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 DE 11 2004 002 252 B4 und DE 10 2005 016 131 A1 sind Verfahren zum Stabilisieren der Fahrbewegung eines Kraftfahrzeugs mit einen Zusatzlenkmoment bzw. gezielten Bremseingriffen bekannt. Zum Durchführen der Verfahren werden Gierrate und Schwimmwinkel des Kraftfahrzeugs ermittelt. Die Druckschrift DE 10 2017 216 019 A1 offenbart ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs. Hierzu wird ein Übersteuerindex für eine Intensität eines Übersteuerns anhand mindestens einer Betriebsgröße des Fahrzeugs ermittelt. Aus der Druckschrift DE 10 201 0 003 951 A1 ist ein Verfahren zum Stabilisieren eines Zweirads in Fahrsituationen, in denen das Zweirad übersteuert bekannt. Bei dem Verfahren wird die Gierrate des Zweirades erhoben.From the pamphlets DE 11 2004 002 252 B4 and DE 10 2005 016 131 A1 Methods for stabilizing the driving movement of a motor vehicle with an additional steering torque or targeted braking interventions are known. To carry out the method, the yaw rate and slip angle of the motor vehicle are determined. The pamphlet DE 10 2017 216 019 A1 discloses a method of steering a vehicle. For this purpose, an oversteer index for an intensity of oversteer is determined on the basis of at least one operating variable of the vehicle. From the pamphlet DE 10 201 0 003 951 A1 is a known method for stabilizing a two-wheeler in driving situations in which the two-wheeler is oversteered. In the process, the yaw rate of the two-wheeler is recorded.

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 claim 1 is proposed.

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: O S ψ ˙ M a x [ ( ψ ˙ S o l l ψ ˙ I s t T h d ψ ( θ ) ) K O S ψ ] ,

Figure DE102019128447B4_0002
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.
According to 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 ψ ( θ ) ) K O S. ψ ] ,
Figure DE102019128447B4_0002
With:
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 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 DE102019128447B4_0003
mit:

βSoll
Soll-Schwimmwinkel und
βIst
\Ist-Schwimmwinkel.
According to the invention, the slip angle deviation is used as a second intermediate variable limited to a predetermined value range, in particular a value range from 0 to 1 OS β certainly. The second intermediate size allows a Part of the oversteer can be determined, which 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 DE102019128447B4_0003
With:
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: 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 DE102019128447B4_0004
mit:

β̇̇̇̇̇Soll
Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
β̇̇̇̇̇Ist
Ist- Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
Thdos β̇̇(θ)
vorgegebener zweiter Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
KOS β̇
vorgegebener zweiter Normierungswert.
According to the invention, the slip angle velocity deviation is determined as a third intermediate variable OS β̇̇ limited 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 oversteering 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 DE102019128447B4_0004
With:
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 Idxos in Abhängigkeit von der ersten Zwischengröße OSψ̇ und der zweiten Zwischengröße OSβ und der dritten Zwischengröße OSβ̇̇ 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 DE102019128447B4_0005
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 the invention, the override code Idx os depending on the first intermediate size OS ψ̇ and the second intermediate size OS β and the third intermediate variable OS β̇̇ determined 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 DE102019128447B4_0005
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 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 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 DE102019128447B4_0006
mit:

ax
Längsbeschleunigung,
ψ̇
Gierrate,
g
Erdbeschleunigung,
φ
Fahrbahnlängssteigung,
ay
Querbeschleunigung und
θ
Fahrbahnquerneigung.
According to an advantageous embodiment of the invention, a longitudinal speed is used to determine the actual side slip angle v x and a lateral speed v y can be 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 DE102019128447B4_0006
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.

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 β̇ kann die Bewegungsgleichung β ˙ = a y cos ( β ) | v | ψ ˙

Figure DE102019128447B4_0007
mit:

ay
Querbeschleunigung,
ß
Schwimmwinkel,
v
Horizontalgeschwindigkeit,
und
Ψ̇
Gierrate
genutzt werden, wobei die Horizontalgeschwindigkeit der Vektor bestehend aus der Längsgeschwindigkeit vx und der Quergeschwindigkeit vy ist.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 lateral speed v y the velocity of the sideslip angle can be determined. The integration of the equations of motion makes it possible to obtain reliable information on 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 β̇ β ˙ = a y cos ( β ) | v | - ψ ˙
Figure DE102019128447B4_0007
With:
ay
Lateral acceleration,
ß
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 is.

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 process, a target value r a first determination unit G_F to determine a tax share u_f fed. This tax share u_f is a function of the target size r , for example proportional to the target size 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, an override code is used in the method Idx os in a second determination unit G_OS determined and a manipulated variable u depending on the override key figure Idx os set. For this purpose, in a third determination unit G_C that of the second determination unit G_OS another tax portion follows u_c determined which is proportional to the override metric Idx os is. From the tax portion u_f and the tax portion u_c becomes the manipulated variable u determined. The controlled system is in the illustration according to 1 With G_P denotes the disturbance variable with d. The actual size y_m , for example, a yaw rate, is fed back to the second determining unit G_OS . Another input value for the second determination unit is the setpoint variable 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 Rear wheel steering angle 1 and the angle δ v denotes the front wheel steering angle of the front wheel 2 . The slip angle β results as the angle between the direction of the horizontal velocity v of the vehicle in the center of gravity SP and the longitudinal axis of the vehicle x . The horizontal speed v is the vector consisting of the longitudinal speed v x and the lateral speed v y . The yaw rate Ψ̇ and the yaw moment M z be around the focus SP determined.

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 βlst von einem Soll-Schwimmwinkel βSoll und einer Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung einer Ist-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇lst von einer Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit β̇̇soll ermittelt.The representation in 3 shows in a block diagram the processes of a method for determining an override code Idx os according to an embodiment of the invention, which is implemented in the control unit of the vehicle dynamics control system. In this process, the override key figure Idx os as a measure of the oversteering of a vehicle as a function of 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 lst from a target float angle β target and a slip angle speed deviation of an actual slip angle speed β̇ lst from a target slip angle speed β̇̇ soll is determined.

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 β̇̇Soll 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 DE102019128447B4_0008
Integriert, um den Ist-Schwimmwinkels βlst 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 become a vehicle model 14th fed. Based on the vehicle model 14th the target yaw rate ψ̇ target and the target float angle β target and the target float angle speed β̇̇ target is determined and specified for further processing. The target side slip angle β target and the target float angle speed β̇̇ Soll together with the longitudinal speed v x , the lateral acceleration a y the actual yaw rate ψ̇ Ist , dr lane bank angle θ and the road lane longitudinal gradient 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 DE102019128447B4_0008
Integrated to the actual side slip angle β lst as well as the horizontal speed v to obtain.

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

Figure DE102019128447B4_0009
genutzt.To calculate the actual slip angle speed β̇ lst in the calculation unit 16 becomes the equation of motion β ˙ = a y cos ( β ) | v | - ψ ˙
Figure DE102019128447B4_0009
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 DE102019128447B4_0010
mit:

ψ̇Soll
Soll-Gierrate,
ψ̇Ist
Ist-Gierrate,
ThdOS ψ (θ)
vorgegebener erster Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
Kos1/J
vorgegebener erster Normierungswert.
The yaw rate deviation is in a first intermediate size unit 11 is determined as a first intermediate variable OS kte 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 DE102019128447B4_0010
With:
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 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 DE102019128447B4_0011
mit:

βSoll
Soll-Schwimmwinkel und
βlst
Ist-Schwimmwinkel.
The slip angle deviation is shown in a second intermediate value unit 12th as a second intermediate variable restricted to a predetermined value range from 0 to 1 OS β determined, whereby for the second intermediate size applies: O S. β = f ( β S. O l l - β I. s t ) ,
Figure DE102019128447B4_0011
With:
βset
Target slip angle and
βlst
Actual slip angle.

Die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung wird in einer dritten Zwischenwerteinheit 13 als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich von 0 bis 1 beschränkte dritte Zwischengröße OSβ̇̇̇ bestimmt, wobei für die dritte Zwischengröße gilt: O S ψ ˙ 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 DE102019128447B4_0012
mit:

β̇Soll
Soll-Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
β̇Ist
Ist- Schwimmwinkelgeschwindigkeit,
ThdOS β̇(θ)
vorgegebener zweiter Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und
KOS β̇̇
vorgegebener zweiter Normierungswert.
The slip angle speed deviation is calculated in a third intermediate value unit 13th is determined as a third intermediate variable OS βkte restricted to a specified range of values from 0 to 1, where the following applies to the third intermediate variable: O S. ψ ˙ 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 DE102019128447B4_0012
With:
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, OSβ , OSβ̇ 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 DE102019128447B4_0013
The first, second and third intermediate size OS ψ̇, OS β , OS β ̇ are then faded to the override indicator Idx os to obtain. For the override key figure Idx os applies: 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 DE102019128447B4_0013

Während die zweite und dritte Zwischengröße OSβ , OSβ̇ bereits auf den Wertebereich [0,1] normiert sind, ist für die erste Zwischengröße OSψ̇ ein größerer Wertebereich zugelassen.While the second and third intermediate sizes OS β , OS β ̇ are already normalized to the range of values [0.1], a larger range of values 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 , OSβ̇ 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 deducted 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 β ̇ is increased. This means that even in the event of oversteer with strong countersteering, the vehicle can still quickly turn to the oversteer index Idx os pictured. The override indicator Idx OS with its three proportions of the intermediate quantities OS ψ̇, OS β , OS β ̇ thus leads to a simplification of the multivariable control to a control for a control deviation in the form of the override index Idx os . This reduces the control effort.

Claims (9)

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 OSψ̇ bestimmt wird, wobei die Schwimmwinkelabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich beschränkte zweite Zwischengröße OSβ bestimmt wird, wobei die Schwimmwinkelgeschwindigkeitsabweichung als eine auf einen vorgegebenen Wertebereich beschränkte dritte Zwischengröße OSβ̇ bestimmt wird, wobei die Übersteuer-Kennzahl Idxos in Abhängigkeit von der ersten Zwischengröße OSψ̇ und der zweiten Zwischengröße OSβ̇ und der dritten Zwischengröße OSβ̇ 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 DE102019128447B4_0014
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 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 slip angle deviation of an actual slip angle from a target slip angle and - a float angle speed deviation of an actual float angle speed from a set float angle speed is determined, the yaw rate deviation being determined as a first intermediate variable OS ψ̇ restricted to a predetermined value range, the float angle deviation being determined as a second intermediate variable OS β limited to a predetermined value range, the The slip angle velocity deviation is determined as a third intermediate variable OS β ̇ restricted to a predetermined value range, the override characteristic number Idx os depending on 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 DE102019128447B4_0014
is determined, where f (OS ψ̇ ) is a function which maps the first intermediate variable to a specified range of values.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die erste Zwischengröße gilt: O S ψ ˙ M a x [ ( ψ ˙ S o l l ψ ˙ I s t T h d ψ ( θ ) ) K O S ψ ,0 ] ,
Figure DE102019128447B4_0015
mit: ψ̇Soll Soll-Gierrate, ψ̇Ist Ist-Gierrate, ThdOS ψ (θ) vorgegebener erster Schwellwert in Abhängigkeit von der Fahrbahnneigung θ und Kos1/J vorgegebener erster Normierungswert.
Procedure according to Claim 1 , characterized in that the following applies to the first intermediate size: O S. ψ ˙ M. a x [ ( ψ ˙ S. O l l - ψ ˙ I. s t - T H d ψ ( θ ) ) K O S. ψ , 0 ] ,
Figure DE102019128447B4_0015
with: ψ̇ Set target yaw rate, ψ̇ Actual actual yaw rate, Thd OS ψ (θ) predetermined first threshold value as a function of the road inclination θ and K os1 / J predetermined first normalization value.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Zwischengröße gilt: O S β = f ( β S o l l β I s t ) ,
Figure DE102019128447B4_0016
mit: βSoll Soll-Schwimmwinkel und βlst Ist-Schwimmwinkel.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the following applies to the second intermediate variable: O S. β = f ( β S. O l l - β I. s t ) ,
Figure DE102019128447B4_0016
with: β set target float angle and β is actual float angle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 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 DE102019128447B4_0017
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 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 DE102019128447B4_0017
with: β̇ target setpoint 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 predetermined second normalization value.
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 DE102019128447B4_0018
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 can be 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 DE102019128447B4_0018
with: a x longitudinal acceleration, ψ̇ yaw rate, g acceleration due to gravity, φ longitudinal gradient of the road, a y transverse acceleration and θ transverse gradient 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 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße zusätzlich in Abhängigkeit von einem Steueranteil eingestellt wird, der eine Funktion einer Sollgröße ist.Procedure according to Claim 7 , 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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