WO2009097947A1 - Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung eines aktiven fahrwerks - Google Patents

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WO2009097947A1
WO2009097947A1 PCT/EP2009/000156 EP2009000156W WO2009097947A1 WO 2009097947 A1 WO2009097947 A1 WO 2009097947A1 EP 2009000156 W EP2009000156 W EP 2009000156W WO 2009097947 A1 WO2009097947 A1 WO 2009097947A1
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vehicle
vector
height profile
target
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PCT/EP2009/000156
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Ralph Streiter
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Daimler Ag
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    • B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
    • B60G17/016—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input
    • B60G17/0165—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements characterised by their responsiveness, when the vehicle is travelling, to specific motion, a specific condition, or driver input to an external condition, e.g. rough road surface, side wind
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60G2800/00—Indexing codes relating to the type of movement or to the condition of the vehicle and to the end result to be achieved by the control action
    • B60G2800/90—System Controller type
    • B60G2800/91—Suspension Control
    • B60G2800/914—Height Control System

Definitions

  • the invention relates to a method for influencing an active chassis of a vehicle, wherein a track height profile located in front of the vehicle in the direction of travel is determined and the active chassis is influenced as a function of the detected roadway height profile.
  • the road condition is predetermined and used to influence the spring units of the vehicle.
  • a sensor for example a laser sensor or an image recognition sensor-detects the road surface in front of the vehicle and transmits the sensor data to a control unit, which predetermines the roadway height profile lying in front of the vehicle in the direction of travel.
  • a control unit which predetermines the roadway height profile lying in front of the vehicle in the direction of travel.
  • an active suspension system with multiple spring or damper units is affected and the spring rate, damping rate, pressure, level, etc. are controlled or regulated.
  • This object is achieved by a method in which from the roadway height profile in a filtering step of the method using a filter specification a filtered height profile is formed from the subsequently at least one the desired position and / or movement of a vehicle body of the vehicle descriptive body target size is determined, wherein the lying in front of the vehicle roadway height profile is filtered in the implementation of the filter step in the direction of travel and against the direction of travel.
  • the nominal body size can be determined in a simple way. Characterized in that the roadway height profile is filtered both in the direction of travel and against the direction of travel of the vehicle, a movement of the vehicle body can be adjusted, which is not only caused reactive upon reaching a road bump, but begins before reaching the obstacle and the comfort of the vehicle occupants significantly increases.
  • the determined roadway height profile is time-dependent and is determined from the path-dependent roadway sensor data of a roadway sensor and the vehicle longitudinal speed.
  • a path-dependent roadway height profile can be sensory measured from the then from the current vehicle longitudinal speed, a time-dependent roadway height profile is calculated.
  • a chassis control variable for influencing the active chassis can then be determined as a function of the roadway height profile and / or the nominal body size in order to adapt the chassis settings to optimize the driving comfort.
  • the time taken by the time of the determination is already taken into account by at least one vehicle lane overrun past lane height profile, whereby the comfort can be further improved.
  • the chassis control variable is limited to a predefinable control range to improve comfort.
  • an optimization process for optimizing at least one filter parameter can be carried out before or after the filtering step in each process cycle.
  • the optimization method defines at least one optimization variable, in particular an optimization vector, which describes or has at least one comfort parameter relevant to the comfort of the vehicle.
  • the optimization variable in particular the
  • the comfort parameter describes a body acceleration and / or a body speed of the vehicle body in the height direction.
  • a target variable in particular a target vector, which specifies a desired value for the optimization variable for the optimization method
  • the target variable in particular the target vector, is limited to a target value range relevant for the comfort, in order to avoid unnecessary adjustments.
  • a weighting variable-in particular of a weighting vector-for the target variable, in particular the target vector, wherein the weighting variable is changed as a function of the current optimization variable and / or the current target variable makes sense in particular when using a target vector.
  • the target vector values may result in a target conflict that may be resolved by introducing the weighting quantity, in this case a weighting vector.
  • a change variable in particular a change vector or a change matrix, can be defined which describes the dependence of the optimization variable on the change of the at least one filter parameter to be optimized.
  • the change variable therefore represents the basis for determining the prognosis value.
  • the at least one filter parameter change value can be determined such that the prognosis value for the optimization variable is closer to the target variable than the current optimization variable. In this way, the optimization variable cyclically approaches more and more to the target size. The difference between the optimization size and the target size decreases.
  • a new filter parameter for the next filter step can be determined in order to improve the filtering in the subsequent filtering step.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a part-vehicle model with wheel, spring or damper unit and
  • Fig. 2a is a partial schematic representation of a first active suspension system with spring or
  • Fig. 2b is a partial schematic representation of a second active suspension system with spring or
  • Fig. 3 is a flowchart of an embodiment of a
  • FIG. 5 is a flow chart of an optimization method as
  • Process part of the method of FIG. 2 and FIG. 6 is a schematic diagram of the phase-free
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a partial vehicle model, with a vehicle wheel 10, the controllable spring or damper unit 11 associated with this vehicle wheel 10 and the vehicle body 12 shown as a mass, which has a vehicle center of gravity 13.
  • the part-vehicle model represents only that part of the entire vehicle that is relevant for one of the vehicle wheels 10 and applies, for example, to a car with two axles for each of the four vehicle wheels 10 and for the four spring or damper units 11.
  • This part-vehicle model is related to one.
  • zs (x) denotes the path-dependent roadway height profile of the roadway, the path x representing the abscissa of the coordinate system 14 and the roadway height profile zs (x) being measured in the direction of the vehicle's vertical axis.
  • the construction position of the vehicle center of gravity 13 seen in the direction of the vehicle vertical axis is provided with the reference numeral zA.
  • the current actual level of the spring or damper unit 11 can be adjusted or changed by the activation of an actuator 11 'of the spring or damper unit 11. All spring or damper units 11 of the active chassis are controlled by a control unit 20.
  • the control unit determines the setting for the spring or damper units 11, inter alia, on the basis of sensor data and, in particular, the sensor data of a roadway sensor 21, which detects the path-dependent roadway height profile zs (x) located in front of the vehicle in the direction of travel 20.
  • the roadway height profile zs (x) may be different for each vehicle side and possibly for each vehicle wheel 10 and correspondingly detected by a plurality of scanning units of the roadway sensor 21 at different locations of the vehicle.
  • the actual levels can be on all spring or damper units 11 andugagann 10 differ. Therefore, these quantities are determined or set separately for each of the spring or damper units 11.
  • the vehicle wheels 10 of a vehicle not shown, associated active spring or damper units 11 are controlled independently of each other to affect the construction position zA of the vehicle body 12 in the range of all vehicle wheels 10.
  • the influencing or regulation of the construction position zA and / or the movement of the vehicle body 12 can take place in all dimensions.
  • the pitch and / or roll and / or hitching, as well as the wheel contact forces of the vehicle wheels on the road surface can be influenced, controlled or regulated.
  • a tension of the chassis can be achieved for example between the front and rear axle of the vehicle.
  • the RadaufStands introduced two diagonally opposite vehicle wheels opposite the wheel contact forces of the other two diagonally opposite vehicle wheels can be increased or decreased. In this way, the lateral dynamic behavior of the vehicle can be influenced.
  • FIGS. 2 a and 2 b show two examples of active suspension systems schematically with reference to a vehicle wheel 10 in a partial representation.
  • a spring or damper unit 11 there active spring or damper units IIa and IIb are provided with adjustable springs.
  • active spring or damper units 11 with adjustable dampers could also be used.
  • FIG. 2 a shows an active hydropneumatic spring or damper unit IIa with a pressure source 60 and a reservoir 61, each of which is fluidically connected to an electrically controllable spring valve 62.
  • the spring valve 62 depending on its valve position, either the pressure source 60 or the reservoir 61 with a pressure chamber 63 of a piston-cylinder unit 64, which represents the actuator 11 'of the hydropneumatic spring or damper unit IIa, connect fluidly or interrupt all fluid connections, so that Actual level y of the hydropneumatic spring or damper unit IIa can be increased, reduced or kept constant.
  • a working space 66 of a compressed gas tank 67 is connected via a throttle 65.
  • the working space 66 is separated from a compressed gas space 68 by a flexible membrane.
  • the compressible compressed gas in the compressed gas chamber 68 provides in the hydropneumatic spring unit IIa for the spring action.
  • the throttle 65 causes a damping.
  • the piston-cylinder unit 64 and the compressed gas tank 67 represent the adjustable spring 64, 67 represents.
  • Fig. 2b Another form of active suspension or damper unit 11 of an active suspension system is shown in Fig. 2b, which may be referred to as ABC spring unit IIb, where "ABC” stands for "Active Body Control".
  • ABC Active Body Control
  • the same components with respect to the hydropneumatic spring unit IIa are provided with the same reference numerals.
  • the ABC spring unit IIb has no pressurized gas container 67.
  • the ABC spring unit IIb has a series arrangement of a coil spring 70 with the piston-cylinder unit 64, wherein this series circuit forms the adjustable spring 64, 70 of the spring or damper unit IIb. Parallel to this adjustable spring 64, 70, a separate damper 71 is provided.
  • the path-dependent roadway height profile zs (x) in the direction of travel 20 in front of the vehicle is detected by the roadway sensor 21.
  • the path-dependent roadway height profile zs (x) can be represented as a vector whose individual values each correspond to a height profile value at a measuring point on the roadway.
  • n measuring points are provided so that the vector of the path-dependent roadway height profile zs (x) has a number of n vector values:
  • a design target variable zA is determined as n (t) in a method part, as will be explained in detail later in connection with FIG.
  • the superstructure setpoint zA so n indicates, for example, how the position of the vehicle body 12 should result as a function of time, thus the desired stroke position or lifting movement of the vehicle body is set by the superstructure setpoint zA so ii.
  • the construction target size is also given here as a vector with n entries:
  • the buildup position zA of the vehicle body 12 at a time t * depends on the buildup position before the time of observation t k , on the road height profile zs (t ⁇ t k ) until the time of observation t k and on the manipulated variables u (t k ) of the active spring or Damper units 11 of the vehicle.
  • the construction position zA can, taking into account the dependencies described by a Vehicle model will be described.
  • the vehicle model can be set up by test drives and simulations.
  • the future body movement zA (t> t k ), which will take place after the time of observation t k , can also be predicted.
  • the future manipulated variables u (t> t k + n ) would have to be known.
  • the desired body size zA so n specifies the desired build position or body movement and the lying in the direction of travel 20 in front of the vehicle lane height profile zs is known, the future manipulated variables for the spring or damper units 11 can be determined. The following equation is used for this purpose:
  • MzA- is the matrix of coefficients for the current and future construction position
  • Mc is the matrix of the coefficients for the future and optionally also lying roadway height profile
  • M u the matrix of the coefficients for the current and future manipulated variables for the spring or
  • ⁇ ('* + l) indicates the lane height profile
  • the matrices M zA , M AB , M 3 and M u are part of the determined vehicle model. From the requirement:
  • a fourth step 115 future manipulated variables u (t> t k ) in the form of the vector specified for equation (7) are determined for n points in time as a function of the vectorial setpoint variable zA so n from the third step 110 of the method.
  • the vectorial manipulated variable u (t) according to equation (7) indicates how the spring or damper units 11 of the vehicle must be adjusted in order that the buildup position zA (t) corresponds to the design target position z A S oii (t), if the vehicle in Direction of travel 20 ahead of the vehicle lying roadway height profile zs (t) moves over.
  • a fifth method step 120 residual reactions and boundary conditions are considered, to which the spring or Damper units 11 of the vehicle subject.
  • this can be represented as follows:
  • the manipulated variables for the spring or damper units 11 of the vehicle are set by the control unit 20. Subsequently, the method starts again with the first step 100 and is thus carried out cyclically during vehicle operation.
  • any filter functions for example based on a PT ⁇ element or a PT 2 element, can serve as the filter specification P.
  • the peculiarity of the phase-free filtering in the method according to the invention lies in the fact that the filtering of the road height profile zs (t) takes place both in the direction of travel 20 of the vehicle, and counter to the direction of travel 20 of the vehicle and then the filtered road height profile zsP is determined. This is shown schematically in FIG. It is assumed by way of example that the roadway height profile zs (t) has a road surface unevenness in the form of a step-like course.
  • the filtering in the direction of travel 20 is shown in dashed lines, while the filtering opposite to the direction of travel 20 is shown dotted with zsP2 (t). From these two filters zsPl and zsP2 in and counter to the direction of travel 20, the filtered roadway height profile zsP (t) is then determined, for example, by averaging.
  • Decisive variables for the filter specification P are the filter frequency f and the filter damping D.
  • the filter frequency f and the filter damping D serve as parameters for adapting the setting of the filter specification P to the vehicle or system properties of the active chassis and the best possible comfort behavior adjust.
  • a filter rule P higher order should be used.
  • forward-backward filtering By filtering both in and counter to the direction of travel 20, which could also be referred to as "forward-backward filtering", the active vehicle tends to bring the vehicle body 12 in a suitable and favorable for the comfort of movement direction even before reaching the road surface 6.
  • the roadway unevenness is as it were smoothed, as can also be recognized by the schematic illustration in Figure 6. How pronounced this smoothing of the roadway height profile zs is depends on the filter frequency f and the filter damping D.
  • the ascertained roadway height profile zs (t) the greater the filter frequency f and the filter damping D are selected, reducing the build-up accelerations of the vehicle body 12, thereby increasing the comfort for the vehicle occupants, but no increase in the filter frequency f and the filter loss D m Possibly, since both the active chassis of the vehicle, as well as the control unit 20 are subject to limitations or restrictions and the actuating speeds of the actuators 11 'and the computing power of the control unit 20 are not arbitrarily large.
  • the design target variable zA is determined n (t) on the basis of the filtered roadway height profile zsP (t) in a determination step 205.
  • the design target size zA is n (t) the filtered roadway height profile zsP (t).
  • an optimization method 210 is performed, which is illustrated in FIG.
  • the optimization process 210 is run through, so that the comfort during the driving operation is continually and continually optimized.
  • an optimization variable r is defined in a first optimization step 300, which is specified in the form of an optimization vector with four vector elements r r r 2 , r 3 , r 4 , for example:
  • the optimization vector r is composed of the comfort characteristic parameters ri, r 2 and the restrictions of the active chassis characteristic vector quantities r 3 , r 4 together.
  • Comfort characteristics vector elements ri, r 2 in the preferred embodiment described herein include the build target acceleration resulting from the build target size zA so n by forming the difference in build target speeds at successive times.
  • the superstructure target speeds result by time derivative of the superstructure target position zA so ii (t).
  • the optimization vector r could also contain further variables characterizing the comfort, such as, for example, the body speed or other boundary conditions and restrictions.
  • a target size J is defined for the optimization variable r. Since, for example, the optimization variable is a vector, the target variable is also predetermined as the target vector J. Starting from the optimization vector r, the two vector values ri, r 2 should be as small as possible, since then the build-up acceleration is low and the comfort is very high. The two vector elements r 3 , r 4 describing the restrictions of the landing gear must comply with predetermined limit values which can be defined as the target variable. In the preferred embodiment described here, therefore, the target vector J is specified as follows:
  • the target vector J is extended according to example to: / i) max (k size:, a - r 2 )
  • the value k size specifies the final destination, below which no further optimization should take place, since the sensing threshold for the vehicle occupants would be undershot.
  • a further improvement is achieved in the preferred embodiment by preventing adjustments that would lead to a deterioration of comfort. If a vector value of the optimization vector r is already smaller than the target defined by the corresponding vector value of the target vector J, the target is adapted to this vector value of the optimization vector r. For the target vector J follows:
  • the target vector J is given according to equation (13) in the second optimization step 305. It is understood that, alternatively, a target vector according to one of the two equations (11) or (12) could be used.
  • a weighting variable g is specified, which is given by way of example as the weighting vector g with four vector elements gi, g 2 , g 3 , gi. As start value, all vector elements gi, g 2 , g 3 , g 4 of the weighting vector g are set to 1.
  • the vector elements of the weighting vector g are adjusted as a function of the target vector J and the optimization vector r.
  • the vector element q ⁇ is lowered if the corresponding vector element r ⁇ of the optimization vector is smaller than the vector element J 1 of the target vector.
  • the vector element gi of the weighting vector is increased if the corresponding vector element ri is greater than the vector element J 1 of the target vector.
  • the vector element r 1 / ait of the optimization vector r in the previous process cycle smaller than the corresponding vector element J 1 of the target vector J and is the vector element r 1 ( n eu of the optimization vector r in the current process cycle but larger than the corresponding vector element J ⁇ of the target vector J, .
  • the associated vector element of the weighting vector g ⁇ g is equal to 1 is set to follow apply.:
  • a change variable and, for example, a change matrix Degree is defined which describes a relationship between the optimization vector r and the filter parameters to be optimized, ie the filter frequency f and / or the filter damping D.
  • the change matrix degree is as follows:
  • the change matrix degree therefore contains in each column as many matrix elements as the optimization vector r has vector elements.
  • the number of columns of the change matrix degrees corresponds to the number of filter parameters to be optimized. In the present case, two columns are provided, since both the filter frequency f, and the filter damping D to be optimized.
  • Each matrix element of the change matrix degree contains a derivative of a Vector element r ⁇ of the optimization vector r, derived according to the relevant filter parameter f or D.
  • filter parameter change values ⁇ D, ⁇ f for the filter damping D or the filter frequency f can be determined, the prognosis value r prO g enabling a prediction as to how the optimization vector r changes as a function of the filter parameter change values ⁇ D, ⁇ f.
  • the simplified approach to the prediction value r prO g enables a real-time calculation during operation of the vehicle.
  • the new filter frequency f new and the new filter damping D ne u for the next process cycle can be determined as follows:
  • the relax factor is used for the gradual slow adaptation of the filter parameters.
  • the optimization process 210 is terminated and thus also the determination of the built-in setpoint zA so i ⁇ t) completed in accordance with Figure 4.
  • the method according to FIG. 3 is then continued in the fourth method step 115 and further cycled.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs, wobei ein in Fahrtrichtung (20) vor dem Fahrzeug befindliches Fahrbahnhöhenprofil (zs) ermittelt und das aktive Fahrwerk abhängig vom erfassten Fahrbahnhöhenprofil (zs) beeinflusst wird. Aus dem Fahrbahnhöhenprofil (zs) wird in einem Filterschritt des Verfahrens mit Hilfe einer Filtervorschrift ein gefiltertes Höhenprofil gebildet, aus dem anschließend wenigstens eine die gewünschte Position und/oder Bewegung eines Fahrzeugauf baus (12) des Fahrzeugs beschreibende Aufbausollgröße ermittelt wird. Das vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnhöhenprofil (zs) wird bei der Durchführung des Filterschritts in Fahrtrichtung (20) und entgegen der Fahrtrichtung (20) gefiltert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung eines aktiven
Fahrwerks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs, wobei ein in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindliches Fahrbahnhöhenprofil ermittelt und das aktive Fahrwerk abhängig vom erfassten Fahrbahnhöhenprofil beeinflusst wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus US 6 233 510 Bl bekannt. Der Fahrbahnzustand wird vorausbestimmt und zur Beeinflussung der Federeinheiten des Fahrzeugs verwendet. Ein Sensor - beispielsweise Lasersensor oder ein Bilderkennungssensor - erfasst die Fahrbahnoberfläche vor dem Fahrzeug und übermittelt die Sensordaten an eine Steuereinheit, die daraus das in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnhöhenprofil vorausbestimmt. Abhängig von diesem Fahrbahnhöhenprofil wird ein aktives Fahrwerksystem mit mehreren Feder- oder Dämpfereinheiten beeinflusst und die Federrate, die Dämpfungsrate, den Druck, das Niveau, etc. werden gesteuert oder geregelt.
Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem aus dem Fahrbahnhöhenprofil in einem Filterschritt des Verfahrens mit Hilfe einer Filtervorschrift ein gefiltertes Höhenprofil gebildet wird, aus dem anschließend wenigstens eine die gewünschte Position und/oder Bewegung eines Fahrzeugaufbaus des Fahrzeugs beschreibende Aufbausollgröße ermittelt wird, wobei das vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnhöhenprofil bei der Durchführung des Filterschritts in Fahrtrichtung und entgegen der Fahrtrichtung gefiltert wird.
Mi Hilfe der Filterung des Fahrbahnhöhenprofils kann auf einfache Weise die Aufbausollgröße ermittelt werden. Dadurch, dass das Fahrbahnhöhenprofil sowohl in Fahrtrichtung als auch entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs gefiltert wird, kann eine Bewegung des Fahrzeugaufbaus eingestellt werden, die nicht erst bei Erreichen einer Fahrbahnunebenheit reaktiv hervorgerufen wird, sondern bereits vor Erreichen des Hindernisses einsetzt und den Komfort für die Fahrzeuginsassen deutlich steigert.
Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Es ist vorteilhaft, wenn das ermittelte Fahrbahnhöhenprofil zeitabhängig ist und aus den wegabhängigen Fahrbahnsensordaten eines Fahrbahnsensors und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ermittelt wird. Insbesondere kann dabei sensorisch ein wegabhängiges Fahrbahnhöhenprofil gemessen werden, aus dem dann anhand der aktuellen Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ein zeitabhängiges Fahrbahnhöhenprofil berechnet wird.
Dabei kann dann eine Fahrwerkstellgröße zur Beeinflussung des aktiven Fahrwerks abhängig vom Fahrbahnhöhenprofil und/oder der Aufbausollgröße ermittelt werden, um die Fahrwerkseinstellungen zur Optimierung des Fahrkomforts anzupassen.
Ferner ist es möglich, bei der Ermittlung der Fahrwerkstellgröße eine die Position und/oder die Bewegung des Fahrzeugaufbaus beschreibende und zeitlich gegenüber dem Ermittlungszeitpunkt zurückliegende vergangene Aufbaugröße zu berücksichtigen. Dadurch werden abrupte Positions- oder Bewegungsänderungen des Fahrzeugaufbaus vermieden.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn bei der Ermittlung der Fahrwerkstellgröße das zeitlich bis zum Ermittlungszeitpunkt bereits durch wenigstens ein Fahrzeugrad überfahrene vergangene Fahrbahnhöhenprofil berücksichtigt wird, wodurch der Komfort weiter verbessert werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführung wird zur Komfortverbesserung die Fahrwerkstellgröße auf einen vorgebbaren Stellbereich begrenzt.
Um das Verfahren zyklisch zu optimieren, kann in jedem Verfahrenszyklus vor oder nach dem Filterschritt ein Optimierungsverfahren zur Optimierung wenigstens eines Filterparameters durchgeführt werden.
Zweckmäßigerweise wird beim Optimierungsverfahren wenigstens eine Optimierungsgröße, insbesondere ein Optimierungsvektor, definiert, die mindestens eine für den Komfort des Fahrzeugs relevante Komfortkenngröße beschreibt oder aufweist. Dabei kann die Optimierungsgröße, insbesondere der
Optimierungsvektor, die Fahrwerkstellgröße beschreiben oder aufweisen. Es ist dabei von Vorteil, wenn die Komfortkenngröße eine Aufbaubeschleunigung und/oder eine Aufbaugeschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus in Höhenrichtung beschreibt. Durch diese Maßnahmen kann eine komfortorientierte Anpassung des Verfahrens in jedem Zyklus erreicht werden.
Dadurch, dass für das Optimierungsverfahren eine Zielgröße, insbesondere ein Zielvektor definiert wird, die einen gewünschten Wert für die Optimierungsgröße angibt, ist es möglich, das Optimierungsverfahren so durchzuführen, dass für die Fahrzeuginsassen spürbare Verbesserungen beim Fahr- bzw. Federungskomfort erzielt werden. Insbesondere wird dabei die Zielgröße, insbesondere der Zielvektor, auf einen für den Komfort relevanten Zielwertebereich begrenzt, um unnötige Anpassungen zu vermeiden.
Vorteilhaft ist es auch, die Zielgröße an den aktuellen Wert der Optimierungsgröße anzupassen, wenn die aktuelle Optimierungsgröße einen für den Fahrkomfort besseren Wert aufweist, der außerhalb des Zielwertebereichs liegt. Dadurch kann eine Veränderung der Optimierungsgröße zu den Komfort verschlechternden Werten verhindert werden.
Das Vorsehen einer Gewichtungsgröße - insbesondere eines Gewichtungsvektors - für die Zielgröße, insbesondere den Zielvektor, wobei die Gewichtungsgröße abhängig von der aktuellen Optimierungsgröße und/oder der aktuellen Zielgröße verändert wird, ist insbesondere bei der Verwendung eines Zielvektors sinnvoll. Die Zielvektorwerte können zu einem Zielkonflikt führen, der durch das Einführen der Gewichtungsgröße, in diesem Fall eines Gewichtungsvektors, aufgelöst werden kann.
Bei einer weiteren Verfahrensvariante kann eine Änderungsgröße, insbesondere ein Änderungsvektor oder eine Änderungsmatrix definiert werden, die die Abhängigkeit der Optimierungsgröße von der Änderung des wenigstens einen zu optimierenden Filterparameters beschreibt. Mit Hilfe der Änderungsgröße ist es möglich, einen Prognosewert für die Optimierungsgröße zu bestimmen, wenn der wenigstens eine Filterparameter um einen Filterparameteränderungswert verändert wird. Die Änderungsgröße stellt mithin die Basis für das Ermitteln des Prognosewerts dar. Der wenigstens eine Filterparameteränderungswert kann dabei so bestimmt werden, dass der Prognosewert für die Optimierungsgröße näher an der Zielgröße liegt als die aktuelle Optimierungsgröße. Auf diese Weise nähert sich die Optimierungsgröße zyklisch immer mehr an die Zielgröße an. Die Differenz zwischen Optimierungsgröße und Zielgröße sinkt.
Dabei besteht die Möglichkeit, die Bestimmung des wenigstens einen Filterparameteränderungswertes abhängig von der Gewichtungsgröße durchzuführen, wodurch eine sehr gezielte Optimierung des wenigstens einen Filterparameters erfolgen kann.
Auf Basis des zuletzt verwendeten wenigstens einen Filterparameters und des Filterparameteränderungswertes kann ein neuer Filterparameter für die nächsten Filterschritt bestimmt werden, um die Filterung im darauffolgenden Filterschritt zu verbessern.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teil-Fahrzeug- Modells mit Rad, Feder- oder Dämpfereinheit und
Fahrzeugaufbau, Fig. 2a eine schematische Teildarstellung eines ersten aktiven Fahrwerksystems mit Feder- oder
Dämpfereinheit, Fig. 2b eine schematische Teildarstellung eines zweiten aktiven Fahrwerksystems mit Feder- oder
Dämpfereinheit, Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines
Verfahrens zur Beeinflussung eines aktiven Fahrwerks, Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrensteils aus dem
Verfahren nach Fig. 1 zur Bestimmung einer
Aufbausollgröße, Fig. 5 ein Flussdiagramm eines Optimierungsverfahrens als
Verfahrensteil aus dem Verfahren nach Fig. 2 und Fig. 6 eine schematische Prinzipdarstellung der phasenfreien
Filterung im Filterschritt des Verfahrens. In Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Teil- Fahrzeug-Modells dargestellt, mit einem Fahrzeugrad 10, der diesem Fahrzeugrad 10 zugeordneten ansteuerbaren Feder- oder Dämpfereinheit 11 und dem als Masse dargestellten Fahrzeugaufbau 12, der einen Fahrzeugschwerpunkt 13 aufweist. Das Teil-Fahrzeug-Modell stellt nur den für eines der Fahrzeugräder 10 betreffenden Teil des Gesamtfahrzeugs dar und gilt beispielsweise bei einem PKW mit zwei Achsen für jedes der vier Fahrzeugräder 10 sowie für die vier Federoder Dämpfereinheiten 11.
Dieses Teil-Fahrzeug-Modell ist bezogen auf ein. ortsfestes Koordinatensystem 14. Mit zs(x) ist das wegabhängige Fahrbahnhöhenprofil der Fahrbahn gekennzeichnet, wobei der Weg x die Abszisse des Koordinatensystems 14 darstellt und das Fahrbahnhöhenprofil zs (x) in Richtung der Fahrzeughochachse gemessen wird. Die Aufbauposition des Fahrzeugschwerpunkts 13 in Richtung der Fahrzeughochachse gesehen ist mit dem Bezugszeichen zA versehen.
Das aktuelle Istniveau der Feder- oder Dämpfereinheit 11 kann durch die Ansteuerung eines Aktors 11' der Feder- oder Dämpfereinheit 11 eingestellt bzw. verändert werden. Alle Feder- oder Dämpfereinheiten 11 des aktiven Fahrwerks werden von einer Steuereinheit 20 angesteuert. Die Steuereinheit ermittelt die Einstellung für die Feder- oder Dämpfereinheiten 11 unter anderem abhängig von Sensordaten und insbesondere des Sensordaten eines Fahrbahnsensors 21, der das vor dem Fahrzeug in Fahrtrichtung 20 befindliche wegabhängige Fahrbahnhöhenprofil zs(x) erfasst.
Das Fahrbahnhöhenprofil zs (x) kann für jede Fahrzeugseite und ggf. für jedes Fahrzeugrad 10 unterschiedlich sein und entsprechend durch mehrere Abtasteinheiten des Fahrbahnsensors 21 an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs erfasst werden. Auch die Istniveaus können sich an allen Feder- oder Dämpfereinheiten 11 bzw. Fahrzeugrädern 10 unterscheiden. Daher werden diese Größen für jede der Federoder Dämpfereinheiten 11 separat ermittelt bzw. eingestellt.
Über die Steuereinheit 20 können die den Fahrzeugrädern 10 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs zugeordneten aktiven Feder- oder Dämpfereinheiten 11 unabhängig voneinander angesteuert werden, um die Aufbauposition zA des Fahrzeugaufbaus 12 im Bereich aller Fahrzeugräder 10 zu beeinflussen.
Die Beeinflussung bzw. Regelung der Aufbauposition zA und/oder der Bewegung des Fahrzeugaufbaus 12 kann in allen Dimensionen erfolgen. Demnach kann das Nicken und/oder das Wanken und/oder das Hüben, sowie die RadaufStandskräfte der Fahrzeugräder auf der Fahrbahnoberfläche beeinflusst, gesteuert oder geregelt werden. Dadurch lässt sich auch eine Verspannung des Fahrwerks beispielsweise zwischen Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs erreichen. Insbesondere können auch die RadaufStandskräfte zweier sich diagonal gegenüberliegender Fahrzeugräder gegenüber den Radaufstandskräften der anderen beiden sich diagonal gegenüberliegenden Fahrzeugrädern erhöht oder verringert werden. Auf diese Weise lässt sich das querdynamische Verhalten des Fahrzeugs beeinflussen.
In den Fig. 2a und 2b sind zwei Beispiele von aktiven Fahrwerksystemen schematisch anhand eines Fahrzeugrades 10 in Teildarstellung gezeigt. Als Feder- oder Dämpfereinheit 11 sind dort aktive Feder- oder Dämpfereinheiten IIa bzw. IIb mit einstellbaren Federn vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich könnte auch aktive Feder- oder Dämpfereinheiten 11 mit einstellbaren Dämpfern verwendet werden.
Fig. 2a zeigt eine aktive hydropneumatische Feder- oder Dämpfereinheit IIa mit einer Druckquelle 60 und einem Vorratsbehälter 61 die jeweils fluidisch mit einem elektrisch ansteuerbaren Federventil 62 verbunden sind. Das Federventil 62 kann abhängig von seiner Ventilstellung entweder die Druckquelle 60 oder den Vorratsbehälter 61 mit einem Druckraum 63 einer Kolben-Zylinder-Einheit 64, die den Aktor 11' der hydropneumatischen Feder- oder Dämpfereinheit IIa darstellt, fluidisch verbinden oder alle Fluidverbindungen unterbrechen, so dass das Istniveau y der hydropneumatischen Feder- oder Dämpfereinheit IIa vergrößert, verkleinert oder konstant gehalten werden kann. Mit dem Druckraum 63 ist über eine Drossel 65 ein Arbeitsraum 66 eines Druckgasbehälters 67 verbunden. Der Arbeitsraum 66 ist durch eine flexible Membran von einem Druckgasraum 68 getrennt. Das kompressible Druckgas im Druckgasraum 68 sorgt bei der hydropneumatischen Federeinheit IIa für die Federwirkung. Die Drossel 65 bewirkt eine Dämpfung. Die Kolben-Zylinder-Einheit 64 und der Druckgasbehälter 67 stellen die einstellbare Feder 64, 67 dar.
Eine weitere Form einer aktiven Feder- oder Dämpfereinheit 11 eines aktiven Fahrwerksystems ist in Fig. 2b gezeigt, die als ABC-Federeinheit IIb bezeichnet werden kann, wobei „ABC" für „Active Body Control" steht. Gleiche Bestandteile gegenüber der hydropneumatischen Federeinheit IIa sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die ABC-Federeinheit IIb weist im Gegensatz zur hydropneumatischen Federeinheit IIa keinen Druckgasbehälter 67 auf. Die ABC-Federeinheit IIb weist eine Reihenanordnung einer Schraubenfeder 70 mit der Kolben- Zylinder-Einheit 64 auf, wobei diese Reihenschaltung die einstellbare Feder 64, 70 der Feder- oder Dämpfereinheit IIb bildet. Parallel zu dieser einstellbaren Feder 64, 70 ist ein separater Dämpfer 71 vorgesehen. Wie bei der hydropneumatischen Federeinheit IIa kann der Druckraum 63 der Kolben- Zylinder-Einheit 64 über das Federventil 62 befüllt, entleert oder angesperrt werden, um das Istniveau y der ABC- Federeinheit IIb entsprechend einem Sollniveau yson einzustellen. Im Folgenden wird anhand der Fig. 3 bis 6 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ansteuerung eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs bzw. dessen Feder- oder Dämpfereinheiten 11 im Einzelnen erläutert.
Das in den Figuren 3 bis 5 dargestellte, bevorzugte Verfahren dient dazu, die Position des Fahrzeugaufbaus 12 abhängig vom sensorisch erfassten Fahrbahnhöhenprofil zs(x) zu ermitteln. Analog hierzu wäre es ebenfalls denkbar alternativ oder zusätzlich weitere Positionen bzw. Bewegungen des Fahrzeugaufbaus 12, wie das Nicken oder das Wanken, zu regeln.
In einem ersten Schritt 100 wird das wegabhängige Fahrbahnhöhenprofil zs (x) in Fahrtrichtung 20 vor dem Fahrzeug durch den Fahrbahnsensor 21 erfasst. Das wegabhängige Fahrbahnhöhenprofil zs (x) lässt sich dabei als Vektor darstellen, dessen Einzelwerte jeweils einem Höhenprofilwert an einer Messstelle auf der Fahrbahn entsprechen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind n Messstellen vorgesehen, so dass der Vektor des wegabhängigen Fahrbahnhöhenprofils zs (x) eine Anzahl von n Vektorwerten aufweist:
ZS(Xk+n)
zs(x) = zs(xk+2) :D
ZS(Xk+l) zs(xk)
Unter Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen dem Weg und der Zeit mit Hilfe der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit vx
xk =h-v x (2! kann das zeitabhängige Fahrbahnhöhenprofil zs(t) im zweiten Schritt 105 ermittelt werden:
Figure imgf000012_0001
In einem dritten Schritt 110 wird in einem Verfahrensteil eine Aufbausollgröße zAson(t) ermittelt, wie dies später im Zusammenhang mit Figur 4 im Einzelnen erläutert wird. Die Aufbausollgröße zAson gibt beispielsgemäß an, wie sich die Position des Fahrzeugaufbaus 12 in Abhängigkeit von der Zeit ergeben soll, somit wird die gewünschte Hubposition bzw. Hubbewegung des Fahrzeugaufbaus durch die Aufbausollgröße zAsoii vorgegeben.
Die Aufbausollgröße ist hier ebenfalls als Vektor mit n Einträgen angegeben:
Figure imgf000012_0002
Die Aufbauposition zA des Fahrzeugaufbaus 12 zu einem Betrachtungszeitpunkt t* hängt ab von der Aufbauposition vor dem Betrachtungszeitpunkt tk, vom Fahrbahnhöhenprofil zs(t≤tk) bis zum Betrachtungszeitpunkt tk und von den Stellgrößen u(tk) der aktiven Feder- oder Dämpfereinheiten 11 des Fahrzeugs. Die Aufbauposition zA kann unter Berücksichtigung der beschriebenen Abhängigkeiten durch ein Fahrzeugmodell beschrieben werden. Das Fahrzeugmodell kann durch Messfahrten und Simulationen aufgestellt werden.
Auf Basis dieses Fahrzeugmodells kann auch die zukünftige Aufbaubewegung zA(t>tk), die nach dem Betrachtungszeitpunkt tk stattfinden wird, prognostiziert werden. Hierfür müssten allerdings die zukünftigen Stellgrößen u(t>tk+n) bekannt sein. Wenn aber die Aufbausollgröße zAson die gewünschte Aufbauposition bzw. Aufbaubewegung vorgibt und das in Fahrtrichtung 20 vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnhöhenprofil zs bekannt ist, können daraus die zukünftigen Stellgrößen für die Feder- oder Dämpfereinheiten 11 bestimmt werden. Hierzu dient folgende Gleichung:
M7Λ (5)
Figure imgf000013_0001
wobei
MzA- die Matrix der Koeffizienten für die aktuelle und zukünftige Aufbauposition ist,
M 'A;B: die Matrix der Koeffizienten für die zukünftige
Aufbauposition ist,
Mc die Matrix der Koeffizienten für das zukünftige und optional auch zurückliegende Fahrbahnhöhenprofil ist,
Mu : die Matrix der Koeffizienten für die aktuellen und zukünftigen Stellgrößen für die Feder- oder
Dämpfereinheiten 11 zur Niveau und/oder
Dämpfereinstellung, die aktuelle und zukünftige Aufbauposition angibt,
Figure imgf000014_0001
zA(tk_2) : die gegenüber dem Betrachtungszeitpunkt t* zA{tk_λ) zurückliegende Aufbauposition angibt,
zs{tk_y) zs(tk_2)
: das gegenüber dem Betrachtungszeitpunkt tk zs{tk) zurückliegende, das aktuelle und das zukünftige
∞('*+l ) Fahrbahnhöhenprofil angibt, und
: die aktuellen und zukünftigen Stellegrößen für die Feder- oder Dämpfereinheiten 11 des Fahrzeugs angibt .
Figure imgf000014_0002
Die Matrizen MzA, MAB, M3 und Mu sind Bestandteil des ermittelten Fahrzeugmodells. Aus der Forderung:
Figure imgf000015_0001
erhält man zusammen mit Gleichung [5]
( 7 )
Figure imgf000015_0002
Figure imgf000015_0004
Auf diese Weise werden abhängig von der vektoriellen Aufbausollgröße zAson aus dem dritten Schritt 110 des Verfahrens in einem vierten Schritt 115 zukünftige Stellgrößen u(t>tk) in Form des in Gleichung (7) angegebenen Vektors für n Zeitpunkte ermittelt. Die vektorielle Stellgröße u(t) gemäß Gleichung (7) gibt an, wie die Federoder Dämpfereinheiten 11 des Fahrzeugs eingestellt werden müssen, damit die Aufbauposition zA(t) der Aufbausollposition zASoii(t) entspricht, wenn das Fahrzeug, das in Fahrtrichtung 20 vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnhöhenprofil zs(t) überfährt .
In einem fünften Verfahrensschritt 120 werden Restrektionen und Randbedingungen berücksichtigt, denen die Feder- oder Dämpfereinheiten 11 des Fahrzeugs unterliegen. Vereinfacht kann dies wie folgt dargestellt werden:
umin < u(tk+2) < umax ( 8 )
«('*+„)
Solche Beschränkungen rühren daher, dass der Verstellweg für die Niveaus y der Feder- oder Dämpfereinheiten 11 begrenzt ist. Außerdem gibt es Beschränkungen für die Ströme der Federventile 62. Die Größe der Ventilströme der Federventile 62 dient dabei auch als Maß für den Energiebedarf, der auch Beschränkungen unterworfen ist.
Schließlich werden im sechsten Schritt 125 die Stellgrößen für die Feder- oder Dämpfereinheiten 11 des Fahrzeugs durch die Steuereinheit 20 eingestellt. Anschließend beginnt das Verfahren wieder mit dem ersten Schritt 100 und wird mithin während des Fahrzeugbetriebs zyklisch ausgeführt.
Anhand von Figur 4 wird nachfolgend im Einzelnen erläutert, wie die Ermittlung der vektoriellen Aufbausollgröße zAson(t) im dritten Verfahrensschritt 110 erfolgt. Der im dritten Verfahrensschritt 110 durchlaufene Verfahrensteil ist in Figur 4 dargestellt. Die Kernidee zur Ermittlung der Aufbausollgröße zAson(t) besteht darin, das ermittelte Fahrbahnhöhenprofil zs(t) in einem Filterschritt 200 mit Hilfe einer Filtervorschrift P phasenfrei zu filtern. Daraus erhält man das gefilterte Fahrbahnhöhenprofil zsP(t) :
Figure imgf000016_0001
mit f: Filterfrequenz
D: Filterdämpfung Als Filtervorschrift P können beliebige Filterfunktionen beispielsweise auf Basis eines PTχ-Gliedes oder eines PT2- Gliedes dienen. Die Besonderheit der phasenfreien Filterung beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, dass die Filterung des Fahrbahnhöhenprofils zs(t) sowohl in Fahrtrichtung 20 des Fahrzeugs, als auch entgegen der Fahrtrichtung 20 des Fahrzeugs erfolgt und daraus dann das gefilterte Fahrbahnhöhenprofil zsP ermittelt wird. Dies ist in Figur 6 schematisch dargestellt. Dabei sei beispielhaft angenommen, dass das Fahrbahnhöhenprofil zs(t) eine Fahrbahnunebenheit in Form eines stufenartigen Verlaufs aufweist. Mit zsPl(t) ist gestrichelt die Filterung in Fahrtrichtung 20 dargestellt, während die Filterung entgegen der Fahrtrichtung 20 mit zsP2(t) punktiert dargestellt ist. Aus diesen beiden Filterungen zsPl und zsP2 in und entgegen der Fahrtrichtung 20 wird dann das gefilterte Fahrbahnhöhenprofil zsP(t) beispielsweise durch Mittelwertbildung bestimmt. Es ist dabei zu erkennen, dass aufgrund der phasenfreien Filterung in zwei Richtungen ein gefiltertes Fahrbahnhöhenprofil zsP(t) gewonnen wird, das Fahrbahnunebenheiten, sozusagen „vorwegnehmen" kann, da diese aufgrund des zeitlichen Verlaufs des gefilterten Fahrbahnhöhenprofils zsP(t) bereits berücksichtigt werden können, bevor das Fahrzeug die Fahrbahnunebenheit erreicht. Unter Berücksichtigung des Fahrbahnhöhenprofils zsP(t) ist es mithin möglich, die Feder- oder Dämpfereinheiten 11 des aktiven Fahrwerks des Fahrzeugs bereits vor dem Erreichen einer Fahrbahnunebenheit auf diese einzustellen und mithin die Fahrbahnunebenheit zu antizipieren. Auf diese Weise kann der Komfort für die Fahrzeuginsassen deutlich erhöht werden.
Entscheidende Größen für die Filtervorschrift P sind dabei die Filterfrequenz f und die Filterdämpfung D. Die Filterfrequenz f und die Filterdämpfung D dienen als Parameter, um die Einstellung der Filtervorschrift P an die Fahrzeug- bzw. Systemeigenschaften des aktiven Fahrwerks anzupassen und ein möglichst ideales Komfortverhalten einzustellen. Dabei sollte eine Filtervorschrift P höherer Ordnung verwendet werden. Durch die Filterung sowohl in als auch entgegen der Fahrtrichtung 20, die auch als „Vorwärts- Rückwärtsfilterung" bezeichnet werden könnte, versucht das aktive Fahrzeug den Fahrzeugaufbau 12 bereits zeitlich vor dem Erreichen der Fahrbahnunebenheit tendenziell in eine geeignete und für den Komfort günstige Bewegungsrichtung zu bringen. Die Fahrbahnunebenheit wird sozusagen verschliffen, wie dies durch die Prinzipdarstellung in Figur 6 auch zu erkennen ist. Wie ausgeprägt diese Verschleifung des Fahrbahnhöhenprofils zs erfolgt, hängt wiederum von der Filterfrequenz f und der Filterdämpfung D ab. Grundsätzlich verschleift das ermittelte Fahrbahnhöhenprofil zs(t) umso stärker, je größer die Filterfrequenz f und die Filterdämpfung D gewählt werden. Dabei werden die Aufbaubeschleunigungen des Fahrzeugaufbaus 12 reduziert, wodurch der Komfort für die Fahrzeuginsassen gesteigert wird. Allerdings ist keine beliebige Erhöhung der Filterfrequenz f und der Filterdämpfung D möglich, da sowohl das aktive Fahrwerk des Fahrzeugs, als auch die Steuereinheit 20 Begrenzungen bzw. Restriktionen unterliegen und die Stellgeschwindigkeiten der Aktoren 11' bzw. die Rechenleistung der Steuereinheit 20 nicht beliebig groß sind.
Nach dem Filterschritt 200 wird in einem Ermittlungsschritt 205 die Aufbausollgröße zAson(t) auf Basis des gefilterten Fahrbahnhöhenprofils zsP(t) ermittelt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht Aufbausollgröße zAson(t) dem gefilterten Fahrbahnhöhenprofil zsP(t) .
Um den Komfort beim Betrieb des Fahrzeugs zu verbessern, wird nach dem Ermittlungsschritt 205 ein Optimierungsverfahren 210 durchgeführt, das in Figur 5 dargestellt ist. Somit wird bei jedem Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens das Optimierungsverfahren 210 durchlaufen, so dass sich der Komfort während dem Fahrbetrieb immer wieder und immer weiter optimiert. Nach dem Start des Optimierungsverfahrens 210 wird in einem ersten Optimierungsschritt 300 eine Optimierungsgröße r definiert, die beispielsgemäß in Form eines Optimierungsvektors mit vier Vektorelementen rχr r2, r3, r4 vorgegeben wird:
Figure imgf000019_0001
Der Optimierungsvektor r setzt sich demnach aus den Komfort kennzeichnenden Komfortkenngrößen ri, r2 und die Restriktionen des aktiven Fahrwerks kennzeichnenden Vektorgrößen r3, r4 zusammen. Die beiden als
Komfortkenngrößen dienenden Vektorelemente ri, r2 beinhalten bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel die sich durch die Aufbausollgröße zAson ergebende Aufbausollbeschleunigung durch Bildung der Differenz der Aufbausollgeschwindigkeiten zu aufeinander folgenden Zeitpunkten. Die Aufbausollgeschwindigkeiten ergeben sich durch zeitliche Ableitung der Aufbausollposition zAsoii(t) . Der Optimierungsvektor r könnte auch weitere, den Komfort kennzeichnende Größen, wie beispielsweise die Aufbaugeschwindigkeit oder weitere Randbedingungen und Restriktionen, beinhalten.
Durch den Vergleich mit Null bei den Minimum- und Maximum- Berechnungen ist sichergestellt, dass ein Ergebnis einer Maximum-Berechnung nicht negativ werden kann, bzw. ein Ergebnis einer Minimum-Berechnung nicht positiv werden kann. Im Ergebnis führt dies dazu, dass immer eine der beiden Einträge ri oder r2 bzw. einer der beiden Einträge r3 oder r4 gleich Null ist. Durch diese Aufteilung kann das weitere Optimierungsverfahren vereinfacht werden.
In einem zweiten Optimierungsschritt 305 wird für die Optimierungsgröße r eine Zielgröße J definiert. Da es sich bei der Optimierungsgröße beispielsgemäß um einen Vektor handelt, ist auch die Zielgröße als Zielvektor J vorgegeben. Ausgehend vom Optimierungsvektor r sollten die beiden Vektorwerte ri, r2 so klein wie möglich sein, da dann die Aufbaubeschleunigung gering und der Komfort sehr groß ist. Die beiden, die Restriktionen des Fahrwerks beschreibenden Vektorelemente r3, r4 müssen vorgegebene Grenzwerte einhalten, die als Zielgröße definiert werden können. Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird daher der Zielvektor J wie folgt vorgegeben:
a r, a-r2
J = mit α< 1 (11) abs{umax) abs(u min)
Dadurch, dass der Wert für den Faktor α kleiner als 1 ist, wird das Ziel beschrieben, die Aufbaubeschleunigungen, die mit den beiden Vektorwerten ri, r2 des Optimierungsvektors r beschrieben sind, zu verringern. Da eine Optimierung des Komforts nur sinnvoll ist, wenn die Verbesserung innerhalb des Verfahrens für die Fahrzeuginsassen spürbar ist, müssen Endziele definiert werden, so dass eine Optimierung der Regelung außerhalb des für die Fahrzeuginsassen fühlbaren Bereichs vermieden wird. Daher wird der Zielvektor J beispielsgemäß erweitert zu:
Figure imgf000021_0001
/i ) max(kGren:,a - r2)
J = mit α < 1 ( 12 ) abs{u max) abs(u min)
Der Wert kGrenz gibt dabei das Endziel an, unterhalb dessen keine weitere Optimierung erfolgen sollte, da die Fühlschwelle für die Fahrzeuginsassen unterschritten würde.
Eine weitere Verbesserung wird beim bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass Anpassungen verhindert werden, die zu einer Verschlechterung des Komforts führen würden. Ist ein Vektorwert des Optimierungsvektors r bereits kleiner als das durch den entsprechenden Vektorwert des Zielvektors J definierte Ziel, so wird das Ziel an diesem Vektorwert des Optimierungsvektors r angepasst. Für den Zielvektor J ergibt sich demnach:
mm[rx ,m∞i(kGrenz,a - rx)] min[r2,max(kOren:,a • r2)]
J = mit α< 1 :13] min[r, , abs(u max)] min[r4, abs(u min)]
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Zielvektor J gemäß Gleichung (13) im zweiten Optimierungsschritt 305 vorgegeben. Es versteht sich, dass alternativ auch ein Zielvektor gemäß einer der beiden Gleichungen (11) oder (12) verwendet werden könnte. Im darauffolgenden dritten Optimierungsschritt 310 wird eine Gewichtungsgröße g vorgegeben, die beispielsgemäß als Gewichtungsvektor g mit vier Vektorelementen gi, g2, g3, gi gegeben ist. Als Startwert werden alle Vektorelemente gi, g2, g3, g4 des Gewichtungsvektor g auf 1 gesetzt. Bei jedem Durchlaufen des dritten Optimierungsschritts 310 werden die Vektorelemente des Gewichtungsvektors g abhängig vom Zielvektor J und dem Optimierungsvektor r angepasst. Bei der Anpassung gelten folgende Regeln: das Vektorelement q^ wird abgesenkt, wenn das entsprechende Vektorelement r± des Optimierungsvektors kleiner ist als das Vektorelement J1 des Zielvektors. Das Vektorelement gi des Gewichtungsvektors wird erhöht, wenn das entsprechende Vektorelement ri größer ist als das Vektorelement J1 des Zielvektors. War das Vektorelement r1/ait des Optimierungsvektors r im vorangegangenen Verfahrenszyklus kleiner als das entsprechende Vektorelement J1 des Zielvektors J und ist das Vektorelement r1(neu des Optimierungsvektors r im aktuellen Verfahrenszyklus aber größer als das entsprechende Vektorelement J± des Zielvektors J, wird das zugeordnete Vektorelement g^. des Gewichtungsvektors g gleich 1 gesetzt. Somit gilt:
Figure imgf000022_0001
g,,neu = g ,,Ot1 - P für ri,neu < J1 und 0 < ß < 1 ( 15 )
gljm, = ^f- für rlf lM ,u > J1 und 0 < ß < 1 ( 16 ) g, „eιl = \ für rl f ait < Ji und ri, neu > J1 ( 17 )
wobei i=l , 2 , 3 , 4 ist . Die Vektorwerte gi,neu des aktuellen Verfahrenszyklus werden auf ihr Maximum normiert, so dass sich für den Gewichtungsvektor im dritten Optimierungsschritt 310 folgendes ergibt:
Figure imgf000023_0001
Anschließend wird in einem vierten Optimierungsschritt 315 eine Änderungsgröße und beispielsgemäß eine Änderungsmatrix Grad definiert, die einen Zusammenhang zwischen dem Optimierungsvektor r und den zu optimierenden Filterparametern, also der Filterfrequenz f und/oder der Filterdämpfung D beschreibt. Beim Ausführungsbeispiel ergibt sich die Änderungsmatrix Grad, wie folgt:
~ drx drχ - dD df dr2 dr2
Grad - dD df (19) dr3 dD df dr4 dr4 dD df
Die Änderungsmatrix Grad enthält mithin in jeder Spalte so viel Matrixelemente, wie der Optimierungsvektor r Vektorelemente aufweist. Die Anzahl der Spalten der Änderungsmatrix Grad entspricht der Zahl der zu optimierenden Filterparameter. Im vorliegenden Fall sind zwei Spalten vorgesehen, da sowohl die Filterfrequenz f, als auch die Filterdämpfung D optimiert werden sollen. Jedes Matrixelement der Änderungsmatrix Grad enthält eine Ableitung eines Vektorelements r± des Optimierungsvektors r, abgeleitet nach dem bestreffenden Filterparameter f oder D.
Ausgehend von der Änderungsmatrix Grad wird in einem vereinfachten und beispielsgemäß lokal linearisierten Ansatz folgender Prognosewert rprog für den Optimierungsvektor r vorgegeben:
AD prog = r + Grad ■ (20)
Δ/
Anhand dieses Ansatzes können Filterparameteränderungswerte ΔD, Δf für die Filterdämpfung D bzw. die Filterfrequenz f ermittelt werden, wobei der Prognosewert rprOg eine Vorhersage ermöglicht, wie sich der Optimierungsvektor r abhängig von den Filterparameteränderungswerten ΔD, Δf verändert. Der vereinfachte Ansatz für den Prognosewert rprOg ermöglicht eine echtzeitfähige Berechnung während dem Betrieb des Fahrzeugs.
Durch Gleichsetzen des Prognosewertes rprog mit dem Zielvektor J wird vorgegeben, dass der Prognosewerte rprog möglichst nahe an den Zielvektor J herankommt. Die Gleichung wird dann auf beiden Seiten mit dem zur Diagonalmatrix diag(g) erweiterten Gewichtungsvektor g multipliziert. Nach einer mathematischen Umformung kann die Gleichung dann nach dem Filterparameteränderungswerten ΔD, Δf aufgelöst werden, wobei sich folgende Gleichung ergibt:
^ = (diag(g) ■ GradJ [diag(g) • Grad]'1 [diag(g) ■ Grad]1 ■ diag(g) ■ (J - r)) (21)
Schließlich kann in einem sechsten Optimierungsschritt 325 die neue Filterfrequenz fneu und die neue Filterdämpfung Dneu für den nächsten Verfahrenszyklus wie folgt ermittelt werden:
Dmu = Dalt + relax • AD mit relax < 1 (22)
Figure imgf000025_0001
mit relax < 1 (23)
Der Faktor relax dient zur schrittweisen langsamen Anpassung der Filterparameter.
Anschließend wird das Optimierungsverfahren 210 beendet und damit auch die Ermittlung der Aufbausollgröße zAsoiκt) gemäß Figur 4 abgeschlossen. Das Verfahren gemäß Figur 3 wird dann im vierten Verfahrensschritt 115 fortgesetzt und weiter zyklisch durchlaufen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Beeinflussung eines aktiven Fahrwerks eines Fahrzeugs, wobei ein in Fahrtrichtung (20) vor dem Fahrzeug befindliches Fahrbahnhöhenprofil (zs) ermittelt und das aktive Fahrwerk abhängig vom erfassten Fahrbahnhöhenprofil (zs) beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Fahrbahnhöhenprofil (zs) in einem Filterschritt (200) des Verfahrens mit Hilfe einer Filtervorschrift (P) ein gefiltertes Höhenprofil (zsP) gebildet wird, aus dem anschließend wenigstens eine die gewünschte Position und/oder Bewegung eines Fahrzeugaufbaus (12) des Fahrzeugs beschreibende Aufbausollgröße (zAsoii) ermittelt wird, wobei das vor dem Fahrzeug liegende Fahrbahnhöhenprofil (zs) bei der Durchführung des Filterschritts (200) in Fahrtrichtung (20) und entgegen der Fahrtrichtung (20) gefiltert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Fahrbahnhöhenprofil (zs(t)) zeitabhängig ist und aus den wegabhängigen Fahrbahnsensordaten (zs(x)) eines Fahrbahnsensors (21) und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (vx) ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrwerkstellgröße (u(t)) zur Beeinflussung des aktiven Fahrwerks abhängig vom Fahrbahnhöhenprofil (zs(t)) und/oder der Aufbausollgröße (zAson(t)) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrwerkstellgröße (u(t)) eine die Position und/oder die Bewegung des Fahrzeugaufbaus (12) beschreibende und zeitlich gegenüber dem Ermittlungszeitpunkt (tk) zurückliegende vergangene Aufbaugröße berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Fahrwerkstellgröße (u(t)) das zeitlich bis zum Ermittlungszeitpunkt (tk) bereits durch wenigstens ein Fahrzeugrad (10) überfahrene vergangene Fahrbahnhöhenprofil berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrwerkstellgröße (u(t)) auf einen vorgebbaren Stellbereich (umin, umax) begrenzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Verfahrenszyklus vor oder nach dem Filterschritt (200) ein Optimierungsverfahren (210) zur Optimierung wenigstens eines Filterparameters (f, D) durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Optimierungsverfahren (210) wenigstens eine Optimierungsgröße (r), insbesondere ein
Optimierungsvektor, definiert wird, die mindestens eine für den Komfort des Fahrzeugs relevante Komfortkenngröße (ri, r2) beschreibt oder aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierungsgröße (r) , insbesondere der Optimierungsvektor, die Fahrwerkstellgröße (u(t)) beschreibt oder aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komfortkenngröße (ri, r2) eine Aufbaubeschleunigung und/oder eine Aufbaugeschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus (12) in Höhenrichtung beschreibt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für das Optimierungsverfahren (200) eine Zielgröße (J) , insbesondere ein Zielvektor, definiert wird, die einen gewünschten Wert für die Optimierungsgröße (r) angibt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgröße (J) , insbesondere der Zielvektor, auf einen für den Komfort relevanten Zielwertebereich (kG) begrenzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgröße (J) an den aktuellen Wert der Optimierungsgröße (r) angepasst wird, wenn die aktuelle Optimierungsgröße einen für den Fahrkomfort besseren Wert aufweist, der außerhalb des Zielwertebereichs (kG) liegt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtungsgröße (g) , insbesondere ein Gewichtungsvektor, für die Zielgröße (J) , insbesondere den Zielvektor, vorgegeben wird, wobei die Gewichtungsgröße (g) abhängig von der aktuellen Optimierungsgröße (r) und/oder der aktuellen Zielgröße (J) verändert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderungsgröße (Grad) , insbesondere ein Änderungsvektor oder eine Änderungsmatrix definiert wird, die die Abhängigkeit der Optimierungsgröße (r) von der Änderung des wenigstens einen zu optimierenden Filterparameters (f, D) beschreibt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Änderungsgröße (Grad) ein Prognosewert (rprOg) für die Optimierungsgröße (r) bestimmt wird, wobei der wenigstens eine Filterparameter (f, D) um einen
Filterparameteränderungswert (Δf, ΔD) verändert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Filterparameteränderungswert (Δf, ΔD) so bestimmt wird, dass der Prognosewert (rprOg) für die Optimierungsgröße (r) näher an der Zielgröße (J) liegt als die aktuelle Optimierungsgröße (r) .
18. Verfahren nach Anspruch 17 in Verbindung mit Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des wenigstens einen
Filterparameteränderungswertes (Δf, ΔD) abhängig von der Gewichtungsgröße (g) erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des zuletzt verwendeten wenigstens einen Filterparameters (Dalt, fait) und des Filterparameteränderungswertes (Δf, ΔD) ein neuer Filterparameter (Dneu, fneu) für die nächsten Filterschritt (200) bestimmt wird.
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