DE102019128447B4 - Method for determining an oversteer index as a measure of the oversteering of a vehicle - Google Patents
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Abstract
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, wobei die Gierratenabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich beschränkte erste Zwischengröße OSψ̇bestimmt wird, wobei die Schwimmwinkelabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich beschränkte zweite Zwischengröße OSβbestimmt wird, wobei die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich beschränkte dritte Zwischengröße OSβ̇ bestimmt wird, wobei die Übersteuer-Kennzahl Idxosin Abhängigkeit von der ersten Zwischengröße OSψ̇und der zweiten Zwischengröße OSβ̇ und der dritten Zwischengröße OSβ̇ gemäßIdxOS=Max(OSβ,OSβ˙,(OSψ˙−f(OSψ˙))∗OSβ˙)bestimmt wird, wobei f(OSψ̇) eine Funktion ist, welche die erste Zwischengröße auf einen vorgegebenen Wertebereich abbildet.Method for determining an oversteer index as a measure of 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 float angle and - a slip angle speed deviation of an actual slip angle speed from a target slip angle speed is determined, the yaw rate deviation being determined as a first intermediate variable OSψ̇ restricted to a predefined value range, the slip angle deviation being determined as a second intermediate variable OSβ limited to a predefined value range, the slip angle speed deviation being a a predetermined value range limited third intermediate variable OSβ̇ is determined, the override index Idxos depending on the first intermediate variable OSgröße and the second intermediate variable OSβ̇ and the third intermediate size OSβ̇ according toIdxOS = Max (OSβ, OSβ˙, (OSψ˙ − f (OSψ˙)) ∗ OSβ˙), where f (OSψ̇) is a function that maps the first intermediate variable to a given range of values.
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 on 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 the curve radius would correspond to. 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.
Aus den Druckschriften
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 reduced control effort.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen.To achieve the object, a method according to
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.
Erfindungsgemäß 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:
- Ψ̇Soll
- Soll-Gierrate,
- Ψ̇Ist
- Ist-Gierrate,
- Thdos Ψ(θ)
- vorgegebener erster Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
- KOS ψ
- vorgegebener erster Normierungswert.
- Ψ̇Soll
- Target yaw rate,
- Ψ̇Is
- Actual yaw rate,
- Thdos Ψ (θ)
- predetermined first threshold value as a function of the road gradient θ and
- KOS ψ
- predetermined first normalization value.
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.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.
Erfindungsgemäß wird die Schwimmwinkelabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, beschränkte zweite Zwischengröße
- βSoll
- Soll-Schwimmwinkel und
- βIst
- \Ist-Schwimmwinkel.
- βset
- Target slip angle and
- βis
- \ Actual slip angle.
Erfindungsgemäß wird die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich, insbesondere einen Wertebereich von 0 bis 1, beschränkte dritte Zwischengröße OSβ̇̇ 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:
- β̇̇̇̇̇Soll
- Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
- β̇̇̇̇̇Ist
- Ist- Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
- Thdos β̇̇(θ)
- vorgegebener zweiter Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
- KOS β̇
- vorgegebener zweiter Normierungswert.
- β̇̇̇̇̇set
- Target slip angle speed,
- β̇̇̇̇̇is
- Actual slip angle velocity,
- Thdos β̇̇ (θ)
- predetermined second threshold value as a function of the road gradient θ and
- KOS β̇
- predetermined second normalization value.
Erfindungsgemäß wird die Übersteuer-Kennzahl
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 the invention, the override code
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 specified 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) 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 Ψ̇) 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
- ax
- Längsbeschleunigung,
- ψ̇
- Gierrate,
- g
- Erdbeschleunigung,
- φ
- Fahrbahnlängssteigung,
- ay
- Querbeschleunigung und
- θ
- Fahrbahnquerneigung.
- 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.
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
- ay
- Querbeschleunigung,
- ß
- Schwimmwinkel,
- v
- Horizontalgeschwindigkeit,
- und
- Ψ̇
- Gierrate
- ay
- Lateral acceleration,
- ß
- Side slip angle,
- v
- Horizontal speed,
- and
- Ψ̇
- Yaw rate
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.
-
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
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren eine Übersteuer-Kennzahl
In der
Die Darstellung in
Der hintere Radlenkwinkel
Zur Berechnung der Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇lst in der Berechnungseinheit
Die Gierratenabweichung wird in einer ersten Zwischengrößeneinheit
- ψ̇Soll
- Soll-Gierrate,
- ψ̇Ist
- Ist-Gierrate,
- ThdOS ψ (θ)
- vorgegebener erster Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
- Kos1/J
- vorgegebener erster Normierungswert.
- ψ̇Soll
- Target yaw rate,
- ψ̇Is
- Actual yaw rate,
- ThdOS ψ (θ)
- predetermined first threshold value as a function of the road gradient θ and
- Kos1 / J
- predetermined first normalization value.
Die Schwimmwinkelabweichung wird in einer zweiten Zwischenwerteinheit
- βSoll
- Soll-Schwimmwinkel und
- βlst
- Ist-Schwimmwinkel.
- βset
- Target slip angle and
- βlst
- Actual slip angle.
Die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung wird in einer dritten Zwischenwerteinheit
- β̇Soll
- Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
- β̇Ist
- Ist- Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
- ThdOS β̇(θ)
- vorgegebener zweiter Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
- KOS β̇̇
- vorgegebener zweiter Normierungswert.
- β̇set
- Target slip angle speed,
- β̇is
- Actual slip angle velocity,
- ThdOS β̇ (θ)
- predetermined second threshold value as a function of the road gradient θ and
- KOS β̇̇
- predetermined second normalization value.
Die erste, zweite und dritte Zwischengröße OSψ̇,
Während die zweite und dritte Zwischengröße
Durch eine Kennlinie
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |