DE10338994A1

DE10338994A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrwerkregelsystems und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10338994A1
Application number: DE10338994A
Authority: DE
Inventors: Dirk Kesselgruber
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-24
Also published as: US20050055148A1; US7392116B2

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrwerkregelsystems eines Fahrzeugs, bei dem eine Steuergröße (a_y ^*) für einen Aktuator (12) erzeugt wird, umfasst folgende Schritte:
- Bereitstellen eines ersten Signals (a_y), das repräsentativ für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist,
- Bereitstellen eines zweiten Signals (δ), das repräsentativ für den Lenkwinkeleinschlag ist,
- Bereitstellen eines dritten Signals (ν), das repräsentativ für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
- Zuordnen eines Wichtungsfaktors (K) zur Amplitude des ersten Signals (a_y),
- Erzeugen eines geschätzten Querbeschleunigungssignals

aus dem zweiten Signal (δ) und dem dritten Signal (ν),
- Erzeugen eines gewichteten Schätzsignals

durch Multiplizieren des geschätzten Querbeschleunigungssignals

mit dem Wichtungsfaktor (K) und
- Erzeugen der Steuergröße (a_y ^*) durch additive Überlagerung des gewichteten Schätzssignals

mit dem ersten Signal (a_y).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrwerkregelsystems eines Fahrzeugs, bei dem eine Steuergröße für einen Aktuator erzeugt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Herkömmliche Verfahren zum Betrieb eines vertikaldynamischen Fahrwerkregelsystems verwenden oft ein Sensorsignal, das repräsentativ für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist, als Eingangsgröße für die Berechnung bestimmter Steuergrößen für hydraulische und/oder elektromechanische Aktuatoren, die zur Stabilisierung des Fahrwerks eingesetzt werden. Die hydraulische bzw. elektrische Leistung der Aktuatoren ist auf hochdynamische Fahrzustände ausgelegt, die vorübergehend in anspruchsvollen Fahrsituationen auftreten können. Besonders hohe Anforderungen werden dabei an das Ansprechverhalten der Aktuatoren gestellt. Im quasistationären Fahrzustand hingegen wirken sich Störungen des Steuersignals, wie Rauschen oder überlagerte Schwingungen der Anbauteile des Querbeschleunigungssensors negativ auf den Komfort des Systems aus (z.B. Geräuschentwicklung oder hochfrequentere, spürbare Schwingungen). Wird das gestörte Signal einer Filterung unterzogen, treten Verzögerungen im Signalverlauf auf, die sich ihrerseits negativ auf die Dynamik des Gesamtsystems auswirken.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrwerkregelsystems, das ein besseres Ansprechverhalten der Aktuatoren ermöglicht.

Die Erfindung sieht hierzu ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrwerkregelsystems eines Fahrzeugs, bei dem eine Steuergröße für einen Aktuator erzeugt wird, mit folgenden Schritten vor:

– Bereitstellen eines ersten Signals, das repräsentativ für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist,
– Bereitstellen eines zweiten Signals, das repräsentativ für den Lenkwinkeleinschlag ist,
– Bereitstellen eines dritten Signals, das repräsentativ für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist,
– Zuordnen eines Wichtungsfaktors zur Amplitude des ersten Signals,
– Erzeugen eines geschätzten Querbeschleunigungssignals aus dem zweiten Signal und dem dritten Signal,
– Erzeugen eines gewichteten Schätzsignals durch Multiplizieren des geschätzten Querbeschleunigungssignals mit dem Wichtungsfaktor, und
– Erzeugen der Steuergröße durch additive Überlagerung des gewichteten Schätzsignals mit dem ersten Signal.

Durch die Addition des gewichteten Schätzsignals zum ersten Signal (Querbeschleunigungssignal) erhält man eine Steuergröße, die bei einem Lenkwinkelsprung gegenüber dem Querbeschleunigungssignal im Anstiegsbereich verstärkt ist. Dadurch wird die Anstiegszeit des Signals herabgesetzt, so dass eine schnellere Ansteuerung der Aktuatoren erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist speicher- und rechenzeitoptimiert, da die Verbesserung des Ansprechverhaltens durch die Signalverstärkung auf einfache, aber effektive Weise realisiert wird.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, das erste Signal vor der Zuordnung des Wichtungsfaktors und vor der additiven Überlagerung mit dem gewichteten Schätzsignal tiefpasszufiltern. So kann der eingangs geschilderte Zielkonflikt zwischen schnellem Ansprechverhalten der Aktuatoren und störungsarmem Signalverlauf der Steuergröße gelöst werden.

Vorzugsweise wird die Zuordnung des Wichtungsfaktors gemäß einer vorgegebenen Funktion oder Tabelle vorgenommen. Die Funktion oder Tabelle kann für den jeweiligen Fahrzeugtyp und die entsprechenden Anforderungen maßgeschneidert werden, ohne dass Änderungen in der Hardware des Fahrwerkregelsystems erforderlich sind.

Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Zuordnung des Wichtungsfaktors, eine Querbeschleunigungsschätzeinrichtung zur Erzeugung des geschätzten Querbeschleunigungssignals, eine Einrichtung zur Multiplikation des geschätzten Querbeschleunigungssignals mit dem Wichtungsfaktor und eine Einrichtung zur additiven Überlagerung des gewichteten Schätzsignals mit dem ersten Signal umfasst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 6 bis 10 angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
2 den Verlauf verschiedener Querbeschleunigungssignale in Abhängigkeit von der Zeit.
In 1 ist ein Blockschaltbild zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, mit dem eine Steuergröße a_y ^* erzeugt wird, die zur Steuerung und Regelung eines Aktuators 12 eines Fahrwerkregelsystems verwendet wird.
Für die Erzeugung der Steuergröße a_y ^* werden drei Sensorsignale a_y, δ und v als Eingangsgrößen verwendet. Das erste Sensorsignal a_y ist repräsentativ für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, das zweite Sensorsignal δ für den Lenkeinschlagwinkel und das dritte Sensorsignal v für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Zunächst durchläuft das erste Sensorsignal a_y einen Tiefpassfilter 22 und das zweite Sensorsignal δ einen Hochpassfilter 24; die resultierenden Signale werden im folgenden als a_yl bzw. δ_h bezeichnet. Der Amplitude des tiefpassgefilterten ersten Sensorsignals a_yl wird gemäß einer vorgegebenen Funktion oder Tabelle ein Wichtungsfaktor K (Übergangsgewicht) zugeordnet. Das hochpassgefilterte zweite Sensorsignal δ _h wird ebenso wie das dritte Sensorsignal v einem Fahrzeug-Einspurmodell zugeführt. Das Fahrzeug-Einspurmodell fungiert als Querbeschleunigungsschätzeinrichtung 14, um aus den beiden Eingangsgrößen δ _h und v den aktuellen Fahrzustand zu ermitteln. Die Querbeschleunigungsschätzeinrichtung 14 liefert als Ausgangsgröße eine geschätzte Querbeschleunigung â_y, die anschließend mit dem Wichtungsfaktor K multipliziert wird. Das so erhaltene gewichtete Schätzsignal â_yK und das tiefpassgefilterte erste Sensorsignal a_yl werden additiv überlagert und ergeben so schließlich die Steuergröße a_y ^*.
Die einzelnen Schritte des oben beschriebenen Verfahrens werden in einer Vorrichtung 10 durchgeführt, die einen Querbeschleunigungssensor 16, einen Lenkwinkelsensor 18, einen Geschwindigkeitssensor 20, einen Tiefpassfilter 22, einen Hochpassfilter 24, eine Einrichtung 26 zur Zuordnung des Wichtungsfaktors K, eine Querbeschleunigungsschätzeinrichtung 14, eine Einrichtung 28 zur Multiplikation des geschätzten Querbeschleunigungssignals â_y mit dem Wichtungsfaktor K, eine Einrichtung 30 zur additiven Überlagerung des gewichteten Schätzsignals â_yK mit dem ersten Signal a_y und einen Aktuator 12 umfaßt.
Im Diagramm der 2 sind das ungefilterte erste Sensorsignal a_y, das tiefpassgefilterte Sensorsignal a_yl und die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Steuergröße a_y ^* in Abhängigkeit der Zeit dargestellt, um die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verdeutlichen.
Auf einen Lenkwinkelsprung zum Zeitpunkt t₀ = 0 s antwortet der Querbeschleunigungssensor 16 zum Zeitpunkt t₁ mit dem Signal a_y, das nach einer Anstiegszeit Δt einen konstanten Wert a₁ annimmt. Das Signal a_y ist von Störungen überlagert, die von Schwingungen von Anbauteilen des Querbeschleunigungssensors 16 und/oder durch Rauschen bedingt sind. Beim gestrichelt dargestellten tiefpassgefilterten Signal a_yl sind die Störungen weitgehend eliminiert, wobei der Anstieg gegenüber dem ungefilterten Sensorsignal a_y etwas verzögert ist. Die erfindungsgemäß erzeugte Steuergröße a_y ^* ist wie das tiefpassgefilterte Sensorsignal a_yl weitgehend störungsfrei, der Signalverlauf weist aber zudem einen wesentlich steileren Anstieg auf. Durch die Verstärkung des Signals im Anstiegsbereich wird die Anstiegszeit deutlich verringert, so dass eine Verkürzung der Ansprechzeit der Aktuatoren des Fahrwerkregelsystems erreicht wird.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrwerkregelsystems eines Fahrzeugs, bei dem eine Steuergröße (a_y ^*) für einen Aktuator (12) erzeugt wird, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines ersten Signals (a_y), das repräsentativ für die Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist, – Bereitstellen eines zweiten Signals (δ), das repräsentativ für den Lenkwinkeleinschlag ist, – Bereitstellen eines dritten Signals (v), das repräsentativ für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, – Zuordnen eines Wichtungsfaktors (K) zur Amplitude des ersten Signals (a_y), – Erzeugen eines geschätzten Querbeschleunigungssignals (â_y) aus dem zweiten Signal δ und dem dritten Signal (v), – Erzeugen eines gewichteten Schätzsignals (â_yK) durch Multiplizieren des geschätzten Querbeschleunigungssignals (â_y) mit dem Wichtungsfaktor (K), und – Erzeugen der Steuergröße (a_y ^*) durch additive Überlagerung des gewichteten Schätzsignals (â_yK) mit dem ersten Signal (a_y).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal (a_y) vor der Zuordnung des Wichtungsfaktors (K) und vor der additiven Überlagerung mit dem gewichteten Schätzsignal (â_yK) tiefpassgefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Signal (δ) vor der Erzeugung des geschätzten Querbeschleunigungssignals (â_y) hochpassgefiltert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung des Wichtungsfaktors (K) gemäß einer vorgegebenen Funktion oder Tabelle vorgenommen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Einrichtung (26) zur Zuordnung des Wichtungsfaktors (K), eine Querbeschleunigungsschätzeinrichtung (14) zur Erzeugung des geschätzten Querbeschleunigungssignals (â_y), eine Einrichtung (28) zur Multiplikation des geschätzten Querbeschleunigungssignals (â_y) mit dem Wichtungsfaktor (K) und eine Einrichtung (30) zur additiven Überlagerung des gewichteten Schätzsignals (â_yK) mit dem ersten Signal (a_y) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Tiefpassfilter (22) für das erste Signal (a_y) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Hochpassfilter (24) für das zweite Signal (δ) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Querbeschleunigungssensor (16) zur Bereitstellung des ersten Signals (a_y) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Lenkwinkelsensor (18) zur Bereitstellung des zweiten Signals (δ) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Geschwindigkeitssensor (20) zur Bereitstellung des dritten Signals (v) umfasst.