DE102022107281A1

DE102022107281A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit, Fahrzeug, Computerprogramm und computerlesbares Speichermedium

Info

Publication number: DE102022107281A1
Application number: DE102022107281.9A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ganesch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2023-09-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, das Verfahren (100) umfassend die folgenden Schritte:
- Ermitteln (103) einer Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen des Fahrzeugs;
- Bestimmen (104) einer Beschleunigungsgröße der Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße;
- Bestimmen (105) einer Modellgeschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund aus der bevorzugten Beschleunigungsgröße;
- Ermitteln von Radgeschwindigkeiten von Rädern des Fahrzeugs;
- Korrigieren (106) der bestimmten Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit; und
- im Falle einer Zustandsänderung des Fahrzeugs, Korrigieren (107) der bestimmten Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den Radgeschwindigkeiten.
Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Fahrzeug, ein Computerprogramm, und ein computerlesbares Speichermedium.

Description

Das Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs ist in modernen Fahrzeugen ein wichtiger und komplexer Vorgang. Für moderne Fahrzeuge ist es von großer Bedeutung, eine möglichst genaue Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu bestimmen, da auf einer solchen Referenzgeschwindigkeit viele Regelfunktionen in dem Fahrzeug basieren.
Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Regelungen, beispielsweise einer Schlupfregelung - bekannte Beispiele hierfür sind ein Antiblockiersystem, ABS, und eine Fahrdynamikregelung (engl.: Electronic Stability Control, ESC) - können bereits geringe Abweichungen einer bestimmten Referenzgeschwindigkeit von einer tatsächlichen Geschwindigkeit eines Fahrzeugs immense Auswirkungen haben. Beispielsweise können Bremswege durch derartige Regelungen verkürzt oder verlängert werden und/oder eine solche Regelung ausschlaggebend dafür sein, ob ein Fahrzeug unter Kontrolle gehalten werden kann, oder nicht.
Für eine möglichst präzise Schätzung einer Referenzgeschwindigkeit werden daher Raddrehzahlsensoren zur Bestimmung einer Radgeschwindigkeit von Rädern eines Fahrzeugs verwendet. Diese können aber mitunter ungenaue oder unzuverlässige Ergebnisse liefern. Es ist daher von großer Bedeutung, Verbesserungen bei der Bestimmung einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu erzielen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Speichermedium zu beschreiben, welches eine verbesserte Bestimmung einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs die folgenden Schritte:

- Ermitteln einer Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen des Fahrzeugs;
- Bestimmen einer Beschleunigungsgröße der Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße;
- Bestimmen einer Modellgeschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund aus der bevorzugten Beschleunigungsgröße;
- Ermitteln von Radgeschwindigkeiten von Rädern des Fahrzeugs;
- Korrigieren der bestimmten Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit; und
- im Falle einer Zustandsänderung des Fahrzeugs, Korrigieren der bestimmten Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den Radgeschwindigkeiten.

Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist es, dass Radgeschwindigkeiten und eine bestimmte Modellgeschwindigkeit gemeinsam verwendet werden können, um so eine genauere und zuverlässigere Referenzgeschwindigkeit zu erhalten. Da verschiedene Beschleunigungsgrößen, die an einem Fahrzeug ermittelt werden können, unterschiedliche Genauigkeiten aufweisen können, ist es hierbei vorteilhaft, eine Beschleunigungsgröße aus einer Mehrzahl von ermittelten Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße zu bestimmen, und basierend auf dieser die Modellgeschwindigkeit zu berechnen. So kann, je nachdem welche Beschleunigungsgröße ausgewählt wird, eine möglichst genaue Modellgeschwindigkeit berechnet werden, um eine möglichst genaue und robuste Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit zu erlangen.
Das Korrigieren der bestimmten Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den Radgeschwindigkeiten verbessert zusätzlich die Genauigkeit und Robustheit der Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit, da bei einer Zustandsänderung des Fahrzeugs für einen kurzen Zeitpunkt die Räder des Fahrzeugs nicht in Über- oder Unterschlupf laufen. Dies kann dazu verwendet werden, Fehler der Schätzung der Referenzgeschwindigkeit zu korrigieren, die bereits zu einer solchen Zustandsänderung des Fahrzeugs existieren.
Unter einer Zustandsänderung des Fahrzeugs wird in diesem Zusammenhang ein Übergang von einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugs in einen Abbremsvorgang, und umgekehrt, verstanden.
Bei der Beschleunigung des Fahrzeugs kann es sich hierbei sowohl um eine positive Beschleunigung, d.h. um einen Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugs, auch bekannt als Zug, als auch um eine negative Beschleunigung, d.h. um einen Abbremsvorgang des Fahrzeugs, auch bekannt als Schub, handeln.
Das Korrigieren der jeweiligen Größen kann hierbei sowohl ein Anpassen der entsprechenden Größen, wenn eine Abweichung festgestellt wird, oder eine Bestätigung der jeweiligen Größen, wenn keine wesentliche Abweichung festgestellt wird, umfassen.
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung umfasst die Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen wenigstens eine der folgenden Beschleunigungsgrößen:

- eine mittels einem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigungsgröße des Fahrzeugs;
- eine basierend auf einer gefilterten Radbeschleunigung eines Referenzrades der Räder des Fahrzeugs bestimmten Beschleunigungsgröße;
- eine aus einer Ableitung einer Einhüllenden der Radgeschwindigkeiten der Räder des Fahrzeugs bestimmten Beschleunigungsgröße; und
- eine Beschleunigungsgröße, die als Grenzwert für eine mögliche Beschleunigung aus den Einhüllenden der Radgeschwindigkeiten der Räder des Fahrzeugs bestimmt wird.

Sensoren zum Erfassen der oben genannten Beschleunigungsgrößen sind heutzutage ohnehin in Fahrzeugen vorhanden. Somit ist es vorteilhaft die oben genannten Beschleunigungsgrößen für das hier beschriebene Verfahren zu verwenden, da somit keine zusätzlichen Kosten für die Bereitstellung der Ausgangsgrößen für die Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit anfallen.
Des Weiteren ist es insbesondere vorteilhaft zumindest einige der oben genannten Beschleunigungsgrößen als Grundlage für die Bestimmung der bevorzugten Beschleunigungsgröße zu verwenden, da diese jeweils in unterschiedlichen Situationen unterschiedliche Genauigkeit und Zuverlässigkeit aufweisen. So können für unterschiedliche Situationen jeweils möglichst genaue und zuverlässige Beschleunigungsgrößen bereitgestellt werden.
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung wird das Bestimmen der bevorzugten Beschleunigungsgröße in Abhängigkeit einer Fahrsituation des Fahrzeugs durchgeführt.
In unterschiedlichen Fahrsituationen können unterschiedliche Beschleunigungsgrößen jeweils bessere Genauigkeit und/oder Robustheit aufweisen. So kann beispielsweise bei einer geringen Raddynamik eine Beschleunigungsgröße ein robusteres Beschleunigungssignal liefern als eine andere Beschleunigungsgröße, welches beispielsweise wiederum bei einer größeren Raddynamik ein robusteres Beschleunigungssignal liefert. Es ist somit vorteilhaft, das Bestimmen der bevorzugten Beschleunigungsgröße an eine Fahrsituation anzupassen, um so stets für spezifische Fahrsituationen spezifische Beschleunigungsgrößen auszuwählen, um so eine möglichst realistische Schätzung der Modellgeschwindigkeit zu erzielen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die bevorzugte Beschleunigungsgröße die Beschleunigungsgröße der Mehrzahl der ermittelten Beschleunigungsgrößen, welche eine tatsächliche Beschleunigung des Fahrzeugs am besten abbildet.
Die Beschleunigungsgröße, welche die tatsächliche Beschleunigung am besten abbildet, ist die Beschleunigungsgröße, deren Wert der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs über Grund am nächsten kommt, d.h. bei der eine geringste Abweichung zwischen geschätztem und tatsächlichem Beschleunigungswert besteht. Bei der Auswahl dieser bevorzugten Beschleunigungsgröße kann insbesondere die Beschleunigungsgröße berücksichtigt werden, für die das zuvor gesagte mit höchster Wahrscheinlichkeit zutrifft.
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung werden für das Korrigieren der bestimmten Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit die folgenden Vorgaben verwendet:

- im Falle einer positiven Beschleunigung des Fahrzeugs bewegt sich das Fahrzeug nicht schneller als das langsamste ungebremste Rad; und
- im Falle einer negativen Beschleunigung des Fahrzeugs bewegt sich das Fahrzeug nicht langsamer als das schnellste nicht angetriebene Rad.

Dies ist vorteilhaft, da mit den obigen Vorgaben Grenzen gesetzt werden können, die bei der Korrektur der bestimmten Modellgeschwindigkeit nicht über- bzw. unterschritten werden, und so Fehlkorrekturen vermieden oder zumindest verringert werden können.
Für den Fall, dass eine Referenz auf das langsamste ungebremste Rad/das schnellste nicht angetriebene Rad nicht möglich ist kann optional jeweils das nächstschnellere/nächstlangsamere Rad als Referenzrad verwendet werden.
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung wird das Korrigieren der bestimmten Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit nach einer Zustandsänderung des Fahrzeugs für ein erstes Zeitintervall ausgesetzt.
Vorteilhaft hierbei ist es, dass eine Fehlkorrektur der Referenzgeschwindigkeit so vermieden oder vermindert werden kann. Das erste Zeitintervall kann beispielsweise adaptiv festgelegt werden. Beispielseise wird eine Anpassung des ersten Zeitintervalls, für die eine Korrektur gesperrt wird, mittels einer Erkennungsfunktion getriggert.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst ein Fahrzeug einen Boardcomputer, wobei der Boardcomputer dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen.
Ausgestaltungen und Vorteile des zweiten Aspekts entsprechen im Wesentlichen denen des ersten Aspekts und umgekehrt.
Gemäß wenigstens einer Ausgestaltung umfasst das Fahrzeug ferner ein Fahrdynamikregelsystem, wobei das Fahrdynamikregelsystem dazu eingerichtet ist, eine Fahrdynamikregelung basierend auf der bestimmten Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs durchzuführen.
Mittels einer derart durchgeführten Bremsschlupfregelung wird ein zuverlässiges und sicheres Bremsregelsystem bereitgestellt, welches, aufgrund der genauen und zuverlässigen Referenzgeschwindigkeitsschätzung, eine zuverlässige und sichere Bremsschlupfregelung ermöglicht.
Gemäß einem dritten Aspekt umfasst ein Computerprogramm Anweisungen, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der erläuterten Ausgestaltungen des Verfahrens durchzuführen. Ein Fachmann versteht hierbei, dass die im ersten Aspekt erwähnten Beschleunigungsgrößen und Radgeschwindigkeiten dem Computerprogramm als Eingabegrößen zugeführt werden.
Gemäß einem vierten Aspekt ist auf einem computerlesbaren Speichermedium das Computerprogramm gemäß dem dritten Aspekt gespeichert.
Ausgestaltungen und Vorteile des dritten und vierten Aspekts entsprechen im Wesentlichen denen des ersten und zweiten Aspekts.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 ein Flussdiagramm einer Arbitrierungslogik zum Bestimmen einer bevorzugten Beschleunigungsgröße gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 1 umfasst Räder 2, von denen eines in 1 gezeigt ist. An dem Rad 2 ist ein Raddrehzahlsensor 3 angebracht, der dazu eingerichtet ist, eine Raddrehzahl zu erfassen und daraus eine Radgeschwindigkeit des Rads 2 zu bestimmen. Das Fahrzeug 1 umfasst an weiteren, hier nicht gezeigten Rädern, entsprechende Raddrehzahlsensoren, die hier entsprechend ebenfalls nicht zu sehen sind.
Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 1 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Beschleunigungssensor 4, beispielsweise einen 6D-Inertialsensor oder einen 3D-Inertialsensor, der dazu eingerichtet ist, eine Fahrzeugbeschleunigung des Fahrzeugs 1 zu messen.
Raddrehzahlsensor 3 und Beschleunigungssensor 4 sind ferner dazu eingerichtet, die von ihnen bestimmten Radgeschwindigkeiten bzw. Fahrzeugbeschleunigung an einen Boardcomputer 5 des Fahrzeugs 1 zu übermitteln.
Der Boardcomputer 5 ist dazu eingerichtet, aus den Radgeschwindigkeiten und der Fahrzeugbeschleunigung eine Mehrzahl von verschiedenen Beschleunigungsgrößen zu ermitteln und aus der Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen je nach Fahrsituation eine bevorzugte Beschleunigungsgröße mittels einer Arbitrierungslogik zu bestimmen. Dies wird näher mit Bezug auf 2 und 3 erläutert.
Der Boardcomputer 5 ist ferner dazu eingerichtet, aus der bevorzugten Beschleunigungsgröße eine Modellgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu berechnen, indem die bevorzugte Beschleunigungsgröße über der Zeit auf integriert wird.
Weiter ist der Boardcomputer 5 dazu eingerichtet, die berechnete Modellgeschwindigkeit, die aus der situationsbedingten bevorzugten Beschleunigungsgröße ermittelt wurde, anhand der mittels den Raddrehzahlsensoren 3 erfassten Radgeschwindigkeiten zu korrigieren, um eine möglichst genaue und zuverlässige Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 über Grund schätzen zu können.
Außerdem ist der Boardcomputer 5 dazu eingerichtet, im Falle eines Übergangs des Fahrzeugs 1 von einem Brems- in einen Beschleunigungsvorgang, oder umgekehrt, die bestimmte Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den erfassten Radgeschwindigkeiten zu korrigieren.
Die oben beschriebenen Korrekturvorgänge, welche der Boardcomputer 5 durchführt, werden näher mit Bezug auf 2 beschrieben.
Das Fahrzeug 1 umfasst im hier gezeigten Ausführungsbeispiel ferner ein Fahrdynamikregelsystem 6. Dieses Fahrdynamikregelsystem 6 ist beispielsweise dazu eingerichtet, ein hier nicht gezeigtes Bremssystem oder einen hier nicht gezeigten Motor des Fahrzeugs 1 gemäß bekannter Fahrdynamikregelungen anzusteuern. Das Fahrdynamikregelsystem 6 ist hierfür dazu eingerichtet, die von dem Boardcomputer 5 berechnete und korrigierte Referenzgeschwindigkeit zu empfangen und die Fahrdynamikregelung basierend auf der empfangenen Referenzgeschwindigkeit durchzuführen.
Der Boardcomputer 5 des Fahrzeugs 1 ist insbesondere dazu eingerichtet, das Verfahren, welches mit Bezug auf 2 im Folgenden beschrieben wird, durchzuführen und die Arbitrierungslogik, welche mit Bezug auf 3 im Weiteren beschrieben wird, anzuwenden.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In einem Schritt 101 werden Raddrehzahlen von Rädern eines Fahrzeugs, beispielsweise des Fahrzeugs 1, wie es mit Bezug auf 1 beschrieben ist, erfasst. Aus den Raddrehzahlen der Räder werden Radgeschwindigkeiten ermitteln.
In einem Schritt 102 wird eine Fahrzeugbeschleunigung des Fahrzeugs mittels einem Beschleunigungssensor gemessen.
In einem Schritt 103 wird eine Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen aus der Fahrzeugbeschleunigung und den Radgeschwindigkeiten ermittelt.
Beispielsweise wird die gemessene Fahrzeugbeschleunigung in den Fahrzeugschwerpunkt transformiert und optional wie folgt weiter ausgewertet: Die Fahrzeugbeschleunigung kann mit Hilfe weiterer Schätzgrößen für den Fahrtwiderstand (im Wesentlichen die Längssteigung der Fahrbahn) und den Schwimmwinkel in die Beschleunigung des Fahrzeuges in Bewegungsrichtung umgerechnet werden. Dies liefert eine noch genauere Beschleunigungsgröße für die Fahrzeugbeschleunigung, welche mittels dem Beschleunigungssensor gemessen wurde.
Beispielsweise wird ferner, basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten, eine gefilterte Radbeschleunigung eines Referenzrades gebildet, welche als weitere Beschleunigungsgröße verwendet wird. Hierbei ist es möglich, das Referenzrad abhängig vom Fahrzustand (Beschleunigungsvorgang oder Bremsvorgang) und weiteren Stabilitätskriterien basierend auf einer Raddynamik auszuwählen.
Beispielsweise wird eine weitere Beschleunigungsgröße aus der Ableitung einer Einhüllenden der ermittelten Radgeschwindigkeiten gebildet. Dabei wird zum Beispiel während einer Beschleunigungsphase die Ableitung der unteren Einhüllenden der Radgeschwindigkeiten betrachtet, während in einer Verzögerungsphase die obere Einhüllende betrachtet wird.
Beispielsweise werden aus den Einhüllkurven der ermittelten Radgeschwindigkeiten zwei weitere Beschleunigungsgrößen ermittelt, die bei der nachfolgenden Auswahl einer bevorzugten Beschleunigungsgröße als Grenzen für die mögliche Beschleunigung/Verzögerung eingehen.
In einem Schritt 104 wird aus der im Schritt 103 bestimmten Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen eine bevorzugte Beschleunigungsgröße ausgewählt. Diese Auswahl erfolgt situationsbedingt anhand einer Arbitrierungslogik, welche Vorgaben liefert, in welchen Fällen welche Beschleunigungsgröße die mit höchster Wahrscheinlichkeit zuverlässigste und genaueste Beschleunigungsgröße darstellt.
Beispielsweise kann das anhand des Beschleunigungssensors gemessene Beschleunigungssignal bevorzugt werden, wenn die oben beschriebene Umrechnung in die Beschleunigung des Fahrzeugs in Bewegungsrichtung möglich ist. In Fällen, in denen diese Umrechnung jedoch nicht möglich ist, können die aus den Raddrehzahlen gewonnenen Beschleunigungsgrößen bevorzugt werden, aus denen wiederum je nach Situation eine bevorzugte ausgewählt werden kann. Beispielsweise bei geringer Raddynamik und wenn man davon ausgehen kann, dass die Räder mit vernachlässigbar wenig Schlupf drehen, sind die aus den Raddrehzahlen ermittelten Beschleunigungsgrößen
genauer als die Sensorsignale für die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs. Die aus den Raddrehzahlen gewonnenen Beschleunigungsgrößen werden nicht durch den Fahrwiderstand verfälscht und weisen zum Beispiel im Gegensatz zur einer Inertialsensorik, wenn eine solche verwendet wird, keinen Offset auf, der kompensiert werden muss.
Ein Beispiel für eine Arbitrierungslogik, die der Auswahl in Schritt 104 zu Grunde gelegt werden kann, ist näher mit Bezug auf 3 beschrieben. In einer solchen Arbitrierungslogik kann dahingehend eine Strategie vorgegeben werden, ob aus den verfügbaren Beschleunigungssignalen das jeweils betragsmäßig höchste ausgewählt und dann mit seinem Vorzeichen weiter verrechnet werden soll, oder das betragsmäßig geringere Signal. Die Strategie kann abhängig vom Anwendungsfall (Traktions- oder Bremsschlupfregelung), oder adaptiv, abhängig von weiteren Kriterien, eingestellt werden.
Damit ist es möglich die Funktion an den Sicherheitszielen der jeweiligen Regelaufgabe auszurichten, für die eine mit diesem Verfahren 100 geschätzten Referenzgeschwindigkeit verwendet werden soll.
In einem Schritt 105 wird die bevorzugte, im Schritt 104 ausgewählte, Beschleunigungsgröße über der Zeit auf integriert, um eine Modellgeschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund zu erhalten.
In einem Schritt 106 wird die bestimmte Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten korrigiert bzw. plausibilisiert, um die Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen.
Hierbei wird berücksichtigt, dass während einer Beschleunigungsphase das Fahrzeug sich nicht schneller bewegen kann als das langsamste ungebremste Rad und während einer Verzögerungsphase das Fahrzeug sich nicht langsamer bewegen kann als das schnellste nicht angetriebene Rad. Mit dieser Betrachtung kann die offene Integration der bevorzugten Beschleunigungsgröße stabilisiert werden.
Hierfür kann beispielsweise während einer Beschleunigungsphase das langsamste, nicht verzögerte Rad gesucht werden. Dabei kann zum einen das auf die Radlast normierte Kräftegleichgewicht der Längskräfte am Rad
Betrachtet werden, das unter einem bestimmten Schwellwert liegen muss, damit Stabilität vorliegt.
Als weiterer Stabilitätsindikator wird die Standardabweichung der Radbeschleunigung des ausgewählten Rades über ein gewisses Zeitfenster ausgewertet. Zusätzlich wird der Drehimpuls des ausgewählten Rades berechnet, um abzuschätzen, ob es beispielsweise durch einen Bremseingriff die Geschwindigkeit des Fahrzeuges über Grund kurz unterlaufen wird. Dazu wird die maximale Verzögerung (negative Radbeschleunigung) des Rades während einem Bremseingriff bestimmt und der Impuls nach dem Drallsatz berechnet. Damit kann ein adaptiver Sicherheitsfaktor für die Korrektur bestimmt werden, mit dem die Radgeschwindigkeit des für die Korrektur zu verwendenden Rades skaliert wird.
Zusätzlich kann ein fester, immer zu berücksichtigender, Sicherheitsfaktor eingerechnet werden, um eine Mindesttoleranz bei der Korrektur vorzusehen,
damit die Referenzgeschwindigkeit nicht unter die tatsächliche Geschwindigkeit über Grund korrigiert wird.
Die Korrektur wird beispielsweise erst dann vorgenommen, wenn die Radbeschleunigung, des für die Korrektur
ausgewählten Rades, das Vorzeichen geändert und eine von der Raddynamik bzw. Standardabweichung der Radbeschleunigung abhängige adaptive Schwelle überschritten hat. Dieser Mechanismus hilft zusätzlich dabei, eine Fehlkorrektur zu vermeiden.
Falls eine Korrektur auf das langsamste Rad nicht vorgenommen werden konnte, kann alternativ eine Korrektur auf das nächstschnellere Rad vorgenommen werden, beispielsweise wenn dieses um eine Mindestgeschwindigkeit schneller dreht. Dabei können die zuvor berechneten adaptiven Sicherheitsfaktoren für die Skalierung der Radgeschwindigkeit für die Korrektur berücksichtigt werden.
Die Korrektur während einer Verzögerungsphase kann analog durchgeführt werden, nur das statt dem langsamsten
Rad das schnellste bzw. nächst langsamere Rad betrachtet wird. Für die Berechnung des Impulses wird in diesem Fall die höchste Radbeschleunigung (positiv) beim Wiederanlauf
des Rades berücksichtigt.
Zusätzlich kann eine Korrektur nach einer Zustandsänderung des Fahrzeugs für ein adaptives erstes Zeitintervall gesperrt
werden, beispielsweise wenn die Räder zuvor in Überschlupf beschleunigt wurden. Eine Erkennungsfunktion kann hierbei eine Anpassung des ersten Zeitintervalls triggern, für das eine Korrektur gesperrt wird, um die Referenzgeschwindigkeit nicht zu weit hoch zu korrigieren.
In einem Schritt 107 wird, im Falle einer Zustandsänderung des Fahrzeugs, die bestimmte Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den Radgeschwindigkeiten korrigiert.
Hierbei kann bei einer Änderung des Fahrzustandes von Beschleunigen auf Bremsen, oder umgekehrt, die Tatsache genutzt werden, dass es jeweils ein kurzes zweites Zeitintervall gibt, bevor die Räder wieder in Über- oder Unterschlupf laufen. Während diesem Zeitintervall ist eine Plausibilisierung und, wenn nötig, Korrektur der geschätzten Referenzgeschwindigkeit möglich.
Sowohl nach einer Beschleunigungs- als auch nach einer Verzögerungsphase kann nach einer Zustandsänderung des Fahrzeugs in die jeweils andere Richtung für eine kurze Zeit gewartet werden, bis die Räder sich wieder an die Geschwindigkeit des Fahrzeuges angeglichen haben. Diese Zeitdauer kann adaptiv gestaltet werden, beispielsweise mittels einer Funktionalität, die erkennen kann, ob die
Räder zuvor in Über- bzw. Unterschlupf gelaufen sind.
Um eine Fehlkorrekturzu vermeiden kann zusätzlich der zulässige Korrekturbereich begrenzt werden. Die
Korrektur erfolgt dann nicht unter die Geschwindigkeit des langsamsten Rades (während einem Beschleunigungsvorgang) bzw. über die Geschwindigkeit des schnellsten Rades (während einem Verzögerungsvorgang) und überschreitet dabei nicht den zulässigen Korrekturbereich. Auf diese Weise können Fehlschätzungen bezüglich eines Dralls der Räder, beispielsweise resultierend aus Parameterunsicherheiten (z.B. des Massenträgheitsmoments der rotierenden Massen der Räder), vermieden oder zumindest reduziert werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Arbitrierungslogik 200 zum Bestimmen einer bevorzugten Beschleunigungsgröße gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die anhand 3 beschriebene Arbitrierungslogik 200 kann beispielsweise zur Auswahl einer bevorzugten Beschleunigungsgröße dem Verfahren 100 gemäß 2 zu Grunde liegen, und/oder von dem Boardcomputer 5 des gemäß 1 beschriebenen Fahrzeugs 1 verwendet werden.
In einem Schritt 201 wird überprüft, ob sich das Fahrzeug in einem Beschleunigungsvorgang oder in einem Bremsvorgang befindet. Hierzu werden die Vorzeichen der Beschleunigungsgrößen a_xFsum, a_xKurs, und a_XRef gegeneinander plausibilisiert.
Hierbei stellt a_xFsum die Modellbeschleunigung aus dem Kräftegleichgewicht aller auf das Fahrzeug einwirkenden Längskräfte ax = Fsum / mFzg, die Summe aller Kräfte dividiert durch die Masse des Fahrzeuges dar.
a_xKurs stellt die Kursbeschleunigung (d.h. die Beschleunigung in Bewegungsrichtung des Fahrzeuges) dar. Diese wird von dem Beschleunigungssensor gemessen und ist abhängig vom Sensorkonzept (3D- oder 6D-Inertialsensorik) und kann entsprechend eine höhere, oder geringere Genauigkeit liefern.
a_xRef stellt die aus der gefilterten Radbeschleunigung des Referenzrades gebildete Referenzbeschleunigung des Fahrzeuges dar. Ein nicht im Schlupf laufendes Rad hat hierbei die gleiche Umfangsgeschwindigkeit, mit der sich das Fahrzeug über Grund bewegt. In der Ableitung dieser Radgeschwindigkeit kann höherfrequentes Rauschen auftreten, das Fahrzeug kann aufgrund der Trägheit seiner Masse allerdings nur niederfrequenten Signaländerungen folgen. Eine Eckfrequenz eines Filters kann hierbei auf ungefähr 5 Hz gelegt werden, um die Verschlechterung der Phasenlage möglichst gering zu halten.
Wird bei der Überprüfung in Schritt 201 festgestellt, dass sich das Fahrzeug in einem Beschleunigungsvorgang befindet, so wird in einem Schritt 202 festgestellt, ob ein Aufseilen des Fahrzeugs unter Zug erkannt werden kann, d.h. ob Räder des Fahrzeugs bereits eine Haftung zum Untergrund verloren haben.
Ist dies der Fall, dann wird in einem Schritt 203 eine Beschleunigungsgröße mit 0,5 x (a_xKurs + a_XRef) bestimmt.
Wird kein Aufseilen unter Zug erkannt, so wird in einem Schritt 204 eine Querdynamik des Fahrzeugs betrachtet. Hierfür wird bestimmt, ob ein Schwimmwinkel des Fahrzeugs gering ist, eine Längssteigung größer als ein vorgegebener Schwellwert ist, und ob die Größe a_XRef verfügbar ist und ob deren Differenz zu a_xKurs plausibel ist.
Sind die in Schritt 204 betrachteten Vorgaben nicht zutreffend, so wird in einem Schritt 205 bestimmt, dass die Größe a_xKurs als Beschleunigungsgröße verwendet wird.
Sind die in Schritt 204 betrachteten Vorgaben jedoch zutreffend, so wird in einem Schritt 206 eine Vorauswahl einer Modellbeschleunigung aus erfassten Raddrehgeschwindigkeiten durchlaufen.
Hierfür wird in einem Unterschritt 206-1 betrachtet, ob eine Abweichung zwischen a_xRef und a_{xRef_hlp} unplausibel ist.
a_{xRef_hlp} ist hierbei die Modellbeschleunigung aus der Einhüllenden der Radgeschwindigkeiten. Unter Zug wird die untere Einhüllende betrachtet; im Schub die obere Einhüllende. Im Übergang von Zug auf Schub, oder umgekehrt wird auf die jeweils andere Grenze übergeblendet. Das Signal kann dabei deutlich schwächer gefiltert werden als a_xRef.
Wird in Unterschritt 206-1 keine Unplausibilität festgestellt, so wird in einem Unterschritt 206-2 festgestellt, ob das ausgewählte Referenzrad gültig ist.
Die Auswahl des Referenzrades ist beispielsweise im Wesentlichen vom Antriebszustand des Fahrzeuges (Beschleunigungsvorgang oder Abbremsvorgang) abhängig. Es kann vorab geprüft werden, ob der Antriebszustand des jeweiligen Rades identisch zu dem des Fahrzeuges ist. Abweichungen hierbei (z.B. das Fahrzeug beschleunigt, ein betrachtetes Rad wird jedoch abgebremst) können z.B. fahrdynamisch motiviert sein (um durch ein angelegtes Moment am betrachteten Rad eine Längskraft zu erzeugen, die dem Fahrzeug ein stabilisierendes, oder agilisierendes Giermoment aufprägt), oder energetisch, um beispielsweise Bewegungsenergie zu rekuperieren. In einem solchen Fall (Antriebszustand des betrachteten Rads stimmt nicht mit dem Antriebszustand des Fahrzeugs überein) ist das betrachtete Rad beispielsweise nicht als Referenzrad geeignet.
Weiterhin kann bezüglich einer Gültigkeit eines Referenzrads geprüft werden, ob sich ein Rad im vorherigen Zeitschritt sicher im Über- oder Unterschlupf (also sicher nicht im Bereich der Haftreibung zum Untergrund) befunden hat. Als weitere Hilfsgröße kann die Varianz/Standardabweichung der Radbeschleunigung (als grobes Kriterium für die Raddynamik) einbezogen werden. Erfüllt beispielsweise keines der verfügbaren Räder die Kriterien, um als gültiges Referenzrad gewertet zu werden, so kann im Unterschritt 206-2 die Entscheidung getroffen werden: „Referenzrad ungültig“. Ansonsten kann mit dem gültigen Referenzrad als Referenzrad weiterverfahren werden.
Wird in Unterschritt 206-2 wie oben beschrieben auf „Referenzrad ungültig“ entschieden, so wird in einem Unterschritt 206-3 bestimmt, dass die aus der Einhüllenden gewonnene Beschleunigungsgröße verwendet wird, d.h. a_{xRef_hlp}.
Wurde auf „Referenzrad gültig“ entschieden, so wird in einem Unterschritt 206-4 bestimmt, dass eine Select high/low Strategie angewendet wird.
Bei dieser Select high/low Strategie kann ein generischer Algorithmus verwendet werden, um für den jeweiligen Anwendungsfall (Traktions- oder Bremsschlupfregelung) ein geeignetes (sicheres) Referenzgeschwindigkeitssignal zu berechnen. Nachdem sich der kritische Fehler bei den genannten Anwendungsfällen unterscheidet (Traktionsregelung (ASC) „niemals zu tief schätzen“ / Bremsschlupfregelung (ABS) „niemals zu hoch schätzen“), ist es vorteilhaft, unterschiedliche Strategien für die jeweiligen Fälle zu verfolgen. Dabei wird je nach Anwendungsfall das betragsmäßig höchste oder niedrigste Signal verwendet und mit seinem Vorzeichen verrechnet.
Wird in dem Unterschritt 206-1 eine Unplausibilität festgestellt, so wird in einem Unterschritt 206-5 bestimmt, dass die Größe a_xRef verwendet werden soll.
In einem Schritt 207 wird auf das jeweilige, basierend auf den vorherigen Schritten ausgewählte Beschleunigungssignal wieder die zuvor beschriebene Select high/low Strategie angewendet, um eine vorausgewählte Beschleunigungsgröße a_xpreselected zu erhalten.
Dieser Wert a_xpreselected geht dann in die letztendliche Auswahl der im Beschleunigungsfall als bevorzugte Beschleunigungsgröße zu verwendende Beschleunigungsgröße wie folgt ein.
In einem Schritt 208 wird überprüft, ob ein Schub sicher erkannt wurde und ob das vorarbitrierte Beschleunigungssignal (a_xpreselected) kleiner ist als die kleinste diversitäre Beschleunigung. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 209 die geringste der folgenden Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße bestimmt: a_xpreselected, a_{xdiv_upper_lim}, und a_{xdiv_lower_lim}.
Hierbei ist a_{xdiv_upper_lim} eine diversitär berechnete Modellbeschleunigung aus der oberen Einhüllenden der Radgeschwindigkeiten. Diversitär bedeutet in diesem Fall, dass diese Modellbeschleunigung zum einen asymmetrisch gefiltert ist (wenig in die eine Richtung und stärker in die andere).
a_{xdiv_lower_lim} ist analog zu der obigen Beschleunigung upper_lim mit dem Unterschied, dass hier die untere Einhüllende der Radgeschwindigkeiten betrachtet wird.
Werden die in Schritt 208 betrachteten Vorgaben nicht bestätigt, sondern verneint, so wird in einem Schritt 210 überprüft, ob ein Schub sicher erkannt werden kann und ob der Betrag der Differenz aus a_{xdiv_upper_lim} und a_{xdiv_lower_lim} unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 211 die geringste der folgenden Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße bestimmt: a_xpreselected, und (0,5 × (a_{xdiv_upper_lim} + a_{xdiv_lower_lim}).
Wird die in Schritt 210 betrachtete Vorgabe ebenfalls verneint, so wird in einem Schritt 212 überprüft, ob ein Zug erkannt werden kann und ob das vorarbitrierte Beschleunigungssignal (a_xpreselected) kleiner ist als die größte diversitäre Beschleunigung. Wird dies bestätigt, so wird in einem Schritt 213 die höchste der folgenden Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße bestimmt: a_xpreselected, ä_{xdiv_upper_lim}, und a_{xdiv_lower_lim}.
Wird die in Schritt 212 betrachtete Vorgabe ebenfalls verneint, so wird in einem Schritt 214 überprüft, ob ein Zug erkannt werden kann und ob der Betrag der Differenz aus a_{xdiv_upper_lim} und a_{xdiv_lower_lim} unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 215 die größte der folgenden Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße bestimmt: a_xpreselecled, und (0,5 × (a_{xdiv_upper_lim} + a_{xdiv_lower_lim}). Wird die Betrachtung in Schritt 214 allerdings ebenfalls verneint, so wird a_xpreselected direkt als bevorzugte Beschleunigungsgröße in einem Schritt 216 ausgewählt.
Wird in Schritt 201 kein Beschleunigungsvorgang erkannt, so wird in einem Schritt 217 überprüft, ob ein Abbremsvorgang, auch bezeichnet als „Schub“, sicher erkannt werden kann.
Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 218 aus den folgenden Beschleunigungsgrößen die größte Beschleunigungsgröße als bevorzugte Beschleunigungsgröße bestimmt: a_xKurs, a_xRef, a_{xRef_hlp}, a_{xdiv_upper_lim}, und a_{xdiv_lower_lim}.
Wird in Schritt 217 ein sicherer Schub erkannt, so wird in einem Schritt 219 aus den folgenden Beschleunigungsgrößen die kleinste Beschleunigungsgröße als bevorzugte Beschleunigungsgröße bestimmt: ä_xKurs, a_xRef, a_{xRef_hlp}, ä_{xdiv_uppe_lim}, und ä_{xdiv_lower_lim}.
Sowohl für die Bestimmung in Schritt 218, als auch für die Bestimmung in Schritt 219 wird eine Vorplausibilisierung der Modellbeschleunigung aus den Radgeschwindigkeiten, wie in einem Schritt 220 gezeigt, verwendet.
Hierbei wird in einem Unterschritt 220-1 bestimmt, ob ein Referenzrad gültig ist oder nicht. Ist das Referenzrad gültig, so wird in einem Unterschritt 220-2 bestimmt, dass a_xRef verwendet werden kann. Ist das Referenzrad ungültig, so wird in einem Unterschritt 220-3 bestimmt, dass a_xRef ungültig ist und nicht für die Bestimmung der bevorzugten Beschleunigungsgrößen in den Schritten 218 und 219 berücksichtigt werden darf.
Außerdem wird in einem Unterschritt 220-4 überprüft, ob eine Abweichung zwischen a_xRef und a_{xRef_hlp} unplausibel ist. Ist diese Abweichung plausibel, so wird in einem Schritt 220-5 festgestellt, dass a_{XRef_hlp} für die Bestimmungen in den Schritten 218 und 219 genutzt werden darf. Ist die Abweichung unplausibel, so wird in einem Schritt 220-6 festgestellt, dass a_xRef ungültig ist und für die Bestimmungen in den Schritten 218 und 219 nicht genutzt werden darf.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Rad
3: Raddrehzahlsensor
4: Beschleunigungssensor
5: Boardcomputer
6: Fahrdynamikregelsystem
100: Verfahren
200: Arbitrierungslogik
101 - 107: Schritte
201 - 220: Schritte

Claims

Verfahren (100) zum Bestimmen einer Referenzgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, das Verfahren (100) umfassend die folgenden Schritte: - Ermitteln (103) einer Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen des Fahrzeugs; - Bestimmen (104) einer Beschleunigungsgröße der Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen als bevorzugte Beschleunigungsgröße; - Bestimmen (105) einer Modellgeschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund aus der bevorzugten Beschleunigungsgröße; - Ermitteln von Radgeschwindigkeiten von Rädern des Fahrzeugs; - Korrigieren (106) der bestimmten Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit; und - im Falle einer Zustandsänderung des Fahrzeugs, Korrigieren (107) der bestimmten Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf den Radgeschwindigkeiten.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Beschleunigungsgrößen wenigstens eine der folgenden Beschleunigungsgrößen umfasst: - eine mittels einem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigungsgröße des Fahrzeugs; - eine basierend auf einer gefilterten Radbeschleunigung eines Referenzrades der Räder des Fahrzeugs bestimmten Beschleunigungsgröße; - eine aus einer Ableitung einer Einhüllenden der Radgeschwindigkeiten der Räder des Fahrzeugs bestimmten Beschleunigungsgröße; und - eine Beschleunigungsgröße, die als Grenzwert für eine mögliche Beschleunigung aus den Einhüllenden der Radgeschwindigkeiten der Räder des Fahrzeugs bestimmt wird.
Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Bestimmen (104) der bevorzugten Beschleunigungsgröße in Abhängigkeit einer Fahrsituation des Fahrzeugs durchgeführt wird.
Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die bevorzugte Beschleunigungsgröße die Beschleunigungsgröße der Mehrzahl der ermittelten Beschleunigungsgrößen ist, welche eine tatsächliche Beschleunigung des Fahrzeugs am besten abbildet.
Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für das Korrigieren (106) der bestimmten Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit die folgenden Vorgaben verwendet werden: - im Falle einer positiven Beschleunigung des Fahrzeugs bewegt sich das Fahrzeug nicht schneller als das langsamste ungebremste Rad; und - im Falle einer negativen Beschleunigung des Fahrzeugs bewegt sich das Fahrzeug nicht langsamer als das schnellste nicht angetriebene Rad.
Das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Korrigieren (106) der bestimmten Modellgeschwindigkeit basierend auf den ermittelten Radgeschwindigkeiten zur Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit nach einer Zustandsänderung des Fahrzeugs für ein erstes Zeitintervall ausgesetzt wird.
Fahrzeug (1) umfassend einen Boardcomputer (5), wobei der Boardcomputer (5) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Bestimmung einer Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs (1) durchzuführen.
Das Fahrzeug (1) gemäß Anspruch 7, wobei das Fahrzeug (1) ferner ein Fahrdynamikregelsystem (7) umfasst und das Fahrdynamikregelsystem (7) dazu eingerichtet ist, eine Fahrdynamikregelung basierend auf der bestimmten Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs (1) durchzuführen.
Computerprogramm, wobei das Computerprogramm Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.