DE102019128447A1 - Method for determining an oversteering index as a measure of the oversteering of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl als Maß für das Übersteuern eines Fahrzeugs, wobei die Übersteuer-Kennzahl in Abhängigkeit von- einer Gierratenabweichung einer Ist-Gierrate von einer Soll-Gierrate und- einer Schwimmwinkelabweichung eines Ist-Schwimmwinkels von einem Soll-Schwimmwinkel und- einer Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung einer Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit von einer Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit ermittelt wird.The invention relates to a method for determining an oversteer index as a measure for the oversteering of a vehicle, the oversteer index depending on a yaw rate deviation of an actual yaw rate from a target yaw rate and a float angle deviation of an actual float angle from a target -Swimming angle and- a slip angle speed deviation of an actual slip angle speed from a target slip angle speed is determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl als Maß für das Übersteuern eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung einer das Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeugs beeinflussenden Istgröße. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrdynamikregelsystem mit einer Prozessoreinheit.The invention relates to a method for determining an oversteer code as a measure of the oversteer of a vehicle. The invention also relates to a method for regulating an actual variable that influences the driving behavior of a motor vehicle. Another object of the invention is a vehicle dynamics control system with a processor unit.

Fahrdynamikregelsysteme werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um unerwünschtes Fahrverhalten, wie beispielsweise ein Übersteuern, zu vermeiden. Übersteuern bezeichnet dabei das Verhalten eines Fahrzeuges in Kurven, bei dem der Schräglaufwinkel an den Hinterrädern größer ist als an den Vorderrädern. Das Heck drängt nach außen, der Lenkeinschlag ist geringer als es dem Kurvenradius entspräche. Bekannte Fahrdynamikregelsysteme nehmen zu diesem Zweck gezielte Eingriffe in die Steuerung der einer Hinterachslenkung, einer Antriebsmomentverteilung oder einer Wankmomentverteilung vor.Driving dynamics control systems are used in motor vehicles in order to avoid undesirable driving behavior, such as oversteering, for example. Oversteer refers to the behavior of a vehicle in bends in which the slip angle on the rear wheels is greater than on the front wheels. The rear pushes outwards, the steering angle is less than it would correspond to the curve radius. For this purpose, known vehicle dynamics control systems undertake targeted interventions in the control of a rear axle steering, a drive torque distribution or a roll torque distribution.

Um ein Übersteuern des Fahrzeugs in derartigen Fahrdynamikregelsystem zu erkennen, ist die Betrachtung mehrerer physikalischer Größen, beispielsweise der Gierrate und des Schwimmwinkels erforderlich. Hieraus ergibt sich das Erfordernis einer Mehrgrößenregelung, welche mit einem erhöhten regelungstechnischen Aufwand verbunden ist.In order to recognize oversteering of the vehicle in such a vehicle dynamics control system, it is necessary to consider several physical variables, for example the yaw rate and the side slip angle. This results in the requirement for multi-variable control, which is associated with increased control engineering effort.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine Fahrdynamikregelung mit einem reduzierten regelungstechnischen Aufwand zu ermöglichen.Against this background, the task arises of enabling vehicle dynamics control with a reduced control effort.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl als Maß für das Übersteuern eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei die Übersteuer-Kennzahl in Abhängigkeit von

  • - einer Gierratenabweichung einer Ist-Gierrate von einer Soll-Gierrate und
  • - einer Schwimmwinkelabweichung eines Ist-Schwimmwinkels von einem Soll-Schwimmwinkel und
  • - einer Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung einer Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit von einer Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit ermittelt wird.
To achieve the object, a method for determining an oversteer index is proposed as a measure for the oversteering of a vehicle, the oversteer index depending on
  • - a yaw rate deviation of an actual yaw rate from a target yaw rate and
  • - a deviation of the float angle of an actual float angle from a target float angle and
  • - A slip angle speed deviation of an actual slip angle speed from a target slip angle speed is determined.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrdynamikregelsystem mit einer Prozessoreinheit, die dazu eingerichtet ist, das vorstehend genannte zur Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl als Maß für das Übersteuern eines Fahrzeugs auszuführen.Another object of the invention is a vehicle dynamics control system with a processor unit which is set up to carry out the above-mentioned for determining an oversteer code as a measure for the oversteer of a vehicle.

Die Erfindung sieht die Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl als Maß für das Übersteuern des Fahrzeugs vor, wobei die Übersteuer-Kennzahl in Abhängigkeit von der Gierratenabweichung und der Schwimmwinkelabweichung und der Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung ermittelt wird. Anhand dieser Übersteuer-Kennzahl, die auch als Übersteuer-Index bezeichnet werden kann, kann anstelle einer Mehrgrößenregelung eine vereinfachte Regelung auf eine Regelabweichung in Form der Übersteuer-Kennzahl ermöglicht werden. Hierdurch kann der regelungstechnische Aufwand in dem Fahrdynamikregelsystem reduziert werden.The invention provides for the determination of an oversteer index as a measure for the oversteering of the vehicle, the oversteer index being determined as a function of the yaw rate deviation and the slip angle deviation and the slip angle speed deviation. On the basis of this override index, which can also be referred to as the override index, a simplified regulation of a control deviation in the form of the override index can be made possible instead of a multivariable control. This allows the control effort in the vehicle dynamics control system to be reduced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Gierratenabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich größer 0, beschränkte erste Zwischengröße OSψ̇ bestimmt. Durch die erste Zwischengröße kann ein Anteil des Übersteuerns bestimmt werden, der proportional zur Differenz der Soll-Gierrate und der Ist-Gierrate ist. Das Bestimmen der Gierratenabweichung erfolgt bevorzugt in der Prozessoreinheit des Fahrdynamikregelsystems. Zur Bestimmung ist bevorzugt vorgesehen, dass für die erste Zwischengröße gilt: O S ψ ˙ M a x [ ( ψ ˙ S o l l ψ ˙ I s t T h d O S ψ ( θ ) ) K O S ψ ,0 ] ,

Figure DE102019128447A1_0001
mit:

ψ̇Soll
: Soll-Gierrate,
ψ̇Ist
: Ist-Gierrate,
ThdOS ψ(θ)
: vorgegebener erster Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
KOS ψ
: vorgegebener erster Normierungswert.
Die Ist-Gierrate kann durch einen Gierraten-Sensor des Fahrzeugs erfasst werden, der mit der Prozessoreinheit verbunden ist. Die Fahrbahnquerneigung kann separat geschätzt werden. Alternativ ist es möglich, die Fahrbahnneigung durch einen Neigungssensor des Fahrzeugs zu erfassen, der mit der Prozessoreinheit verbunden ist. Der erste Sollwert und der erste Normierungswert können in der Prozessoreinheit als vorgegebene Werte gespeichert sein. According to an advantageous embodiment of the invention, the yaw rate deviation is determined as a first intermediate variable OS ψ̇ restricted to a predetermined value range, in particular a value range greater than 0. The first intermediate variable can be used to determine a portion of the oversteering that is proportional to the difference between the setpoint yaw rate and the actual yaw rate. The yaw rate deviation is preferably determined in the processor unit of the Vehicle dynamics control system. For the determination it is preferably provided that the following applies to the first intermediate variable: O S. ψ ˙ M. a x [ ( ψ ˙ S. O l l - ψ ˙ I. s t - T H d O S. ψ ( θ ) ) K O S. ψ , 0 ] ,
Figure DE102019128447A1_0001
With:
ψ̇Soll
: Target yaw rate,
ψ̇Is
: Actual yaw rate,
ThdOS ψ (θ)
: predetermined first threshold value as a function of the road inclination θ and
KOS ψ
: specified first normalization value.
The actual yaw rate can be detected by a yaw rate sensor of the vehicle, which is connected to the processor unit. The slope of the road can be estimated separately. Alternatively, it is possible to detect the inclination of the road by means of an inclination sensor of the vehicle which is connected to the processor unit. The first setpoint value and the first normalization value can be stored in the processor unit as predetermined values.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Schwimmwinkelabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, beschränkte zweite Zwischengröße OSβ bestimmt. Durch die zweite Zwischengröße kann ein Anteil des Übersteuerns bestimmt werden, der proportional zur Differenz des Soll-Schwimmwinkels und des Ist-Schwimmwinkels ist. Das Bestimmen der Schwimmwinkelabweichung erfolgt bevorzugt in der Prozessoreinheit des Fahrdynamikregelsystems. Zur Bestimmung ist bevorzugt vorgesehen, dass für die zweite Zwischengröße gilt: O S β = f ( β S o l l β I s t ) ,

Figure DE102019128447A1_0002
mit:

βSoll
: Soll-Schwimmwinkel und
βIst
: Ist-Schwimmwinkel.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, beschränkte dritte Zwischengröße OSβ bestimmt. Das Bestimmen der Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung erfolgt bevorzugt in der Prozessoreinheit des Fahrdynamikregelsystems. Durch die dritte Zwischengröße kann ein Anteil des Übersteuerns bestimmt werden, der proportional zur Differenz der Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit und der Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit ist. Das Bestimmen der Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung erfolgt bevorzugt in der Prozessoreinheit des Fahrdynamikregelsystems. Zur Bestimmung ist bevorzugt vorgesehen, dass für die dritte Zwischengröße gilt: O S β ˙ M a x ( ( β ˙ S o l l β ˙ I s t T h d O S β ˙ ( θ ) ) K O S β ˙ ,0 )
Figure DE102019128447A1_0003
mit:
β̇̇SOll
: Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
β̇̇ist
: Ist- Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
ThdOS β(θ)
: vorgegebener zweiter Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
KOS β̇
: vorgegebener zweiter Normierungswert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Übersteuer-Kennzahl Idxos in Abhängigkeit von der ersten Zwischengröße OSψ̇ und der zweiten Zwischengröße OSβ und der dritten Zwischengröße OSβ bestimmt gemäß I d x O S = M a x ( O S β , O S β ˙ ( O S ψ ˙ f ( O S ψ ˙ ) ) O S β ˙ )
Figure DE102019128447A1_0004
wobei
f(OSψ̇) eine Funktion ist, welche die erste Zwischengröße auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, abbildet. Insofern werden die erste, zweite und dritte Zwischengröße überblendet, um die Übersteuer-Kennzahl zu erhalten. Die zweite und dritte Zwischengröße sind bereits auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich zwischen 0 und 1, beschränkt. Bei der Ermittlung der ersten Zwischengröße ist hingegen ein größerer Wertebereich zugelassen. Daher wird die erste Zwischengröße durch die Funktion f(OSψ̇) auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, abgebildet, so dass sich die Empfindlichkeit für große Gierratenabweichungen reduziert. Durch eine Multiplikation der Differenz aus der ersten Zwischengröße und der Funktion f(OSψ̇) mit der dritten Zwischengröße erhöht sich der Einfluss der dritten Zwischengröße mit steigernder Differenz aus der ersten Zwischengröße und der Funktion f(OSψ̇). Damit kann bei einem Übersteuern mit starkem Gegenlenken noch ein schnelles Eindrehen des Fahrzeugs auf die Übersteuer-Kennzahl abgebildet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Soll-Gierrate und/oder der Soll-Schwimmwinkel und/oder die Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit anhand eines Fahrzeugmodells, insbesondere anhand einer Simulation eines Fahrzeugmodells, bestimmt. Als Eingangsgrößen können dem Fahrzeugmodell ein Radlenkwinkel einer Vorderachse und/oder ein Radlenkwinkel einer Hinterachse und/oder eine Längsgeschwindigkeit und/oder ein Giermoment zugeführt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the slip angle deviation is determined as a second intermediate variable OS β restricted to a predetermined value range, in particular a value range from 0 to 1. The second intermediate variable can be used to determine a proportion of the oversteering that is proportional to the difference between the target float angle and the actual float angle. The determination of the slip angle deviation is preferably carried out in the processor unit of the vehicle dynamics control system. For the determination it is preferably provided that the following applies to the second intermediate variable: O S. β = f ( β S. O l l - β I. s t ) ,
Figure DE102019128447A1_0002
With:
βset
: Target slip angle and
βis
: Actual slip angle.
According to an advantageous embodiment of the invention, the slip angle velocity deviation is determined as a third intermediate variable OS β restricted to a predetermined value range, in particular a value range from 0 to 1. The determination of the slip angle speed deviation is preferably carried out in the processor unit of the vehicle dynamics control system. The third intermediate variable can be used to determine a portion of the oversteer that is proportional to the difference between the setpoint slip angle speed and the actual slip angle speed. The determination of the slip angle speed deviation is preferably carried out in the processor unit of the vehicle dynamics control system. For the determination it is preferably provided that the following applies to the third intermediate variable: O S. β ˙ M. a x ( ( β ˙ S. O l l - β ˙ I. s t - T H d O S. β ˙ ( θ ) ) K O S. β ˙ , 0 )
Figure DE102019128447A1_0003
With:
β̇̇SOll
: Target slip angle speed,
β̇̇ist
: Actual slip angle velocity,
ThdOS β (θ)
: predefined second threshold value as a function of the road gradient θ and
KOS β̇
: specified second normalization value.
According to an advantageous embodiment of the invention, the override characteristic number Idx os is determined according to the first intermediate variable OS ψ̇ and the second intermediate variable OS β and the third intermediate variable OS β I. d x O S. = M. a x ( O S. β , O S. β ˙ ( O S. ψ ˙ - f ( O S. ψ ˙ ) ) O S. β ˙ )
Figure DE102019128447A1_0004
in which
f (OS ψ̇ ) is a function which maps the first intermediate variable to a specified range of values, in particular a range of values from 0 to 1. In this respect, the first, second and third intermediate variables are blended in order to obtain the override key figure. The second and third intermediate variables are already limited to a predefined range of values, in particular a range of values between 0 and 1. When determining the first intermediate variable, however, a larger range of values is permitted. The first intermediate variable is therefore mapped to a predefined value range, in particular a value range from 0 to 1, by the function f (OS ψ̇), so that the sensitivity to large yaw rate deviations is reduced. By multiplying the difference between the first intermediate variable and the function f (OS ψ̇) by the third intermediate variable, the influence of the third intermediate variable increases as the difference between the first intermediate variable and the function f (OS ψ ̇) increases. In this way, in the event of oversteer with strong countersteering, a rapid turning of the vehicle can still be mapped to the oversteer code. According to an advantageous embodiment of the invention, the set yaw rate and / or the set float angle and / or the set float angle speed is determined on the basis of a vehicle model, in particular on the basis of a simulation of a vehicle model. A wheel steering angle of a front axle and / or a wheel steering angle of a rear axle and / or a longitudinal speed and / or a yaw moment can be fed to the vehicle model as input variables.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Bestimmung des Ist-Schwimmwinkels, eine Längsgeschwindigkeit vx und eine Quergeschwindigkeit vy berechnet werden, insbesondere durch Integration der Bewegungsgleichungen v ˙ x = a x + v y ψ ˙ + g  sin  φ  und  v ˙ y = a y v x ψ ˙ g  sin  θ

Figure DE102019128447A1_0005
mit:

ax
: Längsbeschleunigung,
ψ̇
: Gierrate,
g
: Erdbeschleunigung,
φ
: Fahrbahnlängssteigung,
ay
: Querbeschleunigung und
θ
: Fahrbahnquerneigung.
Durch die Bestimmung der genannten Werte mittels der genannten Bewegungsgleichungen wird es möglich, im Fahrzeug üblicherweise messtechnisch nicht erfasste bzw. nicht erfassbare Größen zu erhalten. Anhand des Ist-Schwimmwinkels sowie der Längsgeschwindigkeit vx und der Quergeschwindigkeit vy kann die Bestimmung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit erfolgen. Die Integration der Bewegungsgleichungen ermöglicht es, auch bei einem großen Schwimmwinkel eine zuverlässige Angabe der Schwimmwinkelgeschwindigkeit zu erhalten. Zur Gewinnung der Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇̇̇̇ kann die Bewegungsgleichung β ˙ = a y cos ( β ) | v | ψ ˙
Figure DE102019128447A1_0006
mit:
ay
: Querbeschleunigung,
β
: Schwimmwinkel,
v
: Horizontalgeschwindigkeit,
und
ψ̇
: Gierrate
genutzt werden, wobei die Horizontalgeschwindigkeit der Vektor bestehend aus der Längsgeschwindigkeit vx und der Quergeschwindigkeit vy ist.According to an advantageous embodiment of the invention, a longitudinal speed v x and a transverse speed v y are calculated to determine the actual float angle, in particular by integrating the equations of motion v ˙ x = a x + v y ψ ˙ + G sin φ and v ˙ y = a y - v x ψ ˙ - G sin θ
Figure DE102019128447A1_0005
With:
ax
: Longitudinal acceleration,
ψ̇
: Yaw rate,
G
: Acceleration due to gravity,
φ
: Longitudinal slope of the road,
ay
: Lateral acceleration and
θ
: Cross slope of the road.
By determining the values mentioned by means of the equations of motion mentioned, it is possible to obtain variables that are usually not recorded or that cannot be recorded in the vehicle. Based on the actual float angle and the longitudinal speed v x and the The lateral velocity v y can be used to determine the velocity of the sideslip angle. The integration of the equations of motion makes it possible to obtain a reliable indication of the velocity of the slip angle even with a large slip angle. The equation of motion can be used to obtain the slip angle velocity β̇̇̇̇ β ˙ = a y cos ( β ) | v | - ψ ˙
Figure DE102019128447A1_0006
With:
ay
: Lateral acceleration,
β
: Side slip angle,
v
: Horizontal speed,
and
ψ̇
: Yaw rate
can be used, the horizontal speed being the vector consisting of the longitudinal speed v x and the lateral speed v y .

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung einer das Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, beeinflussenden Istgröße, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übersteuer-Kennzahl gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestimmt wird und eine Stellgröße in Abhängigkeit von der Übersteuer-Kennzahl eingestellt wird.The invention also relates to a method for regulating an actual variable influencing the driving behavior of a vehicle, in particular a motor vehicle, characterized in that an oversteer code is determined according to a method according to one of the preceding claims and a manipulated variable is set as a function of the oversteer code .

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrdynamikregelsystem mit einer Prozessoreinheit, die dazu eingerichtet ist, ein derartiges Verfahren zur Regelung einer das Fahrverhaltens eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, beeinflussenden Istgröße auszuführen.Another subject matter of the invention is a vehicle dynamics control system with a processor unit which is set up to execute such a method for controlling an actual variable that influences the driving behavior of a vehicle, in particular a motor vehicle.

Bei dem Verfahren zur Regelung der Stellgröße sowie dem Fahrdynamikregelsystem können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl erläutert worden sind.In the method for regulating the manipulated variable and in the vehicle dynamics control system, the same advantages can be achieved as have already been explained in connection with the method for determining an override index.

Bevorzugt ist die das Fahrverhaltens des Fahrzeugs beeinflussenden Stellgröße eine Ist-Gierrate und/oder ein Schwimmwinkel und/oder eine Schwimmwinkelgeschwindigkeit. Die Stellgröße ist bevorzugt ein Giermoment und/oder ein Lenkwinkel, insbesondere ein Lenkwinkel einer Hinterachslenkung.The manipulated variable influencing the driving behavior of the vehicle is preferably an actual yaw rate and / or a float angle and / or a float angle speed. The manipulated variable is preferably a yaw moment and / or a steering angle, in particular a steering angle of a rear axle steering.

Bevorzugt wird die Stellgröße derart in Abhängigkeit von der Übersteuer-Kennzahl eingestellt, dass die Stellgröße einen Anteil aufweist, der proportional zu der Übersteuer-Kennzahl ist.The manipulated variable is preferably set as a function of the override index in such a way that the manipulated variable has a component that is proportional to the override index.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stellgröße zusätzlich in Abhängigkeit von einem Steueranteil eingestellt wird, der eine Funktion einer Sollgröße ist.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the manipulated variable is additionally set as a function of a control component that is a function of a setpoint variable.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:

  • 1 ein Fahrdynamikregelsystem zur Regelung einer das Fahrverhaltens eines Fahrzeugs beeinflussenden Istgröße gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem schematischen Blockdiagramm;
  • 2 eine Darstellung zur Erläuterung der für das Fahrdynamikregelsystem wesentlichen Größen; und
  • 3 eine Bestimmungseinheit zur Bestimmung der Übersteuer-Kennzahl gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem schematischen Blockdiagramm.
Further details and advantages of the invention are to be explained below with reference to the exemplary embodiment shown in the drawings. Herein shows:
  • 1 a driving dynamics control system for controlling an actual variable influencing the driving behavior of a vehicle according to an exemplary embodiment of the invention in a schematic block diagram;
  • 2 a representation to explain the variables essential for the vehicle dynamics control system; and
  • 3 a determination unit for determining the override code according to an embodiment of the invention in a schematic block diagram.

Die Darstellung in 1 zeigt ein Fahrdynamikregelsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrdynamiksystem umfasst eine Prozessoreinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur Regelung einer das Fahrverhalten eines Fahrzeugs beeinflussenden Istgröße auszuführen. Bei diesem Verfahren wird eine Sollgröße r einer ersten Bestimmungseinheit G_F zur Bestimmung eines Steueranteils u_f zugeführt. Dieser Steueranteil u_f ist eine Funktion der Sollgröße r, beispielsweise proportional zur Sollgröße r.The representation in 1 shows a vehicle dynamics control system according to an embodiment of the invention. The driving dynamics system comprises a processor unit which is set up to execute a method for regulating an actual variable that influences the driving behavior of a vehicle. In this method, a setpoint value r is fed to a first determination unit G_F for determining a control component u_f. This control component u_f is a function of the setpoint value r, for example proportional to the setpoint value r.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren eine Übersteuer-Kennzahl Idxos in einer zweiten Bestimmungseinheit G_OS bestimmt und eine Stellgröße u in Abhängigkeit von der Übersteuer-Kennzahl Idxos eingestellt. Hierzu wird in einer dritten Bestimmungseinheit G_C, die der zweiten Bestimmungseinheit G_OS nachfolgt, ein weiterer Steueranteil u_c bestimmt, der proportional zu der Übersteuer-Kennzahl Idxos ist. Aus dem Steueranteil u_f und dem Steueranteil u_c wird die Stellgröße u ermittelt. Die Regelstrecke ist in der Darstellung nach 1 mit G_P bezeichnet, die Störgröße mit d. Die Istgröße y_m, beispielsweise eine Gierrate, wird zurückgeführt zu der zweiten Bestimmungseinheit G_OS. Ein weiterer Eingangswert für die zweite Bestimmungseinheit ist die Sollgröße r.According to the invention, in the method, an override code number Idx os is determined in a second determination unit G_OS and a manipulated variable u is set as a function of the override code number Idx os . For this purpose, a further control component u_c is determined in a third determination unit G_C, which follows the second determination unit G_OS, which is proportional to the override code Idx os . The manipulated variable u is determined from the control component u_f and the control component u_c. The controlled system is in the illustration according to 1 with G_P, the disturbance variable with d. The actual variable y_m, for example a yaw rate, is fed back to the second determination unit G_OS. Another input value for the second determination unit is the setpoint value r.

In der 2 sind die für die Fahrdynamikregelung relevanten Größen eines Kraftfahrzeugs mit einem Hinterrad 1 und einem Vorderrad 2 gemäß dem als solchen bekannten Einspurmodell dargestellt. Der Winkel δH bezeichnet den hinteren Radlenkwinkel des Hinterrads 1 und der Winkel δv bezeichnet den vorderen Radlenkwinkel des Vorderrads 2. Der Schwimmwinkel β ergibt sich als Winkel zwischen der Richtung der Horizontalgeschwindigkeit v des Fahrzeugs im Schwerpunkt SP und der Fahrzeuglängsachse x. Die Horizontalgeschwindigkeit v ist der Vektor bestehend aus der Längsgeschwindigkeit vx und der Quergeschwindigkeit vy. Die Gierrate ψ̇ und das Giermoment Mz werden um den Schwerpunkt SP ermittelt.In the 2 are the variables of a motor vehicle with a rear wheel that are relevant for driving dynamics control 1 and a front wheel 2 shown according to the single-track model known as such. The angle δ H denotes the rear wheel steering angle of the rear wheel 1 and the angle δ v denotes the front wheel steering angle of the front wheel 2 . The float angle β results as Angle between the direction of the horizontal speed v of the vehicle in the center of gravity SP and the vehicle longitudinal axis x. The horizontal speed v is the vector consisting of the longitudinal speed v x and the transverse speed v y . The yaw rate ψ̇ and the yaw moment M z are determined around the center of gravity SP.

Die Darstellung in 3 zeigt in einem Blockdiagramm die Abläufe eines Verfahrens zur Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl Idxos gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in der Steuereinheit des Fahrdynamikregelsystem verwirklicht ist. Bei diesem Verfahren wird die Übersteuer-Kennzahl Idxos als Maß für das Übersteuern eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einer Gierratenabweichung einer Ist-Gierrate ψ̇Ist von einer Soll-Gierrate ψ̇Soll und einer Schwimmwinkelabweichung eines Ist-Schwimmwinkels βIst von einem Soll-Schwimmwinkel βSoll und einer Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung einer Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇Ist von einer Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇̇Soll ermittelt.The representation in 3 shows, in a block diagram, the sequences of a method for determining an override characteristic number Idx os according to an exemplary embodiment of the invention, which is implemented in the control unit of the vehicle dynamics control system. In this method, the oversteering index Idx os is used as a measure of the oversteering of a vehicle depending on a yaw rate deviation of an actual yaw rate ψ̇ actual from a target yaw rate ψ̇ target and a slip angle deviation of an actual slip angle β actual from a set slip angle β and a target slip angular velocity deviation of an actual side slip angle rate beta is determined from a target slip angle velocity beta target.

Der hintere Radlenkwinkel δH, der vordere Radlenkwinkel δv, die Längsgeschwindigkeit vx und das Giermoment Mz werden einem Fahrzeugmodell 14 zugeführt. Anhand des Fahrzeugmodells 14 werden die Soll-Gierrate ψ̇Soll und der Soll-Schwimmwinkel βSoll und die Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇̇Soll ermittelt und zur weiteren Verarbeitung vorgegeben. Der Soll-Schwimmwinkel βSoll und die Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇Soll werden zusammen mit der Längsgeschwindigkeit vx, der Querbeschleunigung ay der Ist-Gierrate ̇ψ̇Ist, dr Fahrbahnquerneigung θ und der Fahrbahnlängssteigung φ einer Integrationseinheit 15 zugeführt, welche die Bewegungsgleichungen v ˙ x = a x + v y ψ ˙ + g  sin  φ  und  v ˙ y = a y v x ψ ˙ g  sin  θ

Figure DE102019128447A1_0007
Integriert, um den Ist-Schwimmwinkels βIst sowie die Horizontalgeschwindigkeit v zu erhalten.The rear wheel steering angle δ H , the front wheel steering angle δ v , the longitudinal speed v x and the yaw moment M z are mapped to a vehicle model 14th fed. Based on the vehicle model 14th the setpoint yaw rate ψ̇ setpoint and the setpoint slip angle β setpoint and the setpoint slip angle speed β̇ ̇setpoint are determined and specified for further processing. The nominal float angle β nominal and the nominal float angle speed β̇ nominal are combined with the longitudinal speed v x , the transverse acceleration a y, the actual yaw rate ̇ψ̇ actual , dr lane transverse inclination θ and the longitudinal incline φ of an integration unit 15th fed which the equations of motion v ˙ x = a x + v y ψ ˙ + G sin φ and v ˙ y = a y - v x ψ ˙ - G sin θ
Figure DE102019128447A1_0007
Integrated in order to obtain the actual float angle β Ist and the horizontal speed v.

Zur Berechnung der Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇Ist in der Berechnungseinheit 16 wird die Bewequnqsqleichunq β ˙ = a y cos ( β ) | v | ψ ˙

Figure DE102019128447A1_0008
genutzt.To calculate the actual slip angle velocity β̇ Ist in the calculation unit 16 the equilibrium of movement β ˙ = a y cos ( β ) | v | - ψ ˙
Figure DE102019128447A1_0008
used.

Die Gierratenabweichung wird in einer ersten Zwischengrößeneinheit 11 als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich größer 0 beschränkte erste Zwischengröße OSψ̇, bestimmt, wobei für die erste Zwischengröße gilt: O S ψ ˙ M a x [ ( ψ ˙ S o l l ψ ˙ I s t T h d O S ψ ( θ ) ) K O S ψ ,0 ] ,

Figure DE102019128447A1_0009
mit:

ψ̇Soll
: Soll-Gierrate,
ψ̇Ist
: Ist-Gierrate,
ThdOS ψ(θ)
: vorgegebener erster Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
KOS ψ
: vorgegebener erster Normierungswert.
Die Schwimmwinkelabweichung wird in einer zweiten Zwischenwerteinheit 12 als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich von 0 bis 1 beschränkte zweite Zwischengröße OSβ bestimmt, wobei für die zweite Zwischengröße gilt: O S β = f ( β S o l l β I s t ) ,
Figure DE102019128447A1_0010
mit:
βSoll
: Soll-Schwimmwinkel und
βlst
: Ist-Schwimmwinkel.
Die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung wird in einer dritten Zwischenwerteinheit 13 als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich von 0 bis 1 beschränkte dritte Zwischengröße OSβ bestimmt, wobei für die dritte Zwischengröße gilt: O S β ˙ M a x [ ( β ˙ S o l l β ˙ I s t T h d O S β ˙ ( θ ) ) K O S β ˙ ,0 ]
Figure DE102019128447A1_0011
mit:
β̇Soll
: Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
β̇Ist
: Ist- Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
ThdOS β(θ)
: vorgegebener zweiter Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
KOS β̇
: vorgegebener zweiter Normierungswert.
Die erste, zweite und dritte Zwischengröße OSψ̇, OSβ, OSβ̇̇ werden nachfolgend überblendet, um die Übersteuer-Kennzahl Idxos zu erhalten. Für die Übersteuer-Kennzahl Idxos gilt: I d x O S = M a x ( O S β , O S β , ( O S ψ ˙ f ( O S ψ ˙ ) ) O S β ˙ )
Figure DE102019128447A1_0012
Während die zweite und dritte Zwischengröße OSβ, OSβ bereits auf den Wertebereich [0,1] normiert sind, ist für die erste Zwischengröße OSψ̇, ein größerer Wertebereich zugelassen.The yaw rate deviation is in a first intermediate size unit 11 as a first intermediate variable OS ψ̇ restricted to a specified range of values greater than 0, where the following applies to the first intermediate variable: O S. ψ ˙ M. a x [ ( ψ ˙ S. O l l - ψ ˙ I. s t - T H d O S. ψ ( θ ) ) K O S. ψ , 0 ] ,
Figure DE102019128447A1_0009
With:
ψ̇Soll
: Target yaw rate,
ψ̇Is
: Actual yaw rate,
ThdOS ψ (θ)
: predetermined first threshold value as a function of the road inclination θ and
KOS ψ
: specified first normalization value.
The slip angle deviation is shown in a second intermediate value unit 12th is determined as a second intermediate variable OS β restricted to a predetermined value range from 0 to 1, where the following applies to the second intermediate variable: O S. β = f ( β S. O l l - β I. s t ) ,
Figure DE102019128447A1_0010
With:
βset
: Target slip angle and
βlst
: Actual slip angle.
The slip angle speed deviation is calculated in a third intermediate value unit 13th is determined as a third intermediate variable OS β restricted to a specified range of values from 0 to 1, where the following applies to the third intermediate variable: O S. β ˙ M. a x [ ( β ˙ S. O l l - β ˙ I. s t - T H d O S. β ˙ ( θ ) ) K O S. β ˙ , 0 ]
Figure DE102019128447A1_0011
With:
β̇set
: Target slip angle speed,
β̇is
: Actual slip angle velocity,
ThdOS β (θ)
: predefined second threshold value as a function of the road gradient θ and
KOS β̇
: specified second normalization value.
The first, second and third intermediate variables OS ψ̇, OS β , OS β̇̇ are then superimposed in order to obtain the override index Idx os . The following applies to the override key figure Idx os: I. d x O S. = M. a x ( O S. β , O S. β , ( O S. ψ ˙ - f ( O S. ψ ˙ ) ) O S. β ˙ )
Figure DE102019128447A1_0012
While the second and third intermediate variable OS β , OS β are already normalized to the value range [0.1], a larger value range is permitted for the first intermediate variable OS ψ̇.

Durch eine Kennlinie 17 wird die Empfindlichkeit für große Abweichungen reduziert. Die Abbildung der ersten Zwischengröße OSψ̇, durch die Kennlinie 17 wird von der ersten Zwischengröße OSψ̇, abgezogen, vgl. Subtraktor 18. Das Ergebnis dieser Subtraktion wird mit der dritten Zwischengröße multipliziert, vgl. Multiplizierer 19. Mit steigender Abweichung zwischen der ersten Zwischengröße OSψ̇, und der Abbildung der ersten Zwischengröße OSψ̇, durch die Kennlinie 17 wird der Einfluss der dritten Zwischengröße OSβ̇ erhöht. Damit wird auch bei Übersteuern mit starkem Gegenlenken noch ein schnelles Eindrehen des Fahrzeugs auf die Übersteuer-Kennzahl Idxos abgebildet. Die Übersteuer-Kennzahl Idxos mit ihren drei Anteilen der Zwischengrößen OSψ̇, OSβ, OSβ̇̇ führt somit zu einer Vereinfachung der Mehrgrößenregelung zu einer Regelung auf eine Regelabweichung in Form der Übersteuer-Kennzahl IdxOS. Hierdurch wird der regelungstechnische Aufwand reduziert.By a characteristic 17th the sensitivity to large deviations is reduced. The mapping of the first intermediate variable OS ψ̇, by the characteristic 17th is subtracted from the first intermediate variable OS ψ̇, see subtractor 18th . The result of this subtraction is multiplied by the third intermediate variable, see multiplier 19th . With increasing deviation between the first intermediate variable OS ψ̇ and the mapping of the first intermediate variable OS ψ̇ by the characteristic 17th the influence of the third intermediate variable OS β̇ is increased. This means that even in the event of oversteer with strong countersteering, a rapid turning of the vehicle is mapped to the oversteer index Idx os. The override index Idx os with its three components of the intermediate variables OS ψ̇, OS β , OS β̇̇ thus leads to a simplification of the multivariable control to a regulation on a control deviation in the form of the override index Idx OS . This reduces the control effort.

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung einer Übersteuer-Kennzahl als Maß für das Übersteuern eines Fahrzeugs, wobei die Übersteuer-Kennzahl in Abhängigkeit von - einer Gierratenabweichung einer Ist-Gierrate von einer Soll-Gierrate und - einer Schwimmwinkelabweichung eines Ist-Schwimmwinkels von einem Soll-Schwimmwinkel und - einer Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung einer Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit von einer Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit ermittelt wird.Method for determining an oversteer index as a measure for the oversteering of a vehicle, the oversteer index depending on - a yaw rate deviation of an actual yaw rate from a target yaw rate and - a deviation of the float angle of an actual float angle from a target float angle and - A slip angle speed deviation of an actual slip angle speed from a target slip angle speed is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierratenabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich größer 0, beschränkte erste Zwischengröße OSψ̇, bestimmt wird, wobei bevorzugt für die erste Zwischengröße gilt: O S ψ ˙ M a x [ ( ψ ˙ S o l l ψ ˙ I s t T h d O S ψ ( θ ) ) K O S ψ ,0 ] ,
Figure DE102019128447A1_0013
mit: ψ̇Soll : Soll-Gierrate, ψ̇Ist : Ist-Gierrate, ThdOS ψ (θ) : vorgegebener erster Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und KOS ψ : vorgegebener erster Normierungswert.
Procedure according to Claim 1 , characterized in that the yaw rate deviation is determined as a first intermediate variable OS ψ̇ limited to a predetermined value range, in particular a value range greater than 0, with the following preferably applies to the first intermediate variable: O S. ψ ˙ M. a x [ ( ψ ˙ S. O l l - ψ ˙ I. s t - T H d O S. ψ ( θ ) ) K O S. ψ , 0 ] ,
Figure DE102019128447A1_0013
with: ψ̇ target : target yaw rate, ψ̇ actual : actual yaw rate, Thd OS ψ (θ): specified first threshold value as a function of the road inclination θ and K OS ψ : specified first normalization value.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmwinkelabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, beschränkte zweite Zwischengröße OSβ bestimmt wird, wobei bevorzugt für die zweite Zwischengröße gilt: O S β = f ( β S o l l β I s t ) ,
Figure DE102019128447A1_0014
mit: βSoll : Soll-Schwimmwinkel und βIst : Ist-Schwimmwinkel.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the slip angle deviation is determined as a second intermediate variable OS β restricted to a predetermined value range, in particular a value range from 0 to 1, with the following preferably applies to the second intermediate variable: O S. β = f ( β S. O l l - β I. s t ) ,
Figure DE102019128447A1_0014
with: β target : target float angle and β actual : actual float angle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, beschränkte dritte Zwischengröße OSβ bestimmt wird, wobei bevorzugt für die dritte Zwischengröße gilt: O S β ˙ M a x ( ( β ˙ S o l l β ˙ I s t T h d O S β ˙ ( θ ) ) K O S β ˙ ,0 )
Figure DE102019128447A1_0015
mit: β̇Soll : Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit, β̇Ist : Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit, ThdOS β̇ (θ) : vorgegebener zweiter Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und KOS β̇ : vorgegebener zweiter Normierungswert.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the slip angle velocity deviation is determined as a third intermediate variable OS β restricted to a predetermined value range, in particular a value range from 0 to 1, with the following preferably applies to the third intermediate variable: O S. β ˙ M. a x ( ( β ˙ S. O l l - β ˙ I. s t - T H d O S. β ˙ ( θ ) ) K O S. β ˙ , 0 )
Figure DE102019128447A1_0015
with: β̇ target : target slip angle speed, β̇ actual : actual slip angle speed, Thd OS β̇ (θ): predetermined second threshold value as a function of the road inclination θ and K OS β̇ : specified second normalization value.
Verfahren nach den Ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersteuer-Kennzahl Idxos in Abhängigkeit von der ersten Zwischengröße OSψ̇, und der zweiten Zwischengröße OSβ und der dritten Zwischengröße OSβ bestimmt wird gemäß I d x o s = M a x ( O S β , O S β , ( O S ψ ˙ f ( O S ψ ˙ ) ) O S β ˙ )
Figure DE102019128447A1_0016
wobei f(OSψ̇) eine Funktion ist, welche die erste Zwischengröße auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, abbildet.
Procedure according to the Claims 2 , 3 and 4th , characterized in that the override index Idx os is determined as a function of the first intermediate variable OS ψ̇, and the second intermediate variable OS β and the third intermediate variable OS β according to I. d x O s = M. a x ( O S. β , O S. β , ( O S. ψ ˙ - f ( O S. ψ ˙ ) ) O S. β ˙ )
Figure DE102019128447A1_0016
where f (OS ψ̇ ) is a function which maps the first intermediate variable to a specified range of values, in particular a range of values from 0 to 1.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Gierrate und/oder der Soll-Schwimmwinkel und/oder die Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit anhand eines Fahrzeugmodells, insbesondere anhand einer Simulation eines Fahrzeugmodells, bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the setpoint yaw rate and / or the setpoint slip angle and / or the setpoint slip angle speed is determined using a vehicle model, in particular using a simulation of a vehicle model. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Ist-Schwimmwinkels, eine Längsgeschwindigkeit vx und eine Quergeschwindigkeit vy berechnet werden, insbesondere durch Integration der Bewegungsgleichungen v ˙ x = a x + v y ψ ˙ + g  sin  φ  und  v ˙ y = a y v x ψ ˙ g  sin θ
Figure DE102019128447A1_0017
mit: ax : Längsbeschleunigung, ψ̇ : Gierrate, g : Erdbeschleunigung, φ : Fahrbahnlängssteigung, ay : Querbeschleunigung und θ : Fahrbahnquerneigung.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that to determine the actual side slip angle, a longitudinal speed v x and a transverse speed v y are calculated, in particular by integrating the equations of motion v ˙ x = a x + v y ψ ˙ + G sin φ and v ˙ y = a y - v x ψ ˙ - G sin θ
Figure DE102019128447A1_0017
with: a x : longitudinal acceleration, ψ̇: yaw rate, g: acceleration due to gravity, φ: longitudinal slope of the road, a y : lateral acceleration and θ: transverse slope of the road.
Verfahren zur Regelung einer das Fahrverhaltens eines Fahrzeugs beeinflussenden Istgröße, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übersteuer-Kennzahl gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bestimmt wird und eine Stellgröße in Abhängigkeit von der Übersteuer-Kennzahl eingestellt wird.Method for regulating an actual variable influencing the driving behavior of a vehicle, characterized in that an oversteer characteristic number is determined according to a method according to one of the preceding claims and a manipulated variable is set as a function of the oversteer characteristic number. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße zusätzlich in Abhängigkeit von einem Steueranteil eingestellt wird, der eine Funktion einer Sollgröße ist.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the manipulated variable is additionally set as a function of a control component which is a function of a setpoint variable. Fahrdynamikregelsystem mit einer Prozessoreinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Vehicle dynamics control system with a processor unit which is set up to carry out a method according to one of the preceding claims.
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