anderen Ausführung können die vorderen und die hinteren Räder gelenkt werden. Die Räder können dann achsweise gelenkt werden. Bei einer anderen Ausführung kann eine Einzelradlenkung vorhanden sein.
  • Das Kraftfahrzeug 102 weist Stellglieder auf. Die Stellgrößen 104 wirken auf die Stellglieder. Damit kann die Bewegung 106 des Kraftfahrzeugs 102 kontrolliert werden. Das Kraftfahrzeug 102 weist als Stellglieder einen Antrieb 108, eine Bremse 110, eine Lenkung 112 und eine Energieversorgung 114 auf.
  • Der Antrieb 108 weist eine Brennkraftmaschine auf. Bei einer anderen Ausführung weist der Antrieb 108 einen Elektromotor auf. Bei einer anderen Ausführung weist der Antrieb 108 eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor auf. Mithilfe des Antriebs 108 kann auf die Räder des Kraftfahrzeugs 102 ein Antriebsmoment aufgebracht werden. Das Antriebsmoment kann auf die Räder gezielt verteilt werden. Mithilfe des Antriebs 108 kann auf die Räder des Kraftfahrzeugs 102 ein Bremsmoment aufgebracht werden. Das Bremsmoment kann auf die Räder gezielt verteil werden. Mithilfe der Bremse 110 können die Räder des Kraftfahrzeugs 102 gebremst werden. Die einzelnen Räder können jeweils gesondert gebremst werden. Eine Bremskraft kann auf die Räder gezielt verteil werden. Mithilfe der Lenkung 112 kann das Kraftfahrzeug 102 gelenkt werden. Ein Lenkwinkel kann auf die lenkbaren Räder gezielt verteil werden.
  • Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren des Antriebs 108 auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren der Bremse 110 auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren der Lenkung 112 auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist ein Steuergerät zum Kontrollieren der Energieversorgung 114 auf. Die Steuergeräte können baulich und/oder funktional gesondert oder teilweise oder vollständig zusammengefasst sein. Gesonderte Steuergeräte können miteinander signalleitend verbunden sein, beispielsweise über einen CAN-Bus 116.
  • Das Kraftfahrzeug 102 weist Drehzahlsensoren zur Ermittlung von Raddrehzahlen auf. Das Kraftfahrzeug 102 weist einen Sensor zur Ermittlung eines Lenkwinkels auf. Die Signale dieser Sensoren stehen den Steuergeräten zur Verfügung.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild 200 zu einer geregelten Strecke mit einem inneren Regler. Der Regler weist ein inverses Modell 202 auf. Das inverse Modell 202 bildet das Kraftfahrzeug regelungstechnisch ab. Das inverse Modell 202 errechnet ausgehend von Eingangsgrößen 204 Stellgrößen 206, beispielsweise ein Drehmoment, das nach den geschätzten Zustandsgrößen des Fahrzeugs und nach dem Fahrzeugmodell im inversen Modell 202 zu insgesamt vier Reifenkraftänderungen führen soll, oder eine Lenkwinkelrate. Die Stellgrößen 206 werden dem Kraftfahrzeug 208 zugeführt und dort mithilfe adäquater Stellglieder umgesetzt.
  • Eine sich einstellende Reifenkraftänderung 210 wird geschätzt und mit einer von dem inversen Modell 202 vorgegebenen Reifenkraftänderung 212 verglichen. Ein Fehler 214 führt zu einem Korrekturwert 216, beispielsweise zu einem zusätzlichen Drehmoment bzw. einer zusätzlichen Lenkwinkelrate. Der Korrekturwert 216 wird über einen lokalen Regler 218 dem inversen Modell 202 zugeführt. Mithilfe des Korrekturwerts 216 erfolgt eine Adaption der Stellgrößen 206.
  • Die Stellgrößen 206 werden auf Basis einer Fahrzeugbeschleunigungsanforderung bestimmt. Es wird ein nicht-lineares Entwurfsmodell für einen Reglerentwurf verwendet, das durch eine eingangsaffine Differentialgleichung beschrieben ist. Der Regler bestimmt die Stellgrößen 206, um das Kraftfahrzeug 208 die Fahrzeugbeschleunigungsanforderung umsetzen zu lassen. Dafür erfolgt zunächst eine Ableitung eines Ausgangs nach der Zeit. Eine Bewegungsanforderung wird auf dieser Ebene definiert. Diese Forderung wird zu diskreten Zeitpunkten ausgewertet und daraus werden die Stellgrößen 206 bestimmt. Diese ergeben sich mit einer Koppelungsmatrix, die nicht robust invertierbar ist. Daher werden die Stellgrößen 206 derart bestimmt, dass die Fahrzeugbeschleunigungsanforderung durch eine Matrix gewichtet und möglichst gut umgesetzt wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Blockschaltbild
    102
    Fahrzeug
    104
    Stellgrößen
    106
    Bewegung
    108
    Antrieb
    110
    Bremse
    112
    Lenkung
    114
    Energieversorgung
    116
    CAN-Bus
    200
    Blockschaltbild
    202
    Modell
    204
    Eingangsgrößen
    206
    Stellgrößen
    208
    Fahrzeug
    210
    Reifenkraftänderung
    212
    Reifenkraftänderung
    214
    Fehler
    216
    Korrekturwert
    218
    Regler
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011085103 [0004, 0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Ralf Orend, Integrierte Fahrdynamikregelung mit Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007 [0002]
    • Köppern, Johannes (2010), Integrierte Fahrzeugregelung durch einen hybriden Ansatz aus inversem Modell und modellprädiktiver Optimierung, GMA-Fachausschuss 1.40 ”Theoretische Verfahren der Regelungstechnik”, Salzburg [0003]
    • Ralf Orend, Integrierte Fahrdynamikregelung mit Einzelradaktorik, Shaker Verlag Aachen 2007, Köppern, Johannes (2010), Integrierte Fahrzeugregelung durch einen hybriden Ansatz aus inversem Modell und modellprädiktiver Optimierung, GMA-Fachausschuss 1.40 ”Theoretische Verfahren der Regelungstechnik”, Salzburg [0005]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Regeln der Fahrdynamik eines Fahrzeugs (102, 208) aufweisend wenigstens ein antreibbares, bremsbares und/oder lenkbares Rad mit einem Reifen, der mit einer Fahrbahnoberfläche in Kontakt steht, demzufolge ausgehend von einer momentanen Fahrzeugbeschleunigung und unter Berücksichtigung einer angeforderten Fahrzeugbeschleunigung ein Stellvektor (206) bestimmt wird, wobei eine Fahrzeugbeschleunigung eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeuglängsrichtung, eine translatorische Beschleunigung in einer Fahrzeugquerrichtung und eine rotatorische Beschleunigung um eine Fahrzeughochachse umfasst und der Stellvektor (206) Werte zum Stellen wenigstens eines Radantriebsmoments, wenigstens eines Radbremsmoments und/oder wenigstens eines Radlenkwinkels umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Bestimmung des Stellvektors (206) eine Fahrzeugbeschleunigungsanforderung möglichst weitgehend umgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung zwischen der momentanen Fahrzeugbeschleunigung und der angeforderten Fahrzeugbeschleunigung bestimmt und der Stellvektor (206) zur Minimierung der Abweichung bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung gewichtet wird.
  4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1–3 aufweisend wenigstens ein Rad, eine Einrichtung (108) zum Antreiben des wenigstens einen Rads, eine Einrichtung (110) zum Bremsen des wenigstens einen Rads und/oder eine Einrichtung (112) zum Lenken des wenigstens einen Rads und eine Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren der Einrichtung (108) zum Antreiben des wenigstens einen Rads, der Einrichtung (110) zum Bremsen des wenigstens einen Rads und/oder der Einrichtung (112) zum Lenken des wenigstens einen Rads.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ermittlung einer Drehzahl des wenigstens einen Rads, eine Einrichtung zur Ermittlung eines Lenkwinkels des wenigstens einen Rads und/oder eine Einrichtung zur Ermittlung einer Radaufstandskraft des wenigstens einen Rads.
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